公路工程水泥混凝土强度检测与评定分析

张广

（1.河北交规院瑞志交通技术咨询有限公司，石家庄 050000；2.河北省道路结构与材料技术创新中心，石家庄 050000）

1 引言

公路工程质量关键评定指标为水泥混凝土抗压强度。通常完成水泥混凝土施工后，需要对混凝土进行强度检测与评定，保证其强度达标，确保质量无问题。检测水泥混凝土强度时，一般需要采用科学合理的检测方法，将其误差降至最低，以此保证工程后续施工顺利开展。现今公路工程类型不一，对水泥混凝土的等级要求均有不同，因此，做好水泥混凝土强度检测与评定工作极为重要。

2 水泥混凝土

2.1 定义与特点

混凝土是一种较为常见的建筑材料，其类型多样、价格低廉、抗压力强。水泥混凝土是其中一种类型，在公路工程中应用逐渐广泛，也被称为普通混凝土，由水泥和砂石组成，加水将这两种材料混合搅拌即成[1]。这种混凝土的胶凝材料为水泥，按照标准比例配置后搅拌、养护，应用于项目中，具备耐热、可浇、能耗低且可以就地取材的特点，但是其韧性较差、抗拉强度低，并且容易因外界因素影响发生变化，从而出现裂纹等内部缺陷。

2.2 公路工程水泥混凝土强度检测的必要性

1）目前，国家验收公路工程水泥混凝土工程项目中，都要求对水泥质量进行严格测试。通常情况下，以标准试验为基本要求，开展有关测试试验。测试完成后，必须把测试后的水泥混凝土强度值与国家标准比较后，确定其强度能否合格。各项目的施工单位、建设机构以及工程监理单位都要参加对试样取样、确定水泥强度的过程，并由此确定水泥混凝土强度与国家标准是否相符。

2）公路工程类型各异，且所处地理位置均不同，因此，各项工程特点、要求等存在较大差异。通过检测水泥混凝土强度，可以有效控制施工现场各项环节有序完成，确保施工人员进行水泥混凝土施工时规范操作，提高责任意识以及安全意识[2]。

3 公路工程质量检测评定标准

进行水泥混凝土强度检测时，需要依照相关评定标准进行检测，以此避免混凝土裂缝面积过大，影响公路工程的质量。部分施工单位在检测过程中仅保证水泥混凝土符合施工所需强度要求，忽略了控制混凝土强度范围，极易引发裂缝，缩短公路使用寿命，降低施工单位经济效益。由道路施工标准可知，公路等级不同，施工要求也不同。因此，施工单位在检测水泥混凝土强度时，需要依照判定标准，将混凝土强度控制在合理范围内[3]。

各个级别公路的水泥混凝土强度要求标准都有所不同，其中，按照材料特性和主要构件尺寸的变异水平划分为三级，而对于各个水平级别的主要设计参数变异系数范围也都有一定标准（见表1）。

表1 主要设计参数变异系数范围

对水泥混凝土公路路面结构进行设计时，其标准轴载为单轴双轮组100 kN；同时，按照相关设计标准明确其所承载的轴载作用。其中，设计车道承受的标准轴载累积作用次数分为四等。水泥混凝土强度采用20 d的弯拉强度。待水泥混凝土浇筑90 d内不通行车辆时，可使用90 d弯拉强度。

4 水泥混凝土强度评定方法

公路工程建设过程中，多数检测水泥混凝土强度的评定方法的指标均为抗压强度，具体需要对混凝土进行分批评定，并最终进行验收，检测其质量是否达标。同一批验收的水泥混凝土，需要强度相同、工艺条件相似且龄期相同[4]。采用统计方式评价水泥混凝土强度时，需要水泥混凝土生产条件在较长时间内能够保持一致。通过统一强度评价，能够将3组甚至3组以上的试验视为一次合格批。

5 水泥混凝土强度检测方法

5.1 钻芯法

该方法通过获取准确、真实的测量数据，直接判断混凝土强度。同时，应用该方法检测水泥混凝土强度，可以对混凝土冻害问题进行有效分析。检测时，施工人员需要按照相关标准规范钻取样本，劈裂试验芯样直径应为150 mm，抗压强度芯样直径应为150 mm或100 mm；样本直径不应小于集料最大粒径的3倍；高度与直径比为1。钻芯取样需依照随机原则，从公路工程现场取样，保证所取样本具有较强的代表性。

5.2 回弹法

回弹仪的弹击杆会对水泥混凝土表面进行冲击，并将重锤反弹回来的距离作为强度相关指标，以此推算出混凝土实际强度。在此期间，发生弹力作用后，重锤回调、回弹仪指针改变[6]。该方法检测出的数据值精度较高，其通过数值准确反映回弹力，可以根据最终数值计算结果，对水泥配比进行调整。

5.3 超声回弹法

使用该方法需要先选择一块区域作为测量区域，利用回弹仪和超声仪器测试局部区域内的水泥混凝土回弹值；根据测量结果，对水泥混凝土强度进行测算，判断强度是否达标。

5.4 频谱分析

该检测方法具有数值计算准确度高，且计算速度较快的特点，可以对部分水泥混凝土结构强度进行计算，利用回归方程计算相关系数，从而计算结构强度。在不同频率条件下将详细数值（混凝土固有振动参数、自振频率、频率成分功率分布、振型等）计算出来，通过参数分析混凝土振动状态、受力情况以及构件性能。

5.5 无损检测

无损检测包括多种检测方法，可以根据不同公路路面选择不同的无损检测方式，将检测误差降至最低[7]。

1）在部分公路路段内，可使用频谱分析法确定该段地区的水泥混凝土强度。在待测区域通过重锤打击，然后利用检波仪测定振动波在构件中传播的各项参数，再利用采集器获取混凝土内部构件参数，如弯拉强度等。

2）信号采集装置：需要设定为1 024 Hz。结合实际混凝土情况，合理设置检波器位置。

3）根据混凝土的应力应变曲线以及空隙率计算混凝土强度。

5.6 抗折法检测试验

5.6.1 技术指标

抗折法主要应用抗折仪对水泥混凝土进行强度检测，其试件的破坏荷载应大于最大量程的20%且小于80%，测量精度应为±1%。

5.6.2 试件制备

使用C10~C100水泥混凝土，对标准试件进行制备，结合工程实际情况养护混凝土。选择不易受到环境因素影响的场所，将试块放置在该场所，待养护结束对水泥混凝土进行检测。

5.6.3 具体试验

1）首先选择3个试件；

2）将抗折试件中央区域以及压力杆进行连接；在试件中间部位施加压力；压力逐渐增大，试件出现折断时，读取相应峰值压力；

3）对水泥混凝土试件抗折强度进行计算；

4）对同组同批次标准试件强度进行确定，计算水泥混凝土抗压强度代表值。

5.6.4 数据处理

数据组成部分为混凝土抗压强度以及抗折强度。结合最小二乘法分析数据，同时计算出混凝土强度。

5.7 水泥混凝土检测注意事项

1）严格检查不同机具当前的运行状态，可以通电检查所有机具情况，及时维修维护机具；保证钻头以及钻孔尺寸符合要求。

2）对钻取位置进行确定与选择；准备好机具，摆动行走轮，至后方操纵手柄后，使得方向轮以及行走轮与地面分离，与底座和构筑物进行相接触；相关施工人员需对螺丝进行准确调整，以确保水准仪中气泡处于中心位置。

3）钻芯工作时，按照施工标准以及设计要求钻取试验，同时进行妥善保存，有效防止芯样受到损害。

4）对测试试件进行强度测试，同时对水泥混凝土强度进行计算与评定，利用其他检测方法，完善最终检测结果，确保最终反映情况可靠。

5）对试件施加荷载时，需要对这两个方面引起高度重视：（1）试件发生破坏时的临界荷载；（2）预期是否匹配。对相同批次试件临界荷载进行检查。如若材质较大，需要暂停检测工作，查找主要原因。

6 结语

水泥混凝土强度与公路工程质量密不可分，施工单位应保证检测和评定方法科学合理，可以准确测量强度数值，并对所存在问题及时做出补救措施，结合工程实际情况，选择合适的检测方法进行评定，确保水泥混凝土强度达标，避免发生混凝土裂缝等现象，以提高公路工程质量。