研究公路施工中混凝土强度试验

方利补 王昭晖 方俊杰

（葛洲坝集团试验检测有限公司，湖北 宜昌 443002）

在公路工程中，包含诸多混凝土构造物，对这些混凝土构造物的强度进行试验检测使综合评定其质量的主要内容。而想要达到理想的试验检测效果，需要采用先进可行的方法，以下就结合公路工程实际情况，提出有效强度试验方法。

1 试验部分

在公路工程中，混凝土强度大多采用回弹法来试验检测。对于回弹法，它属于无损检测方法，将混凝土表层硬度以回弹值的形式表达，然后根据它的强度之间的关系确定实体实际强度。现行技术标准针对强度和回弹值之间的关系，给出了完整的换算表，同时根据这一换算表，给出测强曲线。因不同地区、不同工程施工所用混凝土在材料、工艺方法与气候环境上有很大不同，所以混凝土强度和回弹值之间的关系也有所不同，但对测强曲线而言，其精度对强度推定值有很大影响[1]。对此，在实际的检测工作中，应通过试验绘制与当地和工程相适应的测强曲线。

某公路工程沿线范围内设有多处桥梁与通涵，这些构造物在建设过程中使用的混凝土，其抗压强度在20-50MPa 范围内。根据建设单位提出的要求，施工中所用混凝土均通过集中拌和而成。在对比试验过程中，主要使用以下五种强度等级：C20、C25、C30、C40 和C50，各强度等级试件数量需达到12 个以上。然后使用和结构完全一致的材料与工艺进行加工，同时在与结构物相同的条件下进行养生[2]。本次试验在28-35d 的龄期范围内进行，强度与回弹的试验都在经检验合格的试验室中进行。

具体的试验方法为：首先，根据现行规范要求，把试件放在压力机中上承压板和下承压板中间；然后按照30-80kN进行加压，同时在试件侧面匀布16 个点位实施弹击（每个侧面4 个点位），不断加荷，直到试件破坏。在所得回弹值结果中，去除三个最大值与最小值，再对剩下的结果求取平均值，此时即可得到该试件对应的平均回弹值，表示为Rcm。以试件的最大破坏荷载为依据，可通过计算确定抗压强度值，表示为fcu。

2 结果与分析

将各试件的试验结果都绘制到直角坐标中，即可形成试件强度和回弹值之间的关系曲线。若试件强度和平均回弹值之间的关系可以借助幂函数曲线来表示（幂函数表示为fcu=aRbcm），则通过对最小二乘原理的引入，可得：

通过计算，在式（1） 当中，相关指数R2=0.99，这说明试件强度和平均回弹值关系曲线具有明显的相关关系。通常情况下，对于相同的回弹值，其强度发生一定程度的波动和正态分布相符，考虑到采用均方根差可以对数据离散程度予以刻划，故对剩余标准离差，也就是均方根差进行计算，计算结果为s=1.04，对应的回归变异系数可表示为Cν=s=2.88%[3]。由此可知，式（1） 由很高精度。

针对以上计算公式，规范要求其强度计算结果误差应控制在12.0%以内，标准差应控制在14.0%以内。根据式（1），误差和标准差的计算公式为：

式（2） 中，δ 表示误差，经计算等于±7%；er表示标准差，经计算等于4%。可见，强度的误差与标准差都能达到规范的要求。

除此之外，还需要在形成的测强曲线中选出一定数量处于相同条件的混凝土试件，用于曲线校核。在校核的过程中，按照随机原则抽取由监理或承包商制作的试件，共15个（每个强度等级随机选取3 个试件），然后使用完全相同的方法为每个试件实施回弹及强度试验。完成试验后，将试验所得平均回弹值在测强度曲线公式中代入（即Rm=0.025R2.0108cm，简称通用公式），同时代入到以上曲线公式（即fcu=0.0278R1.9804cm），对试件强度检测结果进行对比，结果如下：

1） C20 试件：1# 试件：平均回弹值为33.6，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果相同，均为29.3MPa，实测强度结果为31.8MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值分别为1.08、1.09；2# 试件：平均回弹值为32.7，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果相同，均为27.8MPa，实测强度结果为32.7MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值均为1.11；3# 试件：平均回弹值为33.1，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果相同，均为28.4MPa，实测强度结果为30.8MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值均为1.08。

2） C25 试件：1# 试件：平均回弹值为38.9，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为39.4MPa、39.2MPa，实测强度结果为36.2MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值分别为0.918、0.923；2#试件：平均回弹值为39.5，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为40.6MPa、40.4MPa，实测强度结果为31.8MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值分别为0.78、0.79；3# 试件：平均回弹值为39.0，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为39.6MPa、39.4MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值分别为0.94、0.95。

3） C30 试件：1#试件：平均回弹值为38.2，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为37.9MPa、37.8MPa，实测强度结果为42.7MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值分别为1.127、1.130；2#试件：平均回弹值为43.6，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为49.5MPa、49.1MPa，实测强度结果为47.1MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值分别为0.95、0.96；3#试件：平均回弹值为41.0，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为43.7MPa、43.5MPa，实测强度结果为46.4MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值分别为1.06、1.07。

4） C40 试件：1#试件：平均回弹值为40.8，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为43.3MPa、43.0MPa，实测强度结果为45.6MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值分别为1.05、1.06；2#试件：平均回弹值为39.4，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为40.4MPa、40.2MPa，实测强度结果为42.2MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值为1.05；3# 试件：平均回弹值为46.3，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为55.9MPa、55.3MPa，实测强度结果为50.2MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值为0.90、0.91。

5） C50 试件：1#试件：平均回弹值为47.2，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为58.1MPa、57.4MPa，实测强度结果为57.8MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值分别为1.00、1.01；2#试件：平均回弹值为47.9，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为59.8MPa、59.1MPa，实测强度结果为51.6MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值分别为0.86、0.87；3#试件：平均回弹值为46.5，采用通用公式和以上曲线公式所得强度结果分别为56.3MPa、55.8MPa，实测强度结果为54.2MPa，实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值为0.96、0.97。

实测结果与通用公式和以上曲线公式结果的比值相对均值均为1.00，强度平均误差分别为7.6%、7.4%，强度标准差分别为3.3%、0.6%。

由以上数据可知，两种公式计算所得强度结果没有明显差异，只有在试件的强度较大时，采用式（1） 得出的结果相对偏小。然而，和实测强度结果相比，采用式（1） 计算得出的强度结果，其标准差比通用公式小很多，说明式（1）具有更高的精度，将其作为强度试验和评定参考依据是可行的[4]。

3 结语

综上所述，提出一种可用于公路混凝土构造物强度试验的统一方法，并通过和通用公式的对比，验证了该方法的合理性、可行性与准确性，可为公路工程构造物的混凝土强度试验提供可靠参考依据。