王 良 ，武利強(qiáng) ，林萬(wàn)青 ，葉 飛 ，倪立建

（1.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；2. 浙江省水利防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310020；3. 浙江省水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督管理中心，浙江 杭州 310012）

1 問(wèn)題的提出

水工全級(jí)配混凝土指的是三級(jí)配或四級(jí)配混凝土，多用于混凝土重力壩或拱壩等大體積混凝土結(jié)構(gòu)中。三級(jí)配混凝土骨料最大粒徑為80 mm，四級(jí)配混凝土骨料最大粒徑為120 mm或150 mm。與常規(guī)二級(jí)配混凝土相比，全級(jí)配混凝土骨料最大粒徑大幅度增加，混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)所用的試件尺寸也相應(yīng)增加，立方體抗壓強(qiáng)度試塊尺寸達(dá)到了450 mm，體積是標(biāo)準(zhǔn)試件（邊長(zhǎng)150 mm立方體）的27倍，無(wú)論是質(zhì)量，還是尺寸，均給試驗(yàn)人員帶來(lái)較大的困難。目前，全級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度控制多采用濕篩法，即將超過(guò)40 mm的粗骨料剔除后，重新攪拌均勻后成型。然而，濕篩法的混凝土抗壓強(qiáng)度與全級(jí)配混凝土存在較大的差異，并不能準(zhǔn)確反映混凝土實(shí)際強(qiáng)度。雖然已有研究者進(jìn)行過(guò)全級(jí)配混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)，但不同工程試驗(yàn)結(jié)果差異較大，尚無(wú)比較統(tǒng)一的結(jié)論和模型[1-5]。

本文主要對(duì)目前采用的全級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，分析“如何準(zhǔn)確檢測(cè)全級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度”，并提出解決思路和方法。

2 混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)方法

2.1 回彈法

回彈法是通過(guò)混凝土表面硬度和碳化深度來(lái)推定混凝土抗壓強(qiáng)度的一種無(wú)損檢測(cè)方法。通常做法是選定10個(gè)測(cè)區(qū)，每個(gè)測(cè)區(qū)16個(gè)回彈值；每個(gè)測(cè)區(qū)根據(jù)測(cè)區(qū)曲線、碳化值及測(cè)面修正等可以換算出該測(cè)區(qū)的抗壓強(qiáng)度值；統(tǒng)計(jì)10個(gè)測(cè)區(qū)的抗壓強(qiáng)度值，根據(jù)強(qiáng)度保證率和數(shù)理統(tǒng)計(jì)參數(shù)即可推定出整個(gè)構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度推定值。由此可見，回彈法最終得到的為抗壓強(qiáng)度推定值，具有數(shù)理統(tǒng)計(jì)意義。

回彈法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)結(jié)構(gòu)沒(méi)有損傷，試驗(yàn)難度低，可以快速得到強(qiáng)度值。缺點(diǎn)是強(qiáng)度值為推定值，非直接試驗(yàn)強(qiáng)度，因此，準(zhǔn)確性和可靠度很大程度上取決于測(cè)強(qiáng)曲線、碳化深度測(cè)量準(zhǔn)確度、回彈位置等因素，是一種間接檢測(cè)方法。

2.2 機(jī)口取樣法

機(jī)口取樣指的是現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土?xí)r，在卸料口直接抽取混凝土拌合物后成型標(biāo)準(zhǔn)混凝土試件，按照規(guī)范要求養(yǎng)護(hù)條件和齡期養(yǎng)護(hù)后，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

機(jī)口取樣法的優(yōu)點(diǎn)是混凝土拌合物和實(shí)際工程為相同批次，可真實(shí)反映混凝土拌合物性能，比如塌落度、和易性等指標(biāo)。缺點(diǎn)是混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件成型方法和振搗方式與工程實(shí)體澆筑、振搗方式不同，因此，機(jī)口取樣試件混凝土抗壓強(qiáng)度也難以準(zhǔn)確反映實(shí)體混凝土抗壓強(qiáng)度。

2.3 實(shí)體取芯法

實(shí)體取芯法指的是當(dāng)工程實(shí)體混凝土齡期到達(dá)設(shè)計(jì)齡期后，通過(guò)鉆孔的方式獲取混凝土芯樣，再進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得到混凝土抗壓強(qiáng)度值。

實(shí)體取芯法優(yōu)點(diǎn)是可以直接獲取混凝土實(shí)體抗壓強(qiáng)度，綜合反應(yīng)了混凝土拌合物性能、振搗密實(shí)度、養(yǎng)護(hù)措施是否到位等因素，是評(píng)定混凝土施工質(zhì)量最有效的手段。缺點(diǎn)是取芯成本較高、時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)結(jié)構(gòu)有一定的損傷，尤其是大尺寸芯樣。

3 抗壓強(qiáng)度檢測(cè)方法在全級(jí)配混凝土中適用性討論

3.1 回彈法

SL 352 — 2006《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定了當(dāng)骨料最大粒徑大于40 mm時(shí)，宜采用重型回彈儀進(jìn)行回彈，并給出強(qiáng)度換算公式：

式中：fccN0為混凝土抗壓強(qiáng)度推定值，MPa；mN為測(cè)區(qū)平均回彈值，無(wú)量綱。

以上表明采用回彈法檢測(cè)全級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度是規(guī)范允許的，但在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問(wèn)題，文獻(xiàn)[6]進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述。需要特別指出的是式（1）直接引自交通規(guī)范JTG 270 — 98《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》，存在2個(gè)問(wèn)題：①不同行業(yè)，混凝土骨料粒徑、級(jí)配均有差異，對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度有影響；②1998年的規(guī)范距今已20余年，混凝土原材料組分和質(zhì)量均發(fā)生了一定改變，原有的推定公式是否適用，需要進(jìn)一步驗(yàn)證。因此，回彈法直接采用以上公式推定混凝土抗壓強(qiáng)度可能產(chǎn)生較大的誤差。

3.2 機(jī)口取樣法

全級(jí)配混凝土中，機(jī)口取樣法基本采用濕篩法，導(dǎo)致混凝土抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生尺寸效應(yīng)。很多研究者進(jìn)行全級(jí)配大尺寸混凝土試塊抗壓強(qiáng)度和濕篩后標(biāo)準(zhǔn)試件抗壓強(qiáng)度相關(guān)關(guān)系研究。但不同工程不同研究者研究結(jié)果差異較大，這與大尺寸試件試驗(yàn)難度大、數(shù)據(jù)離散性大等因素有關(guān)，短期內(nèi)仍難以克服這些試驗(yàn)技術(shù)難題，因此，目前在混凝土抗壓強(qiáng)度尺寸效應(yīng)研究方面尚無(wú)統(tǒng)一結(jié)論和普適模型。

3.3 實(shí)體取芯法

根據(jù)SL 352 — 2006《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)范混凝土芯樣直徑一般不小于骨料最大粒徑的3倍，至少不小于2倍。對(duì)于四級(jí)配混凝土而言，芯樣直徑必須達(dá)到450 mm，最低不能低于300 mm。這種大尺寸芯樣鉆取將耗費(fèi)大量人力財(cái)力和時(shí)間，而且對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)損傷非常大。因此，工程中即使采用取芯法，必須嚴(yán)格控制取芯頻率，以免對(duì)工程安全造成不可恢復(fù)的影響。

3.4 全級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)的一些建議

在以上3種檢測(cè)全級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度的方法中，最合適的為回彈法，必要時(shí)可輔助采用取芯法。但目前回彈法對(duì)于檢測(cè)全級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度方面，準(zhǔn)確性和可靠度還需要進(jìn)一步提升。最有效的辦法是建立全級(jí)配混凝土專用回彈測(cè)強(qiáng)曲線，條件成熟時(shí)可以建立地區(qū)回彈測(cè)強(qiáng)曲線。思路為：

（1）成型全級(jí)配大尺寸混凝土試件；

（2）在混凝土試件上進(jìn)行回彈試驗(yàn)，獲取回彈值；

（3）進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，獲取全級(jí)配混凝土真實(shí)抗壓強(qiáng)度值；

（4）初步建立回彈值和抗壓強(qiáng)度相關(guān)性模型；

（5）采用取芯法獲取混凝土實(shí)體強(qiáng)度，對(duì)模型進(jìn)行進(jìn)一步修正。

4 結(jié) 語(yǔ)

全級(jí)配混凝土是水工混凝土中一種有行業(yè)特色的混凝土，直接引用其他行業(yè)規(guī)范對(duì)其抗壓強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)定是不合適的。目前采用的3種檢測(cè)全級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度的方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，均不能有效解決全級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度評(píng)定問(wèn)題。相比之下回彈法更合適，但需重新建立測(cè)強(qiáng)曲線模型，并通過(guò)混凝土實(shí)體強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)證。