方利補(bǔ) 王昭暉 方俊杰

（葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，湖北 宜昌 443002）

在公路工程中，包含諸多混凝土構(gòu)造物，對(duì)這些混凝土構(gòu)造物的強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)使綜合評(píng)定其質(zhì)量的主要內(nèi)容。而想要達(dá)到理想的試驗(yàn)檢測(cè)效果，需要采用先進(jìn)可行的方法，以下就結(jié)合公路工程實(shí)際情況，提出有效強(qiáng)度試驗(yàn)方法。

1 試驗(yàn)部分

在公路工程中，混凝土強(qiáng)度大多采用回彈法來(lái)試驗(yàn)檢測(cè)。對(duì)于回彈法，它屬于無(wú)損檢測(cè)方法，將混凝土表層硬度以回彈值的形式表達(dá)，然后根據(jù)它的強(qiáng)度之間的關(guān)系確定實(shí)體實(shí)際強(qiáng)度?，F(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)強(qiáng)度和回彈值之間的關(guān)系，給出了完整的換算表，同時(shí)根據(jù)這一換算表，給出測(cè)強(qiáng)曲線。因不同地區(qū)、不同工程施工所用混凝土在材料、工藝方法與氣候環(huán)境上有很大不同，所以混凝土強(qiáng)度和回彈值之間的關(guān)系也有所不同，但對(duì)測(cè)強(qiáng)曲線而言，其精度對(duì)強(qiáng)度推定值有很大影響[1]。對(duì)此，在實(shí)際的檢測(cè)工作中，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)繪制與當(dāng)?shù)睾凸こ滔噙m應(yīng)的測(cè)強(qiáng)曲線。

某公路工程沿線范圍內(nèi)設(shè)有多處橋梁與通涵，這些構(gòu)造物在建設(shè)過(guò)程中使用的混凝土，其抗壓強(qiáng)度在20-50MPa 范圍內(nèi)。根據(jù)建設(shè)單位提出的要求，施工中所用混凝土均通過(guò)集中拌和而成。在對(duì)比試驗(yàn)過(guò)程中，主要使用以下五種強(qiáng)度等級(jí)：C20、C25、C30、C40 和C50，各強(qiáng)度等級(jí)試件數(shù)量需達(dá)到12 個(gè)以上。然后使用和結(jié)構(gòu)完全一致的材料與工藝進(jìn)行加工，同時(shí)在與結(jié)構(gòu)物相同的條件下進(jìn)行養(yǎng)生[2]。本次試驗(yàn)在28-35d 的齡期范圍內(nèi)進(jìn)行，強(qiáng)度與回彈的試驗(yàn)都在經(jīng)檢驗(yàn)合格的試驗(yàn)室中進(jìn)行。

具體的試驗(yàn)方法為：首先，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，把試件放在壓力機(jī)中上承壓板和下承壓板中間；然后按照30-80kN進(jìn)行加壓，同時(shí)在試件側(cè)面勻布16 個(gè)點(diǎn)位實(shí)施彈擊（每個(gè)側(cè)面4 個(gè)點(diǎn)位），不斷加荷，直到試件破壞。在所得回彈值結(jié)果中，去除三個(gè)最大值與最小值，再對(duì)剩下的結(jié)果求取平均值，此時(shí)即可得到該試件對(duì)應(yīng)的平均回彈值，表示為Rcm。以試件的最大破壞荷載為依據(jù)，可通過(guò)計(jì)算確定抗壓強(qiáng)度值，表示為fcu。

2 結(jié)果與分析

將各試件的試驗(yàn)結(jié)果都繪制到直角坐標(biāo)中，即可形成試件強(qiáng)度和回彈值之間的關(guān)系曲線。若試件強(qiáng)度和平均回彈值之間的關(guān)系可以借助冪函數(shù)曲線來(lái)表示（冪函數(shù)表示為fcu=aRbcm），則通過(guò)對(duì)最小二乘原理的引入，可得：

通過(guò)計(jì)算，在式（1） 當(dāng)中，相關(guān)指數(shù)R2=0.99，這說(shuō)明試件強(qiáng)度和平均回彈值關(guān)系曲線具有明顯的相關(guān)關(guān)系。通常情況下，對(duì)于相同的回彈值，其強(qiáng)度發(fā)生一定程度的波動(dòng)和正態(tài)分布相符，考慮到采用均方根差可以對(duì)數(shù)據(jù)離散程度予以刻劃，故對(duì)剩余標(biāo)準(zhǔn)離差，也就是均方根差進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為s=1.04，對(duì)應(yīng)的回歸變異系數(shù)可表示為Cν=s=2.88%[3]。由此可知，式（1） 由很高精度。

針對(duì)以上計(jì)算公式，規(guī)范要求其強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果誤差應(yīng)控制在12.0%以內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)控制在14.0%以內(nèi)。根據(jù)式（1），誤差和標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式為：

式（2） 中，δ 表示誤差，經(jīng)計(jì)算等于±7%；er表示標(biāo)準(zhǔn)差，經(jīng)計(jì)算等于4%。可見(jiàn)，強(qiáng)度的誤差與標(biāo)準(zhǔn)差都能達(dá)到規(guī)范的要求。

除此之外，還需要在形成的測(cè)強(qiáng)曲線中選出一定數(shù)量處于相同條件的混凝土試件，用于曲線校核。在校核的過(guò)程中，按照隨機(jī)原則抽取由監(jiān)理或承包商制作的試件，共15個(gè)（每個(gè)強(qiáng)度等級(jí)隨機(jī)選取3 個(gè)試件），然后使用完全相同的方法為每個(gè)試件實(shí)施回彈及強(qiáng)度試驗(yàn)。完成試驗(yàn)后，將試驗(yàn)所得平均回彈值在測(cè)強(qiáng)度曲線公式中代入（即Rm=0.025R2.0108cm，簡(jiǎn)稱通用公式），同時(shí)代入到以上曲線公式（即fcu=0.0278R1.9804cm），對(duì)試件強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下：

1） C20 試件：1# 試件：平均回彈值為33.6，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果相同，均為29.3MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為31.8MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值分別為1.08、1.09；2# 試件：平均回彈值為32.7，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果相同，均為27.8MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為32.7MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值均為1.11；3# 試件：平均回彈值為33.1，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果相同，均為28.4MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為30.8MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值均為1.08。

2） C25 試件：1# 試件：平均回彈值為38.9，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為39.4MPa、39.2MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為36.2MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值分別為0.918、0.923；2#試件：平均回彈值為39.5，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為40.6MPa、40.4MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為31.8MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值分別為0.78、0.79；3# 試件：平均回彈值為39.0，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為39.6MPa、39.4MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值分別為0.94、0.95。

3） C30 試件：1#試件：平均回彈值為38.2，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為37.9MPa、37.8MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為42.7MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值分別為1.127、1.130；2#試件：平均回彈值為43.6，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為49.5MPa、49.1MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為47.1MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值分別為0.95、0.96；3#試件：平均回彈值為41.0，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為43.7MPa、43.5MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為46.4MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值分別為1.06、1.07。

4） C40 試件：1#試件：平均回彈值為40.8，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為43.3MPa、43.0MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為45.6MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值分別為1.05、1.06；2#試件：平均回彈值為39.4，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為40.4MPa、40.2MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為42.2MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值為1.05；3# 試件：平均回彈值為46.3，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為55.9MPa、55.3MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為50.2MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值為0.90、0.91。

5） C50 試件：1#試件：平均回彈值為47.2，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為58.1MPa、57.4MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為57.8MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值分別為1.00、1.01；2#試件：平均回彈值為47.9，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為59.8MPa、59.1MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為51.6MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值分別為0.86、0.87；3#試件：平均回彈值為46.5，采用通用公式和以上曲線公式所得強(qiáng)度結(jié)果分別為56.3MPa、55.8MPa，實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果為54.2MPa，實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值為0.96、0.97。

實(shí)測(cè)結(jié)果與通用公式和以上曲線公式結(jié)果的比值相對(duì)均值均為1.00，強(qiáng)度平均誤差分別為7.6%、7.4%，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差分別為3.3%、0.6%。

由以上數(shù)據(jù)可知，兩種公式計(jì)算所得強(qiáng)度結(jié)果沒(méi)有明顯差異，只有在試件的強(qiáng)度較大時(shí)，采用式（1） 得出的結(jié)果相對(duì)偏小。然而，和實(shí)測(cè)強(qiáng)度結(jié)果相比，采用式（1） 計(jì)算得出的強(qiáng)度結(jié)果，其標(biāo)準(zhǔn)差比通用公式小很多，說(shuō)明式（1）具有更高的精度，將其作為強(qiáng)度試驗(yàn)和評(píng)定參考依據(jù)是可行的[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，提出一種可用于公路混凝土構(gòu)造物強(qiáng)度試驗(yàn)的統(tǒng)一方法，并通過(guò)和通用公式的對(duì)比，驗(yàn)證了該方法的合理性、可行性與準(zhǔn)確性，可為公路工程構(gòu)造物的混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)提供可靠參考依據(jù)。