摘要：結(jié)合某公路混凝土路面重修工程實(shí)例，對(duì)其混凝土原材料性能進(jìn)行了檢測(cè)，并對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析。進(jìn)一步論述在試驗(yàn)方法、配套設(shè)備儀器、試件制備、開(kāi)展試驗(yàn)、試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算以及試驗(yàn)效果評(píng)價(jià)等方面混凝土抗折強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程，試驗(yàn)結(jié)果表明：該混凝土抗折強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明混凝土配合比設(shè)計(jì)合理，可提高混凝土路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，延長(zhǎng)公路的使用壽命。

關(guān)鍵詞：混凝土；配合比設(shè)計(jì)；檢測(cè)試驗(yàn)；抗折強(qiáng)度

0" "引言

混凝土是公路工程施工的重要材料，對(duì)公路工程的施工質(zhì)量有著直接的影響?；炷恋臋z測(cè)試驗(yàn)?zāi)転楣饭こ烫峁┵|(zhì)量保證，減少施工過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。為確保公路工程混凝土質(zhì)量能夠滿足施工要求，需要對(duì)混凝土配合比進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，并對(duì)按照設(shè)計(jì)配合比生產(chǎn)的混凝土的性能進(jìn)行試驗(yàn)。因此對(duì)公路工程混凝土配合比設(shè)計(jì)和進(jìn)行抗折強(qiáng)度試驗(yàn)具有重要意義。

1" "工程概況

某公路為混凝土路面全長(zhǎng)為33.132km，設(shè)計(jì)行車速度為60km/h，雙向兩車道。該公路日交通流量較大，超載重載車輛較多，通車僅3年的路面就已出現(xiàn)了較多的裂縫、松散、坑槽等病害，嚴(yán)重影響了公路的行車舒適性和安全性。

為延長(zhǎng)公路的使用壽命，需要對(duì)該公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修改造。需要對(duì)坑槽嚴(yán)重的路段進(jìn)行重修，對(duì)重修路段所使用的原材料進(jìn)行性能檢測(cè)，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行抗折強(qiáng)度試驗(yàn)。

2" "混凝土原材料性能檢測(cè)

2.1" "水泥

水泥強(qiáng)度是衡量混凝土材料強(qiáng)度的重要指標(biāo)，也是檢驗(yàn)混凝土材料質(zhì)量好壞的重要依據(jù)。對(duì)水泥強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)常用的方法有試壓法、振實(shí)法和回彈法。該公路工程養(yǎng)護(hù)維修改造項(xiàng)目中，水泥膠結(jié)料選用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，其物理力學(xué)性能如表1所示。

2.2" "細(xì)集料

細(xì)集料主要用于填充混凝土空隙和增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度。細(xì)集料選用人工砂，細(xì)度模數(shù)要求不低于2.9，表觀密度為2610kg/m3，細(xì)集料主要技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

2.3" "粗集料

粗集料主要有碎石和卵石兩種類型。碎石和卵石都具有強(qiáng)度高、耐磨性好、抗壓能力強(qiáng)等特點(diǎn)。碎石主要用于砌筑墻體、墊層、基礎(chǔ)等；卵石則用于道路路基、墊層等。該項(xiàng)目中，粗集料選用碎石，以連續(xù)級(jí)配為主，最大公稱粒徑為31.5mm，表觀密度為2703kg/m3。

2.4" "外加劑

根據(jù)其作用的不同，外加劑可分為高效減水劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑和引氣劑等類型。高效減水劑能夠顯著降低水泥用量；緩凝劑能有效延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間；早強(qiáng)劑能夠提高水泥早期強(qiáng)度；引氣劑可以使混凝土具有一定的流動(dòng)性，從而使其擁有更好的可泵性和抗離析性。該項(xiàng)目選用聚羧酸高性能緩凝型GK-3000減水劑，其主要技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

2.5" "水

水可分為飲用水、生活用水和廢水三種類型。飲用水除了用于食用外，具有多種用途；生活用水主要用于沖洗廁所等；廢水主要用于沖洗污水池和管道。結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，該項(xiàng)目選用飲用自來(lái)水作為拌合水。

3" "混凝土配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1" "抗折強(qiáng)度與保證率系數(shù)

3.1.1" "抗折強(qiáng)度及其變異系數(shù)

根據(jù)不同的公路等級(jí)，混凝土路面的抗折強(qiáng)度可分為4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa等3個(gè)等級(jí)。不同等級(jí)的公路，其混凝土路面抗折強(qiáng)度變異系數(shù)也不同?；炷谅访婵拐蹚?qiáng)度變異系數(shù)如表4所示。

3.1.2" "保證率系數(shù)

按照公路等級(jí)、判別概率和樣本數(shù)確定的混凝土路面保證率系數(shù)如表5所示。

3.2" "水灰比

3.2.1" "水灰比確定方法

水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素之一，對(duì)混凝土的抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕等性能有著十分重要的影響。水灰比過(guò)大，混凝土的強(qiáng)度會(huì)降低，混凝土在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)裂縫等病害；反之，水灰比過(guò)小，會(huì)提高混凝土的強(qiáng)度，但水泥漿含量越多，也容易導(dǎo)致早期裂縫等病害的出現(xiàn)。因此，在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)原材料質(zhì)量、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、施工條件、施工工藝、氣候等情況，綜合考慮水灰比。

3.2.2" "水灰比的控制范圍

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，將水灰比控制在0.38～0.45為宜，且粗集料體積率需控制在75%左右，并確定出礦粉料、水等材料的最佳用量。經(jīng)計(jì)算，將該工程項(xiàng)目的水灰比確定為0.41。不同水灰比的水與水泥用量如表6所示。

3.3" "砂率

砂率決定了混凝土的強(qiáng)度和耐久性，因此在確定砂率時(shí)應(yīng)考慮以下3點(diǎn)：

一是按照設(shè)計(jì)要求確定砂率，同時(shí)應(yīng)根據(jù)混凝土的性能對(duì)砂率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確?；炷吝_(dá)到最佳性能；二是砂率的設(shè)定應(yīng)考慮混凝土的使用壽命和維護(hù)成本，以確?；炷辆哂辛己玫哪途眯?；三是應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行砂率調(diào)整，以確?；炷恋馁|(zhì)量和性能達(dá)到最佳狀態(tài)。

3.4" "混凝土配合比試配

為了制備出符合工程項(xiàng)目要求的混凝土，需要進(jìn)行混凝土配合比試配。要按照規(guī)范要求，并結(jié)合水泥種類、骨料種類、氣溫和濕度、施工環(huán)境等情況進(jìn)行配合比試配?；炷僚浜媳仍嚺洳粦?yīng)該低于3組，并不斷調(diào)整材料用量參數(shù)，以確定最佳配合比。

4" "混凝土抗折強(qiáng)度試驗(yàn)

4.1" "試驗(yàn)方法

根據(jù)《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081—2019）規(guī)定，進(jìn)行混凝土抗折強(qiáng)度試驗(yàn)?；炷量拐蹚?qiáng)度試驗(yàn)方法如下：制作符合相關(guān)要求的梁形試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到規(guī)定齡期后，在凈跨度450mm、雙支點(diǎn)施壓的條件下施加荷載進(jìn)行折斷破壞，并按規(guī)定的計(jì)算方法得到其抗折強(qiáng)度值。

4.2" "配套設(shè)備儀器

本工程項(xiàng)目混凝土抗折強(qiáng)度試驗(yàn)選用的主要試驗(yàn)設(shè)備為萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，所選用的設(shè)備應(yīng)符合現(xiàn)行《液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》（GB/T3159—2008）的規(guī)定，要求對(duì)應(yīng)的測(cè)量偏差不得大于1%，且制得的試件破壞荷載應(yīng)控制在壓力機(jī)全程的20%～80%。

要求萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)配備有加荷速度控制裝置或加荷速度指示裝置，以便進(jìn)行試驗(yàn)操作。試驗(yàn)時(shí)上、下壓板應(yīng)具備足夠的剛度和平整度，以確保能進(jìn)行連續(xù)均勻的加荷、卸荷，并將荷載保持固定。其開(kāi)停機(jī)需足夠靈活，以滿足試件破壞噸位的要求。

4.3" "試件制備

混凝土試件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為150mm×150mm×550mm，其中集料最大粒徑為31.5mm。在試件成型時(shí)，對(duì)其表面進(jìn)行打磨，使試件表面光滑平整。在試件長(zhǎng)向中部1/3區(qū)段，表面不得有直徑超過(guò)5mm、深度超過(guò)2mm的孔洞。試件成型后使用專用夾具將其固定，然后放入100℃±2℃的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)到28d。混凝土抗折強(qiáng)度試件應(yīng)以同齡期者為1組，每組為3根同條件制作和養(yǎng)護(hù)的試件。

4.4" "開(kāi)展試驗(yàn)

4.4.1" "試驗(yàn)準(zhǔn)備

取出試件后，試驗(yàn)人員使用濕毛巾進(jìn)行覆蓋處理，時(shí)刻對(duì)試件的干濕狀態(tài)進(jìn)行控制，并及時(shí)開(kāi)展試驗(yàn)操作。值得注意的是，試件中部的高度和寬度偏差不得大于1mm。

兩個(gè)可移動(dòng)支座結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，將試件成型側(cè)面朝上，并手動(dòng)操作幾何對(duì)中，確保支座及承壓面與活動(dòng)船形墊塊的接觸面平衡、均勻，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行墊平處理。

4.4.2" "加荷試驗(yàn)

對(duì)試件進(jìn)行加荷試驗(yàn)時(shí)，時(shí)刻保持加荷的連續(xù)性和均勻性。試件出現(xiàn)迅速變形直至破壞時(shí)，不得立即對(duì)試驗(yàn)機(jī)荷載進(jìn)行調(diào)整，需等到試件徹底破損。及時(shí)記錄破壞極限荷載，然后記錄下最大荷載和試件下邊斷裂的位置。

4.5" "試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算

當(dāng)試件斷面發(fā)生在兩個(gè)加荷點(diǎn)之間時(shí)，試件的抗折強(qiáng)度按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

（1）

式（1）中：??為試件的抗折強(qiáng)度，單位為MPa，計(jì)算結(jié)果應(yīng)精確至0.1MPa；F為試件破壞荷載，單位為N；L為支座間距離，單位為mm；b為試件截面寬度，單位為mm；h為試件截面高度，單位為mm。

測(cè)量值為3個(gè)以上試件測(cè)量所得到的平均值。在3個(gè)測(cè)量值中若有一個(gè)超過(guò)了中間值的15%，則將超過(guò)中間值15%的測(cè)量值剔除，直接將中間值作為試件抗折強(qiáng)度；若3個(gè)測(cè)量值中有2個(gè)超過(guò)中間值，則該組試件的試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。

4.6" "試驗(yàn)效果評(píng)價(jià)

嚴(yán)格按照試驗(yàn)流程有序開(kāi)展試驗(yàn)操作，結(jié)合試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)以及計(jì)算結(jié)果客觀評(píng)價(jià)混凝土試件的抗折強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明：該混凝土抗折強(qiáng)度滿足要求，而且該試驗(yàn)方法操作流程簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確性高?；炷猎嚰囼?yàn)數(shù)據(jù)如表7所示。

5" "結(jié)束語(yǔ)

本文以實(shí)際公路混凝土路面工程為例，圍繞混凝土原材料性能檢測(cè)、混凝土配合比設(shè)計(jì)、抗折強(qiáng)度試驗(yàn)等內(nèi)容展開(kāi)了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：該混凝土抗折強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明混凝土配合比設(shè)計(jì)合理，有效提高了混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而能提升混凝土路面整體使用性能，延長(zhǎng)公路使用壽命。

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