泵送混凝土抗壓強(qiáng)度現(xiàn)場檢測及強(qiáng)度發(fā)展趨勢預(yù)測研究

張青松

（安 徽 省 水利部淮河水利委員會科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

現(xiàn)代工程建設(shè)大量使用泵送混凝土，其優(yōu)點(diǎn)是便于利用機(jī)械化進(jìn)行批量制備、運(yùn)輸，現(xiàn)場泵送澆筑，大大加快了施工進(jìn)度。為了保持水灰比及可泵性，需要混凝土具備可泵性及大的塌落度等；采用粉煤灰替代部分水泥，發(fā)揮粉煤灰的三大效應(yīng)有利于節(jié)能減排，廢物利用，同時(shí)粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)可以增加混凝土的可泵性，摻入的外加劑在混凝土的硬化過程中也起著復(fù)雜的物理化學(xué)作用，以上都對泵送混凝土的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響[1～4]。本文采用兩種常用方法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度，并根據(jù)粉煤灰混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下抗壓強(qiáng)度隨齡期增長的試驗(yàn)結(jié)果，對摻入粉煤灰的泵送混凝土的后期強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測。

1 工程信息及試驗(yàn)方法

某水利樞紐工程混凝土結(jié)構(gòu)部分布置為節(jié)制閘、船閘及溢洪道橋，節(jié)制閘分部工程中有上、下游的護(hù)坡及護(hù)底、閘室部分、控制部分及管理設(shè)施；船閘包括護(hù)坡、上下閘首、導(dǎo)航墻及底板；溢洪道橋采用預(yù)制橋面板，支撐結(jié)構(gòu)為橋墩及帽梁等?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C20～C40。

1.1工程使用原材料

該工程施工建設(shè)時(shí)采用了統(tǒng)一原材料不同配合比的方法進(jìn)行質(zhì)量控制，原材料使用情況如表1。

根據(jù)設(shè)計(jì)要進(jìn)行泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)，其中采用粉煤灰替代部分水泥，粉煤灰的摻量根據(jù)混凝土流動度要求及強(qiáng)度等級要求確定，其摻量范圍為15%～22%，考慮到粉煤灰活性的發(fā)揮遲于水泥，強(qiáng)度高則粉煤灰摻量相對減少。

1.2試驗(yàn)方案

泵送混凝土澆筑齡期為28d、45d、60d、75d及90d時(shí)，對各分部工程混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行回彈法[10]檢測，測試碳化值并代入《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23-2001）附錄A“測區(qū)混凝土強(qiáng)度換算表”，查得測區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值，計(jì)算構(gòu)件混凝土強(qiáng)度推定值；在工程實(shí)體的相近部位鉆取混凝土芯樣[11]，室內(nèi)對混凝土芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。共抽取7個(gè)分部工程進(jìn)行試驗(yàn)，編號依次為 1#～7#。

2 試驗(yàn)結(jié)果

對工程各個(gè)部位按混凝土齡期進(jìn)行回彈法及鉆芯法檢測，結(jié)果如表2所示。

對齡期取對數(shù)并對以上70組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，回彈法與取芯法測試結(jié)果相關(guān)系數(shù)為0.869644～0.967012，所得方程式為：Y=3.23X+17.63（Y為強(qiáng)度值，X為混凝土齡期對數(shù)）；各齡期混凝土強(qiáng)度發(fā)展相關(guān)關(guān)系如圖1。

3 結(jié)果分析

3.1泵送混凝土抗壓強(qiáng)度實(shí)體檢測及齡期與混凝土強(qiáng)度的發(fā)展關(guān)系討論

（1）回彈法測試泵送混凝土抗壓強(qiáng)度值結(jié)果偏低，不能反映混凝土的實(shí)際強(qiáng)度，測試的混凝土齡期為28d時(shí)結(jié)果偏低較為明顯；而采用大量的回彈后進(jìn)行取芯修正是解決回彈測試偏低及大量取芯帶來的不經(jīng)濟(jì)、破壞大的問題。

表1 混凝土原材料使用情況匯總表[5～8]

表2 各齡期兩種測試方法試驗(yàn)結(jié)果匯總

（2）兩種強(qiáng)度測試結(jié)果均表明摻入粉煤灰的混凝土在28d齡期后強(qiáng)度仍然會持續(xù)發(fā)展。

（3）在原材料使用維持一定比例的情況下，泵送混凝土齡期對數(shù)與抗壓強(qiáng)度的發(fā)展相關(guān)，且兩種測試方法在反映混凝土強(qiáng)度的增長方面具有一定的相關(guān)性，這是對混凝土后期強(qiáng)度的預(yù)測基礎(chǔ)。

（4）從檢測的混凝土抗壓強(qiáng)度值后期增長曲線分析，替代膠凝材料的粉煤灰的活性效應(yīng)具有滯后性，從曲線發(fā)展的趨勢分析，75d以后強(qiáng)度的發(fā)展與28～60d這一階段有所不同，工程設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)該注意拆模時(shí)間及混凝土強(qiáng)度測試的準(zhǔn)確性。

3.2前期強(qiáng)度推定后期強(qiáng)度方程

用28d及45d強(qiáng)度對混凝土60d或75d強(qiáng)度進(jìn)行推定，大致了解泵送混凝土強(qiáng)度發(fā)展情況，可以提高工程質(zhì)量控制的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，而各齡期強(qiáng)度與各齡期對數(shù)呈線性關(guān)系，這樣可以通過兩個(gè)不同齡期的強(qiáng)度得出75d強(qiáng)度推定方程。本文使用待定系數(shù)法，具體步驟如下：

（1）根據(jù)工程特點(diǎn)控制混凝土配合比及摻入的粉煤灰的量。

（2）根據(jù)此配合比預(yù)先配制工作性適合要求的混凝土，建議成型數(shù)量不少于兩組。

（3）分別對各組混凝土進(jìn)行兩個(gè)齡期的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，記錄每組抗壓強(qiáng)度值。

（4）將兩個(gè)齡期的強(qiáng)度平均值以及齡期對數(shù)代入公式Y(jié)=A+BX（X取齡期對數(shù)，Y為抗壓強(qiáng)度值）。

表3 用早期強(qiáng)度推定75d混凝土強(qiáng)度值

（5）解方程組得出A、B值，最后得出該配合比下混凝土抗壓強(qiáng)度推定公式。

根據(jù)前述檢測結(jié)論進(jìn)行推定驗(yàn)證，其推定方程及部分推定結(jié)果見表3。從表3中可以看出，推定結(jié)果與實(shí)測偏差較小。

4 結(jié)論

（1）泵送配比混凝土粉煤灰摻量約為20%～30%，且水灰比較普通混凝土大，在外加劑等的作用下，物理化反應(yīng)與普通混凝土不盡相同。大量試驗(yàn)研究表明，利用粉煤灰的活性效應(yīng)，把粉煤灰摻入混凝土中作為膠凝材料替代部分水泥是經(jīng)濟(jì)可行的。然而粉煤灰作為膠凝材料時(shí)，活性的發(fā)展相對滯后，混凝土前期硬化強(qiáng)度主要由水泥的水化完成，混凝土后期強(qiáng)度發(fā)展的主因是粉煤灰水化，經(jīng)檢測測試發(fā)展這一規(guī)律性的存在。

（2）采用單一回彈法測強(qiáng)的結(jié)果與混凝土實(shí)際強(qiáng)度往往差別比較大，有研究者認(rèn)為，回彈法不適用于檢測判定（摻加粉煤灰的）泵送混凝土強(qiáng)度，分析認(rèn)為可能對于大塌落度混凝土拌和物，其混凝土與模板的結(jié)合處（邊界）泵送配比混凝土孔隙率較大，而對于回彈儀的工作原理來說，在進(jìn)行測試時(shí)是由彈擊重錘的瞬間對于混凝土表面的沖擊后反彈的彈起高度決定，其影響深度僅2cm左右，泵送混凝土由于存在孔隙率較普通自拌混凝土大，孔隙吸收了部分回彈動能，使得測試值偏小，而對于尺寸較大的混凝土芯樣在進(jìn)行抗壓試驗(yàn)時(shí)，混凝土的孔隙率則宏觀上不存在明顯的影響，測試結(jié)果較為接近真實(shí)值，所以，對泵送混凝土抗壓強(qiáng)度的檢測，采用回彈法結(jié)合鉆芯修正可以較準(zhǔn)確地反映混凝土實(shí)際強(qiáng)度。

（3）通過對前述水利工程依照齡期開展的檢測數(shù)據(jù)，我們可以得到泵送混凝土實(shí)際強(qiáng)度隨齡期發(fā)展的規(guī)律，結(jié)果表明該種混凝土在28d后強(qiáng)度仍在繼續(xù)發(fā)展，60d齡期時(shí)，強(qiáng)度的增長仍然保持較好的線性關(guān)系，到齡期75d時(shí)，強(qiáng)度發(fā)展情況漸漸變得平緩，我們可以應(yīng)用摻加粉煤灰的泵送混凝土的這種性質(zhì)來進(jìn)行混凝土強(qiáng)度發(fā)展的預(yù)判斷。

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