CN115389341A - 水泥混凝土路面抗折强度检测方法 - Google Patents

水泥混凝土路面抗折强度检测方法 Download PDF

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CN115389341A CN202211003960.4A CN202211003960A CN115389341A CN 115389341 A CN115389341 A CN 115389341A CN 202211003960 A CN202211003960 A CN 202211003960A CN 115389341 A CN115389341 A CN 115389341A
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吴丹丹
罗楠
张建勇
王亚娟
潘君
卢燊
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Abstract

本申请属于道路工程的技术领域，旨在解决目前无法准确确定水泥混凝土路面抗折强度的问题，具体涉及一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法，包括：制作混凝土模拟路面；制作不同强度等级的水泥混凝土抗折试件；将多组抗折试件与混凝土模拟路面进行自然养护，达到预设的不同龄期后进行抗折强度试验，获得多个水泥混凝土实际抗折强度数据；将在混凝土模拟路面上获取的抗压芯样，进行芯样抗压强度试验，获得多个芯样实际抗压强度数据；基于获取水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际抗压强度数据，获得测强曲线方程，以进行对应路面抗折强度的检测。本申请可准确反映水泥混凝土路面抗折强度，工程检测精度高可直接应用于路面质检中，可靠性高。

Description

水泥混凝土路面抗折强度检测方法
技术领域
本申请涉及道路工程的技术领域，尤其是涉及一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法。
背景技术
以水泥混凝土为主要材料做面层的路面，简称水泥混凝土路面，随着我国基础设施建设的投入发展，水泥混凝土路面逐渐成为一种使用性能较高的路面形式，而路面具有强度高，稳定性好，耐久性高，承载能力高的优点，多被用于高速公路、机场跑道、城市道路、桥梁、隧道等重点建设项目。水泥混凝土路面作为承受冲击、振动、磨损、疲劳等动载作用的结构，其设计、施工和质量评定的首要技术指标是抗折强度，混凝土的小梁在弯曲力的作用下，其单位面积可以承受的最大荷载就是混凝土的抗折强度。抗折强度是水泥混凝土路面在重载交通条件下的出行保障，因此水泥混凝土抗折强度的大小能不能满足设计的要求，不仅对路面的整体质量和使用寿命造成直接影响，而且对提高路面设计和工程项目的整体质量起关键性作用。
目前，目前国内外对水泥混凝土路面强度测试的研究较少，已有的一些研究成果大体有以下几种方法：1、超声回弹法测定水泥混凝土路面抗弯拉强度专用测强曲线，主要方法是利用超声声速和回弹值两个参数检测混凝土强度，试验采用与路面混凝土相同的原材料,对标准小梁试件养护，进行超声及回弹检测，并按水泥混凝土试验规程进行抗折强度试验，具体为将获得的混凝土抗压强度与抗折强度数据建立关系，从而获得水泥混凝土路面抗弯拉强度专用测强曲线；2、利用某工程混凝土施工过程里的抗压和抗折强度试验的结果，整理有关普通混凝土抗压强度以及抗折强度的试验数据，分类归纳分析之后，再运用数理统计及其它相关的方法，得出普通砼的抗压及抗折强度两者间的相关性；3、利用大量的不同龄期和不同强度等级的标准试件，进行普通混凝土抗压强度与抗折强度相关分析等。
以上的研究成果存在一些不足，比如存在差异性大、实施条件严苛等制约，准确反映水泥混凝土路面抗折强度能力还是有所不足，所以目前国内外尚无快速检测水泥混凝土路面抗折强度的方法。因此，寻找出一种便捷、准确率高的方法反映水泥混凝土路面的抗折强度，已成为检测行业关注的热点。
发明内容
为了解决目前无法准确确定水泥混凝土路面抗折强度的问题，本申请提供一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法。
本申请提供的一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法采用如下的技术方案：
一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法，包括以下步骤：
基于预设型号的水泥，制作预设尺寸的混凝土模拟路面，所述混凝土模拟路面包含N个模拟路段区；
制作N个不同强度等级的水泥混凝土抗折试件，每个强度等级包含P组抗折试件；
将N×P组抗折试件与所述混凝土模拟路面放置于自然环境中养护，达到M个不同龄期后进行抗折强度试验，获得N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据；其中，每个强度等级中每个龄期包括R组试件，P＝R×M；
在每个所述模拟路段区钻取P组抗压芯样；其中，P组抗压芯样包含M个不同龄期，每个龄期包括R组芯样；
基于选取的N×P组抗压芯样，进行芯样抗压强度试验，获得N×P个芯样实际抗压强度数据；
基于获取的N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际抗压强度数据，结合最小二乘法获得测强曲线方程，以进行预设型号的水泥对应的混凝土路面抗折强度的检测。
通过采用上述技术方案，该研究结果可以准确反映水泥混凝土路面抗折强度，工程检测精度高，可以应用到对水泥混凝土路面的质量控制和评定验收工作中，可靠性高。
优选地，所述混凝土模拟路面的制作方法为：采用泵送混凝土浇筑成型，形成大型水泥混凝土路面。
通过采用上述技术方案，目的是为了可以实现不同强度等级、不同龄期的涵盖，进一步提高试验数据的可靠性。
优选地，所述预设尺寸为2000*1500*250mm。
通过采用上述技术方案，既满足取样尺寸，又不浪费材质，满足试验需求。
优选地，所述水泥混凝土抗折试件为标准试件。
通过采用上述技术方案，标准化的设置，消除额外误差，提高试验精度。
优选地，所述抗压芯样的高径比为1∶1。
通过采用上述技术方案，满足标准抗压试验要求，采用标准试验装置即可完成，无需增加额外的人力物力。
优选地，N为4；
所述强度等级分别为C30、C40、C50、C60。
通过采用上述技术方案，覆盖路面强度等级范围，提高数据的可靠性。
优选地，M为5；
所述龄期分别为7d、28d、60d、90d、150d。
通过采用上述技术方案，形成全面的龄期，保证本申请涵盖不同阶段的试件；通过各种龄期的设置，保证试件在自然养护中充分反应，由此获取的试验数据更加可靠。
优选地，所述抗压芯样为圆柱体。
通过采用上述技术方案，满足标准试验要求。
一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
基于预设型号的水泥，制作预设尺寸的混凝土模拟路面，所述混凝土模拟路面包含N个模拟路段区；
制作N个不同强度等级的水泥混凝土抗折试件，每个强度等级包含P组抗折试件；
将N×P组抗折试件与所述混凝土模拟路面放置于自然环境中养护，达到M个不同龄期后进行抗折强度试验，获得N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据；其中，每个强度等级中每个龄期包括R组试件，P＝R×M；
在每个所述模拟路段区钻取P组抗压芯样以及P组劈裂抗拉芯样；其中，P组抗压芯样、P组劈裂抗拉芯样均各包含M个不同龄期，每个龄期包括R组芯样；
基于选取的N×P组抗压芯样，进行芯样抗压强度试验，获得N×P个芯样实际抗压强度数据；
基于选取的N×P组劈裂抗拉芯样，进行劈裂抗拉强度试验，获得N×P个芯样实际劈裂抗拉强度数据；
基于获取的N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际抗压强度数据，采用最小二乘法获得第一测强曲线方程，所述第一测强曲线方程对应的相关系数为第一相关系数；
基于获取的N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际劈裂抗拉强度数据，采用最小二乘法获得第二测强曲线方程，所述第二测强曲线方程对应的相关系数为第二相关系数；
比较所述第一相关系数与所述第二相关系数的大小，选取较大的相关系数对应的测强曲线方程，进行预设型号的水泥对应的混凝土路面抗折强度的检测。
通过采用上述技术方案，利用芯样力学实际强度与水泥混凝土实际抗折强度之间的关系建立测强曲线，可以准确反映水泥混凝土路面抗折强度，工程检测精度高，可靠性强，可以直接应用到对水泥混凝土路面的质量控制和评定验收工作中。
优选地，所述抗压芯样的高径比为1∶1；
所述劈裂抗拉芯样的高径比为1∶2。
通过采用上述技术方案，满足芯样的标准抗压、劈裂抗拉试验，无需增加额外的人力物力。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请公开的检测方法，通过自然养护的取样测试，可以准确反映水泥混凝土路面抗折强度，工程检测精度高，可以应用到对水泥混凝土路面的质量控制和评定验收工作中，可靠性高。
2.本申请公开的水泥混凝土路面抗折强度检测方法简便、快速、能准确地反映水泥混凝土路面的抗折强度，大大降低检测成本。
附图说明
图1是本申请的逻辑流程示意图。
图2是本申请中的混凝土模拟路面一种具体实施例的示意图。
图3是本申请的一种具体实施例的芯样抗折强度与水泥混凝土抗折强度回归曲线图。
图4是本申请的一种具体实施例的芯样劈裂抗拉强度与混凝土抗折强度回归曲线图。
图5是本申请中的根据第一测强曲线方程、第二测强曲线方程换算的混凝土强度与标准试件抗折强度的示意图。
图6是本申请中的根据第一测强曲线方程、第二测强曲线方程换算的混凝土强度的相对误差随标准试件抗折强度的变化示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至附图6对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法。
参照图1，该检测方法包括以下步骤：步骤S100，基于预设型号的水泥，制作预设尺寸的混凝土模拟路面，混凝土模拟路面包含N个模拟路段区；具体地，混凝土模拟路面的制作方法为：采用混凝土泵进行泵送混凝土浇筑成型，或者罐车直接卸灰浇筑在路面上，用插入式振捣棒振实成型以形成大型水泥混凝土路面，目的是为了可以实现不同强度等级、不同龄期的涵盖，进一步提高试验数据的可靠性。
步骤S200，制作N个不同强度等级的水泥混凝土抗折试件，每个强度等级包含P组抗折试件，其中，水泥混凝土抗折试件为标准试件，具体地，成型24h后拆模，并移至水泥混凝土路面码放，模拟施工现场采取覆膜保湿养护7d后，自然养护，裸置备用；标准化的设置，消除额外误差，提高试验精度。
步骤S300，将N×P组抗折试件与所述混凝土模拟路面放置于自然环境中养护，达到M个不同龄期后进行抗折强度试验，获得N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据；其中，每个强度等级中每个龄期包括R组试件，每组包括3个试件，P＝R×M。
具体地，根据抗折试验的标准，三个试件中若有一个折断面位于两个集中荷载支外，则混凝士抗折强度值按另两个试件的试验结果计算；若这两个测值的差值不大于这两个测值的较小值的15％时，则该组试件的抗折强度值按这两个测值的平均值计算，否则该组试块的试验无效。若有两个试件的下边缘断裂位置于两个集中荷载作用线之外，则该组试件试验无效，因此，在本申请中，每组设置3个试件。
步骤S400，在每个所述模拟路段区钻取P组抗压芯样；其中，P组抗压芯样包含M个不同龄期，每个龄期包括R组芯样，与水泥混凝土抗折强度的试验数据个数对应，具体地每组中的芯样件的个数为3个。
基于选取的N×P组抗压芯样，进行芯样抗压强度试验，获得N×P个芯样实际抗压强度数据；
步骤S500，基于获取的N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际抗压强度数据，结合最小二乘法获得测强曲线方程，以进行预设型号的水泥对应的混凝土路面抗折强度的检测。
本申请公开的水泥混凝土路面抗折强度检测方法简便、快速、能准确地反映水泥混凝土路面的抗折强度，大大降低检测成本，研究结果可以应用到对水泥混凝土路面的质量控制和评定验收工作中。
下面以一种具体实施例来进行本申请的具体描述。
参照图2，步骤S100，基于预设型号的水泥，制作预设尺寸的混凝土模拟路面，其中，预设尺寸为2000*1500*250mm；该混凝土模拟路面包含4个模拟路段区。
步骤S200，制作4个不同强度等级的水泥混凝土抗折试件，每个强度等级包含15组抗折试件，具体的强度等级分别为C30、C40、C50、C60。
步骤S300，将60组抗折试件与混凝土模拟路面放置于自然环境中养护，当龄期达到7d、28d、60d、90d、150d后，分别进行抗折强度试验，获得60个水泥混凝土实际抗折强度数据；其中，每个强度等级对应的每个龄期的抗折试件包括3组，每组中含有3个试件，每组进行抗折试验，最终获取一个实际抗折强度数据。
步骤S400，在每个模拟路段区钻取15组抗压芯样；其中，15组抗压芯样包含5个不同龄期，每个龄期包括3组芯样，每组芯样包含3个芯样试件，以满足标准的芯样抗压试验要求。
基于选取的N×P组抗压芯样，进行芯样抗压强度试验，获得60个芯样实际抗压强度数据；抗压试验的芯样试件宜使用标准芯样，取芯质量符合要求，抗压芯样公称直径为100mm、高径比为1∶1，劈裂抗拉芯样公称直径为100mm×200mm。
步骤S500，基于获取的N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际抗压强度数据，具体数值参见表1，结合最小二乘法获得测强曲线方程
Figure BDA0003807753930000061
根据该测强曲线方程进行预设型号的水泥对应的混凝土路面抗折强度的检测。
表1水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际抗压强度数据统计表
Figure BDA0003807753930000062
Figure BDA0003807753930000071
Figure BDA0003807753930000081
本申请公开的方法，可以准确反映水泥混凝土路面抗折强度，工程检测精度高，可以应用到对水泥混凝土路面的质量控制和评定验收工作中，可靠性高；此外水泥混凝土路面抗折强度检测方法简便、快速、能准确地反映水泥混凝土路面的抗折强度，大大降低检测成本，研究结果可以应用到对水泥混凝土路面的质量控制和评定验收工作中。
其中，抗压芯样为圆柱体。抗压芯样的高径比为1∶1，满足标准抗压试验要求，采用标准试验装置即可完成试验，无需增加额外的人力物力。
本申请的另一方面公开了一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法，包括以下步骤：步骤S100，基于预设型号的水泥，制作预设尺寸的混凝土模拟路面，该混凝土模拟路面包含N个模拟路段区；在本实施例中，N为4。
步骤S200，制作N个不同强度等级的水泥混凝土抗折试件，每个强度等级包含P组抗折试件；在本实施例中，P为15。
步骤S300，将60组抗折试件与混凝土模拟路面放置于自然环境中养护，达到M个不同龄期后进行抗折强度试验，获得60个水泥混凝土实际抗折强度数据；其中，每个强度等级中每个龄期包括3组试件，M为5。
步骤S400，在每个模拟路段区钻取15组抗压芯样以及15组劈裂抗拉芯样；其中，15组抗压芯样、15组劈裂抗拉芯样均各包含5个不同龄期，每个龄期包括3组芯样。
基于选取的60组抗压芯样，进行芯样抗压强度试验，获得60个芯样实际抗压强度数据；基于选取的60组劈裂抗拉芯样，进行劈裂抗拉强度试验，获得60个芯样实际劈裂抗拉强度数据，具体数据参照表2。
表2水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际力学强度数据统计表
Figure BDA0003807753930000082
Figure BDA0003807753930000091
Figure BDA0003807753930000101
按照图3和图4，步骤S500，基于获取的60个水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际抗压强度数据，以芯样实际抗压强度数据为自变量，水泥混凝土实际抗折强度数据为因变量，选取数学模型，采用最小二乘法进行回归，得到水泥混凝土抗折强度与芯样抗压强度的回归曲线方程，即第一测强曲线方程
Figure BDA0003807753930000102
通过计算得到第一测强曲线方程对应的相关系数，即第一相关系数，R1 2＝0.8431，r1＝0.92。
基于获取的60个水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际劈裂抗拉强度数据，以芯样实际劈裂抗拉强度数据为自变量，水泥混凝土实际抗折强度数据为因变量，选取数学模型，采用最小二乘法进行回归，得到水泥混凝土抗折强度与芯样实际劈裂抗拉强度数据的回归曲线方程，即第二测强曲线方程
Figure BDA0003807753930000103
通过计算得到第二测强曲线方程对应的相关系数，即第二相关系数，R2 2＝0.5878，r2＝0.77。
第一相关系数大于第二相关系数，选取第一相关系数对应的第一测强曲线方程
Figure BDA0003807753930000111
作为标准以进行预设型号的水泥对应的混凝土路面抗折强度的检测。
在本申请中，利用芯样力学实际强度与水泥混凝土实际抗折强度之间的关系建立测强曲线，可以准确反映水泥混凝土路面抗折强度，工程检测精度高，可靠性强，可以直接应用到对水泥混凝土路面的质量控制和评定验收工作中。
其中，抗压芯样的高径比为1∶1；劈裂抗拉芯样的高径比为1∶2，满足芯样的抗压、劈裂抗拉试验，无需增加额外的人力物力。
进一步地，参照图5，按照两种方法的拟合的幂函数计算水泥混凝土抗折强度，并与相应的标准试件抗折强度进行比较，可以得到第一测强曲线换算得到的混凝土抗折强度与标准试件抗折强度的变化趋势一致。混凝土换算强度与标准试件抗折强度比值的均值为1.0031，标准差为0.0326，变异系数为3.25％。
而第二测强曲线换算得到的混凝土抗折强度与标准试件抗折强度的变化趋势相差较明显，其混凝土换算强度与标准试件抗折强度比值的均值为1.0013，标准差为0.0530，变异系数为5.30％。进一步说明了芯样抗压强度与水泥混凝土抗折强度建立的幂函数测强曲线相关性较高。
参照图6，将两种检测方法换算得到的混凝土抗折强度的相对误差随标准试件抗折强度的变化进行作图，可以得到芯样抗压法相对误差波动幅度较芯样劈裂抗拉法低一些，芯样劈裂抗拉法的误差幅度最高达到了13％左右，芯样抗拉法的误差幅度最高5％左右，说明抗压法检测水泥混凝土路面抗折强度的可信程度很高。
本申请实施例一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法的实施原理为：利用芯样力学强度与水泥混凝土抗折强度之间的关系建立测强曲线。通过在水泥混凝土路面钻取芯样，获得力学强度指标，例如芯样抗压强度、芯样劈裂抗拉强度等，与水泥混凝土抗折强度建立关系，得到测强曲线，从而得到测强曲线的相关系数，找到更适合检测水泥混凝土路面抗折强度的检测方法。本申请中涉及的芯样力学强度的尺寸为标准上规定的尺寸，水泥混凝土试件为标准试件，自然养护。本申请的研究结果可以准确反映水泥混凝土路面抗折强度，具有足够的工程检测精度，可以应用到对水泥混凝土路面的质量控制和评定验收工作中。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
基于预设型号的水泥，制作预设尺寸的混凝土模拟路面，所述混凝土模拟路面包含N个模拟路段区；
制作N个不同强度等级的水泥混凝土抗折试件，每个强度等级包含P组抗折试件；
将N×P组抗折试件与所述混凝土模拟路面放置于自然环境中养护，达到M个不同龄期后进行抗折强度试验，获得N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据；其中，每个强度等级中每个龄期包括R组试件，P=R×M；
在每个所述模拟路段区钻取P组抗压芯样；其中，P组抗压芯样包含M个不同龄期，每个龄期包括R组芯样；
基于选取的N×P组抗压芯样，进行芯样抗压强度试验，获得N×P个芯样实际抗压强度数据；
基于获取的N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际抗压强度数据，结合最小二乘法获得测强曲线方程，以进行预设型号的水泥对应的混凝土路面抗折强度的检测。
2.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：所述混凝土模拟路面的制作方法为：采用泵送混凝土浇筑成型，形成大型水泥混凝土路面。
3.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：所述预设尺寸为2000*1500*250mm。
4.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：所述水泥混凝土抗折试件为标准试件。
5.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：所述抗压芯样的高径比为1∶1。
6.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：N为4；
所述强度等级分别为C30、C40、C50、C60。
7.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：M为5；
所述龄期分别为7d、28d、60d、90d、150d。
8.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：所述抗压芯样为圆柱体。
9.一种水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
基于预设型号的水泥，制作预设尺寸的混凝土模拟路面，所述混凝土模拟路面包含N个模拟路段区；
制作N个不同强度等级的水泥混凝土抗折试件，每个强度等级包含P组抗折试件；
将N×P组抗折试件与所述混凝土模拟路面放置于自然环境中养护，达到M个不同龄期后进行抗折强度试验，获得N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据；其中，每个强度等级中每个龄期包括R组试件，P=R×M；
在每个所述模拟路段区钻取P组抗压芯样以及P组劈裂抗拉芯样；其中，P组抗压芯样、P组劈裂抗拉芯样均各包含M个不同龄期，每个龄期包括R组芯样；
基于选取的N×P组抗压芯样，进行芯样抗压强度试验，获得N×P个芯样实际抗压强度数据；
基于选取的N×P组劈裂抗拉芯样，进行劈裂抗拉强度试验，获得N×P个芯样实际劈裂抗拉强度数据；
基于获取的N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际抗压强度数据，采用最小二乘法获得第一测强曲线方程，所述第一测强曲线方程对应的相关系数为第一相关系数；
基于获取的N×P个水泥混凝土实际抗折强度数据和芯样实际劈裂抗拉强度数据，采用最小二乘法获得第二测强曲线方程，所述第二测强曲线方程对应的相关系数为第二相关系数；
比较所述第一相关系数与所述第二相关系数的大小，选取较大的相关系数对应的测强曲线方程，进行预设型号的水泥对应的混凝土路面抗折强度的检测。
10.根据权利要求9所述的水泥混凝土路面抗折强度检测方法，其特征在于：所述抗压芯样的高径比为1∶1；
所述劈裂抗拉芯样的高径比为1∶2。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117074164A (zh) * 2023-06-08 2023-11-17 广州市盛通建设工程质量检测有限公司 一种水利施工现场的干硬混凝土检测方法及系统
CN118190600A (zh) * 2024-05-17 2024-06-14 甘肃第四建设集团有限责任公司 一种建筑混凝土的强度检测方法及系统

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