鐵路工程材料標號與強度等級的關系

　　工程材料的強度采用強度等級取代標號來表示，符合與國際標準和國外先進標準接軌的趨勢，也是我國貫徹法定計量單位及對同一標準化內(nèi)容的各類標準應協(xié)調(diào)統(tǒng)一的需要。經(jīng)過各方面的多年努力，這項工作已經(jīng)完成。當前搞清材料標號與強度等級的關系，對工程設計、施工、監(jiān)理工作以及標準規(guī)范的制修訂工作很有必要。本文就鐵路工程中使用量大面廣的混凝土與砌體材料的標號與強度等級的關系予以簡述。 1 　水泥　　標號：水泥標號是按規(guī)定齡期的抗壓強度和抗折強度劃分，強度以kgf/ cm2 計。硅酸鹽水泥、普通水泥的強度齡期為3 d、28 d ，礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和復合水泥的強度齡期為3 d、7 d、28 d。強度的檢驗方法按《水泥膠砂強度檢驗方法》執(zhí)行。各類水泥的強度共設275、325、425、425R、525、525R、625、625R 和725R 九個標號。　　強度等級：水泥強度等級也按規(guī)定齡期的抗壓強度和抗折強度劃分，唯強度以MPa 計。各類水泥的強度齡期統(tǒng)一為3 d、28 d。強度的檢驗方法按《水泥膠砂強度檢驗方法》執(zhí)行。常用各類水泥的強度共設32. 5 、32. 5R、42. 5 、42. 5R、52. 5 、52. 5R、62. 5 和62. 5R八個等級。相應的產(chǎn)品新標準是《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》、《礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥》和《復合硅酸鹽水泥》。這三項標準于1999 年12 月1 日起實施?？紤]水泥生產(chǎn)、檢驗及使用方面的實際情況，規(guī)定了為期1 年的過渡期。過渡期內(nèi)新老標準的水泥并行，從而實現(xiàn)平穩(wěn)過渡。　　標號與強度等級：水泥強度從標號到強度等級的變化，主要是由于采用了不同的強度檢驗方法，即由GB 法改為ISO 法。這是我國水泥標準為向國際標準靠攏并與其保持一致做出的重大修改。兩種檢驗方法在膠砂組成、攪拌方法、振實成型方法、養(yǎng)護、加載速度、試驗條件控制和儀器設備等方面有明顯的差別。經(jīng)試驗對比，老標準水泥采用GB 法和ISO 法的試驗結果是：抗折強度差值不大，對水泥強度指標的影響可忽略不計；而抗壓強度用ISO 法檢驗的則普遍較用GB 法檢驗的降低了大約一個強度等級。如標號為425 的水泥，其強度等級相當于32. 5。就平均統(tǒng)計水平來看，標號與強度等級的關系大致是425 號→32. 5 級、525 號→42. 5級、625 號→52. 5 級。 2 　混凝土　　標號：混凝土標號是指按標準方法制作、養(yǎng)護的邊長為20 cm 的立方體標準試件，在28 d 齡期用標準試驗方法所測得的抗壓極限強度，以kgf/ cm2 計。如500 號混凝土，其試件抗壓極限強度為500 kgf/ cm2 。當采用非標準尺寸的試件時，應換算成標準試件的強度，換算系數(shù)分別是：邊長15 cm 的立方體試件為0. 95 ，邊長10 cm 的立方體試件為0. 90 ?；炷恋臉颂柾ǔ２捎?50、200、250、300、350、400、450、500、550、600?！惰F路混凝土及砌石工程施工規(guī)范》和《鐵路橋涵設計規(guī)范》均作如此規(guī)定。　　強度等級：混凝土的強度等級按立方體試件抗壓強度標準值劃分。立方體試件抗壓強度標準值則是指按標準方法制作、養(yǎng)護的邊長為150 mm的立方體標準試件，在28 d 齡期用標準試驗方法所測得的抗壓強度總體分布中的一個值，強度低于該值的百分率不得超過5 % ，亦即保證率為95 %?；炷恋膹姸鹊燃壊捎没炷恋拇朇與其立方體試件抗壓強度標準值的兆帕數(shù)表示，如立方體試件抗壓強度標準值為50 MPa 的混凝土，其強度等級以“C50”表示。當采用非標準尺寸的試件時，應換算成標準試件的強度，換算系數(shù)分別是：邊長200 mm的立方體試件為1. 05 ，邊長100 mm的立方體試件為0. 95 ?！惰F路混凝土強度檢驗評定標準》中關于強度分級的規(guī)定即如此，該標準與國家標準《混凝土強度檢驗評定標準》和國際標準《混凝土———按強度的分級標準》是一致的?；炷恋膹姸鹊燃壨ǔ２捎肅15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。強度等級為C60 及其以上的混凝土屬高強混凝土。　　標號與強度等級：兩者主要差別在兩個方面，一是所用標準試件尺寸不同，標號和強度等級所用立方體試件邊長分別是200 mm和150 mm；二是取值方法的不同，強度等級有明確的統(tǒng)計概念，即強度標準值是強度總體分布中的平均值減去1. 645 倍標準差，而標號則沒有明確的數(shù)理統(tǒng)計概念，據(jù)推算其保證率約在85 %的水平上?？紤]標準試件尺寸的變化和強度等級的數(shù)理統(tǒng)計定義，混凝土標號可近似換算為如表1 所示的強度等級。 3 　砌體　　鐵路工程建筑物所用的砌體結構主要是石砌體和混凝土塊砌體，它是由石材、混凝土砌塊等塊體和砌筑用砂漿組成。 3. 1 　塊體　　標號：石材標號是以邊長為20 cm 的立方體試件在浸水飽和狀態(tài)下的抗壓極限強度表示，以kgf/ cm2 計。如200 號石材其試件抗壓極限強度即200 kgf/ cm2 。當采用邊長為7. 07 cm 或5 cm 的立方體試件時，其抗壓極限強度應分別乘以0. 85 或0. 80 的換算系數(shù)?！惰F路混凝土及砌石工程施工規(guī)范》作此規(guī)定。由于石材的力學指標資料較缺乏系統(tǒng)性，相關規(guī)范中規(guī)定的換算系數(shù)很不一致。如國家標準《磚石結構設計規(guī)范》中，若以邊長為20 cm 的立方體試件為標準試件，則邊長為0. 7 cm 或0. 5 cm 的立方體試件的換算系數(shù)的約為0. 7 或0. 6。鐵路工程常用的石材標號為200、300、400、500、600、700 和800。　　混凝土砌塊標號與混凝土標號含義相同，鐵路工程混凝土砌塊通常采用的標號為150、200、250 和300。　　強度等級：石材強度等級是以邊長為70 mm 的立方體試件在浸水飽和狀態(tài)下的抗壓極限強度表示，以MPa計，并冠以代號MU。如MU40 的石材，其試件的抗壓極限強度為40 MPa 。當采用邊長為200 mm、150 mm、100 mm或50 mm 的非標準立方體試件時，其抗壓極限強度應分別乘以1. 43 、1. 28、1. 14 或0. 86 的換算系數(shù)?！惰F路混凝土與砌體工程施工及驗收規(guī)范》即作此規(guī)定。這也是與現(xiàn)行國家標準《砌體結構設計規(guī)范》一致的。鐵路工程常用的石材強度等級為MU30、MU40、MU50、MU60、MU70、MU80 和MU100。　　混凝土砌塊強度與混凝土強度的含義相同，但表示其強度的符號應采用塊體的代號“MU”，而不應采用混凝土的代號“C”。鐵路工程常用的混凝土砌體強度等級應為MU15、MU20、MU25 和MU30。　　標號與強度等級：采用邊長為200 mm的立方體試件所測得的抗壓極限強度是石材標號，換算為邊長70 mm立方體試件的抗壓極限強度則是石材的強度等級。因此可近似認為：石材標號×1. 43 = 強度等級。如采用邊長為200 mm的立方體試件測得石材抗壓極限強度為200 kgf/ cm2 ，則該石材標號為200 號；其強度等級需換算為邊長為70 mm 的立方體試件的抗壓極限強度，即200 kgf/ cm2 ×1. 43 = 28. 6 MPa ，強度等級為MU28. 6。在實際工作中選擇石材的最低強度時，可近似認為200 號相當于MU30、400 號相當于MU60 ；若將300 號以MU30 替代，其石材強度顯然不足。雖然砌體結構的強度與砌塊的強度不是線性比例關系，還與砂漿的強度有關，但也應引起足夠重視?？傊?，石材標號與其強度等級的比值可視為1∶1. 43 。 3. 2 　水泥砂漿　　標號：水泥砂漿標號是以邊長為7. 07 cm 的立方體試件，在標準條件下養(yǎng)護28 d 的抗壓極限強度表示，以kgf/ cm2 計。如200 號水泥砂漿其試件抗壓極限強度為200 kgf/ cm2 。鐵路工程常用水泥砂漿標號為50 、75 、100、150、200。《鐵路混凝土及砌石工程施工規(guī)范》即作此規(guī)定。　　強度等級：水泥砂漿強度等級是以邊長為70. 7 mm 的立方體試件在標準條件下養(yǎng)護28 d 的抗壓極限強度表示，以MPa 計，并冠以代號M。如M20 的水泥砂漿，其試件抗壓極限強度為20 MPa 。鐵路工程常用水泥砂漿強度等級為M5 、M7. 5、M10、M15、M20。《鐵路混凝土與砌體工程施工及驗收規(guī)范》作此規(guī)定，與有關國家標準的規(guī)定相一致。鐵路砌體工程中所用的砂漿強度等級要求：主體工程不得小于M10 ，一般工程不得小于M5。　　標號與強度等級：由于水泥砂漿是用作砌筑工程中的膠結料，其實際強度指標離散性較大，較缺乏統(tǒng)計方面的資料，且由于包括試件尺寸在內(nèi)的強度試驗方法沒有變化，所以一般可認為50 號相當于M5 級、75 號相當于M7. 5 級，其余類推，兩者存在一一對應關系。

原作者：薛吉崗