0 引言

水工建（构）筑物中的大体积混凝土具有粗骨料级配（三级配或四级配）丰富、含量多（可达60%～70%）、水泥用量少、凝结温度低、工程质量可靠度高、工程造价低等优点^[1,2]，其稳定和安全与混凝土强度直接相关。三级配混凝土骨料最大粒径一般为80mm，对应抗压试件为边长300mm的立方体^[3]，成型该尺寸试件进行试验难度大、设备要求高。实际操作中一般采用湿筛法，成型骨料小断面混凝土（边长150mm的立方体）试件代替大断面混凝土试件（边长300mm的立方体）进行抗压强度测试。小断面混凝土试件与大断面混凝土试件在砂浆含量、粗骨料含量和级配等方面均有很大不同，再加上尺寸效应，最终导致2种试件的力学、变形等性能差别大，即室内试验测定的各类性能指标不能真实反映混凝土实体的性能指标，给设计施工的科学性和安全性带来较大影响^[4,5,6,7]。

为解决大断面试件成型和试验难度大，而湿筛法成型的小断面试件又与实体混凝土性能存在较大差异，且成型过程耗时费力的矛盾，需要一种较易成型，且与实体混凝土性能基本一致的试件。结合引江济淮工程（安徽段）江淮沟通段施工单位委托本单位进行的三级配混凝土试验，利用湿筛法成型不同粒径的立方体试件（边长分别为150mm和200mm），基于对成型试件的试验分析结果，找出不仅抗压强度和配比成分与边长300mm的立方体试件基本一致，而且较易成型和试验的试件，为三级配混凝土抗压强度和其他性能指标的研究提供一种新方式。

试验用原材料分别为：巢湖海螺P·O42.5级水泥，其性能指标如表1所示；皖能合肥发电有限公司粉煤灰分公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰，其性能指标如表2所示；安徽石鑫矿业生产的5～20mm,20～40mm,40～80mm三种级配碎石，其性能指标如表3所示；淠河产天然砂，其性能指标如表4所示；安徽金石混凝土外加剂有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂（缓凝型），其性能指标如表5所示；水为当地生活用自来水。

利用JZC250型自落式混凝土搅拌机按照表6中配合比成型立方体试件（成型方法参照SL 352—2006《水工混凝土试验规程》第3.1章中机械拌合的相关规定），试件成型时满足试件尺寸大于最大骨料粒径的3倍。每种配合比成型1组（3块）300mm×300mm×300mm的试件、3组200mm×200mm×200mm的试件（分别用60,50,40mm方孔筛湿筛混凝土拌合物成型）和1组150mm×150mm×150mm的试件（用40mm方孔筛湿筛混凝土拌合物成型），然后标准养护28d后进行抗压强度测试，成型脱模后试件分别如图1～3所示。

标准养护28d的混凝土试件分别用YA-2000C型电液式压力试验机（用于边长150mm和200mm的立方体试件）和YJZ—50000型压剪多功能试验机（用于边长300mm的立方体试件）进行抗压强度测试，试验方法和数据处理方法参照标准SL 352—2006，结果如表7,8所示。

由表7,8可知：水胶比0.40～0.50、边长300mm立方体试件抗压强度约是边长150mm立方体试件抗压强度的90%，与文献【5】和【8】所得结论一致；边长300mm立方体试件抗压强度与边长200mm立方体试件（过60mm方孔筛湿筛成型）抗压强度基本一致；边长200mm的立方体试件粗骨料粒径越大、含量越多，其抗压强度值越小，原因是：混凝土粗骨料尺寸越大，粗骨料的不均匀分布越明显，外部形成的界面过渡区越薄弱，并且方孔筛尺寸越大，湿筛成型的混凝土试件中粗骨料含量越多，粗骨料含量多意味着薄弱的界面过渡区越多，对混凝土力学性能的负作用越大^[9]，最终造成相同尺寸试件中，粗骨料粒径越大，其对应试件的抗压强度越小；3种混凝土试件尺寸与试件抗压强度负相关，则是混凝土试件的“尺寸效应———混凝土的抗压强度随试件尺寸的增大而减小”所致。

在用不同方法成型不同尺寸试件的试验过程中，根据工作强度、耗时和所用仪器的普及程度进行比较，如表9所示。从表9中可以看出，通过40mm方孔筛湿筛获得成型试件用混凝土操作困难，因为三级配混凝土中砂浆理论比例较小（40%左右），粗骨料理论占比较多（60%左右），并且实际拌合时，大部分砂浆裹附在粗骨料表面，使得具有流动性的砂浆更少，且5～20mm粒级的粗骨料通过砂浆黏附在一起，也不易通过40mm方孔筛，最终导致用40mm方孔筛湿筛操作耗时费力；用60mm方孔筛湿筛新拌混凝土时，由于筛孔较大，大部分粗骨料能够通过，所以较容易进行湿筛操作，且成型的试件（边长200mm立方体）与大尺寸（边长300mm立方体）在配合比组成方面更接近；在试验所用压力机获取（或普及）方面，边长150mm和200mm立方体试件抗压强度、试验所用仪器均较易获得，普及率高；而边长300mm立方体试件抗压强度、试验所用仪器价格直线上升，且须占用较大的实验室空间，现实普及率很低；再通过分析试件成型、拆模和破型试验时操作的难易程度，最终选择过60mm方孔筛湿筛成型的立方体试件（边长200mm）代替边长300mm的立方体试件进行抗压强度试验，实现了在保证配合比组成与大尺寸试件基本一致的情况下，试验条件普及率高，试验过程较省时省力的目标。

同水胶比（0.40～0.50范围内）边长200mm的立方体试件粗骨料含量越多，粒径（不大于60mm）越大，试件的抗压强度值越小；通过60mm方孔筛湿筛成型的边长200mm立方体试件，在抗压强度和试件成分方面均接近边长300mm立方体试件，并且所用仪器普及率高，现实操作较容易，是代替大断面试件的一种新方式。