低水泥含量建筑材料配比應(yīng)用與性能檢測探討

（蘭州二建集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

道路工程建設(shè)是國家基礎(chǔ)建設(shè)中不可或缺的一部分，是非常重要的存在，對公路建設(shè)而言，其工程大多以水泥為建筑原材料，但是水泥在惡劣天氣和極端環(huán)境下，容易出現(xiàn)混凝土裂縫和水泥斷層等安全隱患，故而，加強(qiáng)對低水泥含量建筑材料的配比應(yīng)用與性能檢測是非常重要的。在性能檢測和配比檢測過程中，通常采用CT 掃描技術(shù)來精確檢測，以下就采用CT 掃描的方式對低水泥含量建筑材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而更具有權(quán)威性的進(jìn)行相關(guān)性能檢測和配比應(yīng)用。

1 相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計工作

1.1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)備與選擇

上文提到，CT 技術(shù)原本是應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)行業(yè)的，被稱為醫(yī)用CT 掃描儀，近些年由于技術(shù)的發(fā)展和跟進(jìn)才逐漸應(yīng)用于建筑工程行業(yè)，被稱為工業(yè)CT 掃描儀。這兩種CT 掃描儀由于分工不同，其種類和射線也是不同的，通常來講醫(yī)用的是X 射線，工業(yè)的為Y 射線。在本次實(shí)驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)備與選擇上，首先要明白實(shí)驗(yàn)的原因和實(shí)驗(yàn)的方式，結(jié)合實(shí)際情況選擇掃描儀和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，CT 掃描儀由掃描進(jìn)行系統(tǒng)、計算機(jī)分析系統(tǒng)和實(shí)際操作系統(tǒng)構(gòu)成，由于工程量小和實(shí)驗(yàn)步驟較為簡潔，應(yīng)優(yōu)先選擇醫(yī)用CT 掃描儀，本著對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果負(fù)責(zé)的態(tài)度，優(yōu)選大型掃描儀。

1.2.完善實(shí)驗(yàn)步驟

在選擇合適的實(shí)驗(yàn)儀器，并做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作后，要對實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行完善，首先明確實(shí)驗(yàn)的目的和實(shí)驗(yàn)的方式，實(shí)驗(yàn)是采用CT 掃描儀對低水泥含量的建筑原材料進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的記錄，進(jìn)而得到低水泥含量的建筑材料的抗壓性能和穩(wěn)定性能。在制度之前要根據(jù)實(shí)際情況和理論依據(jù)，設(shè)定特有的試驗(yàn)溫度，將溫度控制在零下三十度到三十度范圍內(nèi)，每提升十五度做一次記錄；同時要采用對比法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對低水泥含量的建筑材料進(jìn)行分類試驗(yàn)，采用不同的水泥濃度。以下介紹具體的實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）選用同量不同的實(shí)驗(yàn)材料，以3%水泥濃度和4%水泥濃度的材料為基準(zhǔn)，將兩種材料進(jìn)行分類標(biāo)識，確?？梢苑直鎯煞N材料，在標(biāo)識工作完成后，放在不同的溫度環(huán)境下各一天。要注意的是，不同的溫度環(huán)境要以十五度為基準(zhǔn)，每十五度做一次記錄，在零下三十度到三十度范圍內(nèi)，需要做四次記錄，記錄完成后，將試樣放在恒溫箱中儲存。

（2）將恒溫箱里的試樣進(jìn)行分層分區(qū)處理，確保每層的厚度在五毫米左右，盡可能的減少誤差。同時，要做好試樣的分離間隔工作，防止樣品交叉，進(jìn)而導(dǎo)致對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定的誤導(dǎo)性。之后，放在CT 掃描儀下掃描樣品。

（3）將相關(guān)的試樣放在液壓機(jī)或者壓力機(jī)上，要做到壓力機(jī)中心位置與試樣的切合，確保試樣能夠完整受力，均勻受力。此外，在壓樣過程中，要根據(jù)實(shí)際情況對壓力機(jī)的壓樣率和壓樣力度進(jìn)行調(diào)整，在保證試樣受力均勻的前提下，采用逐漸加大的壓力來破壞試樣，與此同時對壓力機(jī)的壓力數(shù)據(jù)和試樣的現(xiàn)有狀況進(jìn)行記錄，借此得出試樣的抗壓性能。

（4）將被破壞的試樣放回恒溫箱中，在此采用和（2）步驟相同的方式進(jìn)行試樣CT 掃描，進(jìn)而在多次試驗(yàn)，反復(fù)探究的前提下，得出相關(guān)的壓力點(diǎn)和壓力點(diǎn)的定位。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析工作

2.1 抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

（1）抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在對試樣進(jìn)行溫差試驗(yàn)和壓力試驗(yàn)后，得出以下具體的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

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在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中不難看出，溫度和水泥含量都對試樣材料的抗壓程度帶來了不同的影響，為了更為直觀的觀測這些影響，特將數(shù)據(jù)做成了曲線圖。

在曲線圖中可以明顯的看到，在零度以下，曲線波動較大，壓力不同配比的試樣隨著溫度的提升而變化，但是水泥含量低的試樣較為平穩(wěn)。在達(dá)到零下十五度時，檢測的結(jié)果表明兩種試樣的抗壓能力出現(xiàn)峰值變化，是抗壓強(qiáng)度差異最大的點(diǎn)。而在零度和十五度時，兩種不同配比的試樣壓力強(qiáng)度相似，曲線波動平緩。

（2）抗壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

上圖不難看出，兩種試樣的抗壓強(qiáng)度差值最大處是在零下十五度的環(huán)境溫度下，差值高達(dá)0.43 兆帕斯卡。在零下二十度左右一直到零度，3%水泥含量的試樣抗壓能力一直低于4%水泥含量的試樣抗壓能力，而在零度以上則反之，3%水泥含量的試樣抗壓能力一直高于4%水泥含量的試樣抗壓能力。

2.2 CT 掃描圖像的結(jié)果和分析

（1）CT 掃描圖像結(jié)果

在CT 掃描后，可以更好的反應(yīng)溫度對試樣的影響效果，在實(shí)驗(yàn)中，將每個試樣平均分為五層進(jìn)行掃描，對掃描圖像進(jìn)行觀察和分析，通過多次掃描投影后得出以下圖像。

不同溫度下3%水泥含量的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)CT 圖

不同溫度下4%水泥含量的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)CT 圖

（2）CT 掃描圖像分析

從不同溫度下3%水泥含量的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)CT 圖可以看出，溫度的變化影響著試樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且這種影響是有規(guī)律可循的。在環(huán)境因素的變化下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也隨之出現(xiàn)了大小不一的裂縫，但是這些裂縫大都集中于相同的區(qū)域。在零度以下的區(qū)域，裂縫的大小隨著X 射線的強(qiáng)度的增加而增加，隨著溫度減低而增加，當(dāng)溫度持續(xù)下降時，裂縫不斷擴(kuò)大，溫度到達(dá)零下三十度是裂縫最大。

從不同溫度下4%水泥含量的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)CT 圖上可以看出，溫度的變化同樣影響著試樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是相比于3%水泥含量的試樣，是沒有規(guī)律的。在溫度變化的條件下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)同樣出現(xiàn)了大小不一并且集中于相同區(qū)域的裂縫。但是在十五度到三十度之間，這種裂縫和內(nèi)部結(jié)構(gòu)并沒有變化。而在零度時，裂縫隨著溫度的降低而增大，在零下十五度時，開始產(chǎn)生裂縫，在零下三十度時，裂縫相互連接，試樣出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

2.3 總體結(jié)論

（1）4%水泥含量的試樣抗壓能力穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于3%水泥含量的試樣，并且4%水泥含量的試樣波動大，變化幅度大，在特殊溫度下穩(wěn)定性高于3%水泥含量的試樣；溫度對3%水泥含量的試樣的抗壓性能影響不大。

（2）不論是3%水泥含量的試樣，亦或是4%水泥含量的試樣，產(chǎn)生裂縫額的區(qū)域大致相同，而且較為集中。

（3）無論3%水泥含量還是4%水泥含量的試樣，受溫度變化影響最大的范圍是零下三十度到零下十五度。

3 結(jié)束語

正所謂實(shí)驗(yàn)為檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，上述的實(shí)驗(yàn)中不難看出，環(huán)境溫度變化和材料的配比情況都給建筑材料的穩(wěn)定性和抗壓性能帶來了一定程度的影響。因此，相關(guān)材料配比的應(yīng)用和性能檢測是非常重要的，只有在合適的環(huán)境下選擇合適的配比，并且在性能得以保證的前提下，才能更好的進(jìn)行公路行業(yè)，進(jìn)而為建筑行業(yè)的發(fā)展和前進(jìn)鋪路。