高性能混凝土原材料檢測(cè)技術(shù)

摘要：高速公路在修建過程中利用的材料，是影響工程質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要因素，為了確保材料質(zhì)量過關(guān)，要充分利用檢驗(yàn)與抽查相結(jié)合的方式，構(gòu)建完善、齊備的質(zhì)量保障系統(tǒng)。針對(duì)某高速公路段的混凝土材料檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析，得到合適的混凝土配比。研究表明，有效應(yīng)用高性能混凝土材料檢測(cè)技術(shù)，可使橋梁工程中的混凝土符合標(biāo)準(zhǔn)要求，從而保證高速公路質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高速公路工程;混凝土材料;檢測(cè)技術(shù)

0" "引言

當(dāng)前，高性能混凝土因其具有眾多優(yōu)勢(shì)而被廣泛地應(yīng)用于各種施工項(xiàng)目中，如在橋梁工程、隧道工程、高速公路工程等。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在低膠水比、流動(dòng)性好、耐久性好、易澆筑和振搗等方面。高性能混凝土所使用的材料不僅包括水泥與集料，還會(huì)為了保證配比合理而增加高效外加劑、礦物細(xì)料等材料，以更好地確保自身的耐性與強(qiáng)度。鑒于此，科學(xué)合理地將高性能混凝土應(yīng)用于高速公路工程中，可以有效保障該工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1" "工程概況

某高速公路新線京臺(tái)高速至京港澳高速段第ZT10標(biāo)段所用混凝土，根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）與《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ 55—2011）相關(guān)要求進(jìn)行配置。本工程在設(shè)計(jì)高性能混凝土?xí)r，所采用的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：初始含氣量3%～5%，坍落度180±20mm，抗?jié)B等級(jí)>P6，彈性模量≥345×100MPa。

針對(duì)上述要求，本工程最終選用了水膠比0.32、含砂率40%、外加劑摻量1.4%合成配比的高性能水泥[1-2]。高性能混凝土水膠比比較低，只有對(duì)其嚴(yán)格控制，才能有效提升高性能混凝土的持久性，同時(shí)減少其滲透性。一般高性能混凝土的水膠比應(yīng)保持在0.40以下。水膠比確定之后，從混凝土的流動(dòng)度出發(fā)，調(diào)節(jié)摻入混凝土中材料的具體含量。

2" "高速公路用高性能混凝土特點(diǎn)

2.1" "高性能混凝土的優(yōu)勢(shì)

高性能混凝土是一種新型高技術(shù)的混凝土，具有抗壓強(qiáng)度高、耐久性好與節(jié)能效果好等優(yōu)勢(shì)，在道路、橋梁及建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。高性能混凝土的配制原料除了水泥、水與集料等常規(guī)材料外，還根據(jù)目標(biāo)配比方案摻入了適量的礦物細(xì)料和高效外加劑，以此來提升高性能混凝土的耐久性與強(qiáng)度。將根據(jù)高速公路施工要求制備的高性能混凝土，應(yīng)用在施工工程中，不僅能提高高速公路工程建設(shè)質(zhì)量，而且對(duì)延長(zhǎng)使用年限也有積極意義。

2.2" "高性能混凝土的具體特點(diǎn)

滿足高速公路工程施工要求的高性能混凝土應(yīng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

2.2.1" "強(qiáng)度高

對(duì)于高性能混凝土來說，根本特性在于其施工強(qiáng)度高，也正是由于這一特點(diǎn)，其可以在保證自身穩(wěn)定性的同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)高速公路工程的地基承載力。

2.2.2" "耐久性高

除上述所提到的施工強(qiáng)度高之外，其優(yōu)于普通混凝土的特點(diǎn)在于耐久性高。這一特點(diǎn)能夠大幅度降低高速公路受到外界環(huán)境的影響，不僅可以延長(zhǎng)高速公路的使用年限，而且保證了高速公路的整體質(zhì)量。

2.2.3" "節(jié)能效果好

高性能混凝土體現(xiàn)了良好的綠色環(huán)保性，符合當(dāng)前對(duì)建筑材料可持續(xù)發(fā)展需求。在高速公路工程中使用高性能混凝土，除可節(jié)約材料外，還能高效縮短工程所用時(shí)長(zhǎng)。這是因?yàn)楦咝阅芑炷撂涠容^小，不僅可以減少混凝土離析現(xiàn)象，還可以提高砂石和水泥應(yīng)用效果。

3" "混凝土原材料對(duì)工程質(zhì)量的影響

對(duì)于建筑工程來說，高性能混凝土原材料是施工的前提。混凝土原材料質(zhì)量的高低與材料配比方案的科學(xué)性，都會(huì)直接影響整個(gè)工程的施工質(zhì)量。若施工人員沒有嚴(yán)格執(zhí)行目標(biāo)配比方案，使用的材料級(jí)配也不符合設(shè)計(jì)要求，就會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)性能不達(dá)標(biāo)，埋下巨大的安全隱患。

以此為研究視角，分析該工程可以發(fā)現(xiàn)，若混凝土原材料中水泥的摻和量<6.55%，混凝土結(jié)構(gòu)將無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。若粗細(xì)骨料的級(jí)配選擇不恰當(dāng)，或者失誤采用了風(fēng)化母巖而導(dǎo)致粗骨料松散堆積空隙率<40%，吸水率<2%，高性能混凝土材料的質(zhì)量將受到較大影響，最終導(dǎo)致高性能混凝土無法滿足高速公路施工的需求。

若混凝土水灰比設(shè)計(jì)不夠科學(xué)，則混凝土流動(dòng)性將難以保證，需要花費(fèi)較多人力去攪拌與改善混凝土，并且后期有出現(xiàn)孔洞的風(fēng)險(xiǎn)，增加了后期運(yùn)維的成本。若混凝土凝固后，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的剩余水分未能被蒸發(fā)與排出，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水泡膨脹缺陷的概率則大大提升，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與穩(wěn)定性會(huì)受到影響。

4" "混凝土原材料檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

制作混凝土的原料主要有6類，包括水泥、摻合料等。原料是混凝土強(qiáng)度、耐久性的重要載體，因此嚴(yán)格把控原材料至關(guān)重要，只有經(jīng)過檢測(cè)且合格的材料才能進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。混凝土檢驗(yàn)流程如圖1所示。

4.1" "水

水是混凝土生產(chǎn)過程中的重要材料之一，水的質(zhì)量好，可以在一定程度上保證混凝土的質(zhì)量。反之，水的質(zhì)量差則會(huì)影響混凝土的質(zhì)量。在制作高性能混凝土?xí)r，一般使用地下水。生產(chǎn)混凝土所使用水中的有害離子，必須確保在安全范疇中，不能超出標(biāo)準(zhǔn)。

4.2" "石子

混凝土和易性與石子粒徑與級(jí)配密切相關(guān)，并非所有的石子都能用來制造混凝土，需測(cè)定石子的壓碎值。如果石子的級(jí)配較差，意味著其空隙率較高，如果用了級(jí)配差的石子制造混凝土，其可泵性一般較差。這種情況下，需要消耗更多的水泥進(jìn)行加固，所以要盡可能避免使用該種砂子。

4.3" "砂

制造生產(chǎn)混凝土最好利用II區(qū)中砂，在選取砂時(shí)詳細(xì)觀察其中是否含有泥塊和含有泥塊的數(shù)量。一般如果砂中含有泥塊且泥塊數(shù)量比較多，用其制作混凝土?xí)r，混凝土的強(qiáng)度和耐久性都會(huì)受到影響。C30以上混凝土中的含沙量要確保在3%以下。

4.4" "細(xì)集料

在驗(yàn)收砂時(shí)，首先分批次驗(yàn)收，將200m3或者300t作為一批進(jìn)行驗(yàn)收，然后將產(chǎn)地或者規(guī)格作為參照進(jìn)行分批驗(yàn)收。在料堆中取樣時(shí)盡量均勻展開。取樣的具體步驟為：取樣之前鏟除表層，進(jìn)而抽取8份砂，必須全方位取砂，不應(yīng)集中于某一區(qū)域。數(shù)量要盡量相等，一般取樣數(shù)量維持在30kg左右。

在選取砂時(shí)最好遴選2區(qū)砂，如果確實(shí)有必要可將粉煤灰等配入其中。這樣能將混凝土的性質(zhì)與性能發(fā)揮到極致。必須把控好砂的級(jí)配，對(duì)砂進(jìn)行的常規(guī)檢驗(yàn)主要包括顆粒級(jí)配、含泥量、泥塊含量等。砂的來源應(yīng)該保持穩(wěn)定，盡量避免頻繁更換進(jìn)砂源頭，同時(shí)確保進(jìn)場(chǎng)砂與配合比用砂的有機(jī)融合。如果混凝土是C30或C30以上強(qiáng)度，應(yīng)利用水洗砂。

4.5" "粗集料

分批次檢驗(yàn)橋涵混凝土所使用的粗集料。在抽取粗集料時(shí)，注意抽取部位的全面性、均勻性，抽取的樣品為15份，具體保持在100～120m3。

粗集料的常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目為顆粒級(jí)配、壓碎值、含泥量等。所有粗集料都要進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)，未經(jīng)過強(qiáng)度檢驗(yàn)的粗集料不能使用。如果混凝土所處的環(huán)境為鹽堿水等環(huán)境時(shí)，必須嚴(yán)格避免使用堿活性集料，也要盡量避免使用低堿水泥，因?yàn)槿绻疂B透至混凝土中時(shí)會(huì)引起堿集料的破壞。

必須保證粗集料的穩(wěn)定性，如果無法保證，會(huì)對(duì)混凝土生產(chǎn)造成巨大的不利影響，由于粗集料容易引起揚(yáng)塵，所以料場(chǎng)的除塵工作要徹底，這樣才能使粗集料中包含的泥含量符合有關(guān)要求。

4.6" "水泥

混凝土之所以有較高的強(qiáng)度，主要是水泥與水發(fā)生反應(yīng)造成的。混凝土強(qiáng)度與水泥強(qiáng)度密切相關(guān)，如果水泥具有較高的強(qiáng)度，則混凝土的強(qiáng)度一般較高，如果水泥的強(qiáng)度不高，則混凝土的強(qiáng)度也不會(huì)太高。

混凝土的質(zhì)量?jī)?yōu)劣與其抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、細(xì)度等密不可分。水泥的抗折強(qiáng)度越強(qiáng)、抗壓強(qiáng)度越強(qiáng)，則混凝土的性能越強(qiáng)。由于水泥的這兩項(xiàng)特點(diǎn)非常重要，因此在使用水泥時(shí)會(huì)通過膠砂試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)。

水泥的具體凝結(jié)時(shí)間會(huì)對(duì)施工產(chǎn)生重要影響。水泥的安定性是指水泥的體積在硬化中是否均勻變化。假若水泥具有較差的安定性，那么結(jié)構(gòu)物會(huì)出現(xiàn)裂縫，甚至導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果，所以嚴(yán)禁使用安定性不過關(guān)的水泥。

4.7" "摻合料

摻合料只有3種類型，分別為粉煤灰、礦粉和硅粉。在混凝土中加入粉煤灰，可以大大提高其和易性和流動(dòng)性，由于煤種有所差異，不同廠家、不同細(xì)度的粉煤灰需水量也有所差異。在檢測(cè)粉煤灰時(shí)將需水量指標(biāo)作為基本準(zhǔn)則。同一廠家的粉煤灰的細(xì)度與需水量呈正比，細(xì)度越大，需水量越大;細(xì)度越小，需水量越小。

如果在混凝土中加入需水量少的粉煤灰，能夠有效節(jié)約水泥。如果在混凝土中加入需水量多的粉煤灰，沒有實(shí)際效用的水會(huì)融入其中，由此導(dǎo)致水灰比較大，最終使強(qiáng)度降低。如果使用這種水泥灰，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致外加劑的增加，從而引起浪費(fèi)。

4.8" "外加劑

外加劑的種類非常多樣，包括減水劑、膨脹劑、防凍劑等[3]。加入減水劑可以有效降低用水量，切實(shí)改善混凝土的和易性。加入膨脹劑則有利于提升混凝土的抗?jié)B性，在冬季進(jìn)行施工時(shí)，防凍劑必不可少。

4.9nbsp; "粉煤灰

粉煤灰是一種常見的摻和材料，常用于各類工業(yè)與民用建筑工程中，粉煤灰的加入能夠有效改善混凝土的和易性，降低混凝土的泌水率和水泥水化熱，提升混凝土后期強(qiáng)度與擴(kuò)展性。

在高速公路用混凝土制備中，添加適量粉煤灰能夠有效降低水泥粉煤灰漿體的孔隙率，改善公路路面的孔結(jié)構(gòu)與界面特性，預(yù)防路基沉降變形病害，進(jìn)而達(dá)到公路工程建設(shè)安全、質(zhì)量及環(huán)保等各項(xiàng)目標(biāo)。基于此，面對(duì)來自不同產(chǎn)地的粉煤灰，技術(shù)人員應(yīng)采用專業(yè)設(shè)備對(duì)粉煤灰質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，確保粉煤灰細(xì)度、需水量比等性能是否符合施工要求。

5" "結(jié)語

綜上所述，為了進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)高速公路工程對(duì)于高性能混凝土的應(yīng)用，本文以原材料檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，分析了在配置高性能混凝土?xí)r對(duì)于粉煤灰、水泥、粗細(xì)骨料、混凝土用水和外加劑等材料選擇。在實(shí)際應(yīng)用過程中，必須要根據(jù)具體工程情況來對(duì)高性能混凝土進(jìn)行檢測(cè)，從而選擇出優(yōu)質(zhì)合理的配比，以更好地提高高速公路工程施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙翠.高速公路混凝土材料檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用探索[J].交通世界，2021（10）：66-67.

[2] 陳體永.高速公路高性能混凝土試驗(yàn)檢測(cè)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（18）：78-79.

[3] 楊迎春.公路工程水泥混凝土原材料的試驗(yàn)檢測(cè)及質(zhì)量控制[J].工程技術(shù)研究，2020（22）：107-108.