公路工程水泥試驗檢測中常見細節(jié)問題分析

摘 要：水泥是公路工程建設中所使用的重要材料，水泥質(zhì)量會直接影響公路工程質(zhì)量水平，因此要對水泥質(zhì)量進行測試和檢驗，評估水泥質(zhì)量是否符合施工要求。水泥試驗檢測項目較多，要點復雜，極其容易出現(xiàn)問題。基于此，對公路工程水泥試驗檢測中常見細節(jié)問題和注意要點進行分析，以期為水泥試驗檢測提供參考。

關(guān)鍵詞：公路工程；水泥試驗檢測；細節(jié)問題

0 引言

公路工程使用時間過久，會造成病害問題頻發(fā)，影響行車舒適性以及安全性，為此加強公路工程建設質(zhì)量管控十分重要。水泥作為主要原材料之一，在使用之前需要進行一系列的測試和檢驗，要求其各項指標均符合施工設計，為公路工程建設打下良好基礎(chǔ)，提升工程建設性能。

1 公路工程水泥試驗檢測難點及其應對措施

1.1 檢測指標不全面

在水泥試驗檢測中，如果不重視試驗檢測的必要性，就會導致試驗檢測過程中的檢測指標并不全面。如果在檢測中，不重視比表面積、凝結(jié)時間、安定性等指標的檢測，就難以針對水泥的整體質(zhì)量進行評估。

為了能夠細化檢測指標，應當重視對檢測標準體系進行建設，通過加強標準體系建設的方式為水泥測試檢驗提供基礎(chǔ)，讓相關(guān)人員能夠明確水泥測試檢驗的具體指標[1]。

1.2 檢測管理不規(guī)范

在進行檢測過程中缺少規(guī)范化的管理機制，對于檢驗的步驟環(huán)節(jié)要求較少，會影響檢驗質(zhì)量，導致水泥試驗檢測過程中頻繁出現(xiàn)各類細節(jié)問題。例如，在檢驗時缺少完善的管理制度和責任制度，試驗環(huán)境不合格，影響了試驗結(jié)果精準性。在進行試驗測試時，應當重視加快實驗室的建設，打造標準化的試驗機制和環(huán)境，以此來滿足水泥試驗檢測要求。在實驗室內(nèi)需要設置規(guī)范化的制度內(nèi)容，明確不同的責任制度來安排和管理分工，要求不同人員負責不同試驗環(huán)節(jié)，盡可能避免失誤問題的出現(xiàn)。

2 公路工程水泥試驗檢測細節(jié)要點

2.1 水泥細度檢驗

2.1.1 檢驗標準和設備

普通硅酸鹽水泥是公路工程中常用的水泥類型，該種類型水泥細度檢驗通常選擇比表面積試驗檢測，具體是指對單位質(zhì)量下水泥粉末總表面積數(shù)據(jù)進行測驗，要求比表面積控制在350～400 m2/kg。試驗設備包括烘干箱、天平、秒表、方孔篩、透氣儀等。

2.1.2 檢驗步驟和注意要點

取出已知比表面積、密度的標準粉末倒出后進行攪拌，取100 g進行烘干，控制溫度在105～115℃，1 h后冷卻，放入到密封瓶內(nèi)部，搖晃振碎試樣，靜置2 min 后進行攪拌。利用0.9 mm方孔篩篩選水泥試樣，放入烘干箱內(nèi)，放置在干燥器內(nèi)進行冷卻。將穿孔板放在透氣圓筒突緣位置，邊緣保持壓緊，按照0.001 g的精確度確定水泥用量，保持水泥面平臺，放入濾紙進行振搗。將帶有試料層的透氣圓筒和壓力計進行連接，將空氣抽出，當壓力計內(nèi)液面上升到擴大部下部時將閥門及時關(guān)閉，在凹月面下降的第1刻線的時候進行計時，繼續(xù)下降到達第2條刻線時停止計時，記錄時間數(shù)據(jù)、試驗溫度。根據(jù)已知比表面積的標準粉末測得的液面下落時間以及測時的空氣粘度進行比表面積計算。

2.2 水泥標準稠度用水量測定

2.2.1 檢驗標準和設備

水泥漿稠度、水泥凝結(jié)速度以及水泥安定性聯(lián)系緊密。每種水泥都存在標準稠度指標，需要通過不斷的試驗檢測明確不同類型水泥漿稠度用水量，為后續(xù)水泥應用提供精準的用水量標準。

標準稠度用水量主要采取標準法進行測試，試桿進入凈漿且與底板之間的距離需要控制在5～7 mm，即（6±1） mm便達到標準稠度，此時在拌合時使用的水量即為標準用水量[2]。如果選擇代用法實施測試標準稠度，用水量的確定需要根據(jù)試錐下沉量進行測定。當下沉26～30 mm時，對用水量進行分析，該結(jié)果即為標準用水量。水泥凈漿攪拌機、微卡儀是主要的檢驗設備。

2.2.2 檢驗步驟和注意要點

在試驗前需要將攪拌機的外部和內(nèi)部進行仔細擦拭，在攪拌鍋內(nèi)部放入適量水，等待5～10 min后放入水泥，初始加入量為500 g。在進行拌合過程中，需要將攪拌機調(diào)整到低速狀態(tài)，在持續(xù)2 min后停止攪拌，及時對攪拌機內(nèi)壁的水泥進行清理，并再次放入攪拌鍋內(nèi)部，調(diào)整到高速狀態(tài)繼續(xù)攪拌2 min。

在攪拌結(jié)束后，將水泥漿放入到試驗模具內(nèi)，使用小刀針對水泥進行持續(xù)振搗，刮除其他的多余漿液。水泥漿磨平處理后在微卡儀上方放置模具、地板，要求試桿和漿液平面間保持完全接觸。將螺栓擰緊后將其松開，按照垂直方向在水泥漿內(nèi)插入試桿，當試桿不再下沉或者持續(xù)下沉30 s之后，測量試桿以及底板之間的距離。測試過程中，需要注意微卡儀帶有金屬棒，要求金屬棒能夠進行自由滑動。在對下沉深度進行檢測時，要在漿體成型之后盡快進行測試，避免水泥凝結(jié)影響檢驗結(jié)果。

2.3 水泥凝結(jié)時間檢驗

2.3.1 檢驗標準和設備

水泥凝結(jié)時間檢驗需要針對初凝和終凝兩項時間進行測定，與標準凝結(jié)時間實施對比分析，評估水泥材料凝結(jié)時間是否和施工設計要求保持一致。

水泥類型的不同使其凝結(jié)時間標準也會存在一定差異，普通硅酸鹽水泥是公路工程中最常用的水泥類型，初凝和終凝時間分別要在45 min以上、6.5 h以內(nèi)。檢驗中除去量水器、天平等基礎(chǔ)設備外，還需要準備測定儀、溫度養(yǎng)護箱，防止溫度給水泥凝結(jié)帶來影響。

2.3.2 檢驗步驟和注意要點

在測試前需要先準備好試驗樣本，將其放入模具內(nèi)，保證試模裝滿，隨后針對試模進行振動并放入溫度養(yǎng)護箱的內(nèi)部，將水泥放入水內(nèi)后開始記錄時間，此時即為凝結(jié)時間起始數(shù)值。

溫度養(yǎng)護箱內(nèi)需要持續(xù)對試件實施養(yǎng)護干預，而且試針需要直接和水泥漿的外表面接觸，擰緊螺釘后即可松開。要求試針保持垂直狀態(tài)并放入水泥漿內(nèi)部，對試針不再下沉之后的對應讀數(shù)和持續(xù)下沉時間進行記錄。應在初凝狀態(tài)形成之前，每間隔5 min進行一次數(shù)據(jù)測定，試針和底板距離為（4±1） mm時，經(jīng)過的時間便為水泥的初凝時間。

明確水泥初凝時間后，取下試模并進行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)角度為180°，之后再次放入溫度養(yǎng)護箱內(nèi)部。根據(jù)以往經(jīng)驗評估是否要到達終凝時間，如果即將到達，為了保證測試的精準度應當每間隔15 min進行一次測定，試針下沉到達試體內(nèi)部0.5 mm的位置時經(jīng)歷的時間代表終凝時間。

在檢驗測試開始前需要對試件進行調(diào)整，要求其和玻璃板保持直接接觸，校對指針，指針需要精準對向零點。試針在下沉過程中應當保持自由下落，并且和試模內(nèi)壁保持一定距離，一般情況下間距設定為10 mm。在完成測定后，需要避免試針進入到原孔內(nèi)，及時擦拭試針，保證外部干凈。將試模放入溫度養(yǎng)護箱內(nèi)部時，應防止養(yǎng)護箱隨意振動。在水泥凝結(jié)后，需要立即實施測試和檢驗，要求檢驗兩次，兩次檢驗結(jié)果一致，便認為水泥凝結(jié)狀態(tài)較為理想。

2.4 水泥安定性檢驗

2.4.1 檢驗標準和設備

安定性檢驗主要是對試樣在沸煮后，對其外部形狀和體積所出現(xiàn)的變化進行測定。如果安定性檢驗結(jié)果不合格，會直接影響水泥的性能。在后期公路工程使用過程中，容易出現(xiàn)各類病害問題。

水泥安定性體現(xiàn)了水泥在凝結(jié)硬化時體積所出現(xiàn)的變化，如果體積變化不均勻會使水泥出現(xiàn)各種不安定現(xiàn)象，例如松脆、龜裂等，嚴重時甚至會出現(xiàn)崩潰的問題。沸煮法是最為常用的安定性檢驗方法，其操作較為簡單。如果在試驗過程中發(fā)現(xiàn)安定性檢驗結(jié)果存在出入或者差距，可以利用雷氏夾法進行實際檢測，并將該種方法的檢測結(jié)果作為檢驗標準。在檢驗過程中，雷氏夾、沸煮箱為主要檢驗設備，配備攪拌機和濕熱養(yǎng)護箱，利用專門測定膨脹值的儀器對水泥體積出現(xiàn)的變化進行檢測。

2.4.2 檢驗步驟和注意要點

安定性檢驗需要利用水泥試驗檢測的其他結(jié)果，根據(jù)標準稠度用水量檢驗結(jié)果選擇水量，將其和水泥凈漿進行拌和。針對雷氏夾進行提前校準，保證檢驗數(shù)值的準確性，之后將其放在表面涂抹黃油玻璃板的上方。在試模內(nèi)部倒入水泥凈漿，通過小刀振搗的方式讓水泥凈漿保持密實狀態(tài)。每種水泥在測試時應當準備2個以上的試樣，放好后需要將玻璃板蓋好，利用濕熱養(yǎng)護箱實施養(yǎng)護管理。

在檢測前，調(diào)整濕熱養(yǎng)護箱內(nèi)部的水位，在沸煮的過程中要求水沒過試件。在檢測過程中不能在中途加入其他水，因此在檢測前務必要保證水量的適宜性，要求在25～35 min內(nèi)可以達到煮沸的狀態(tài)。將雷氏夾取出后揭去玻璃板，對雷氏夾指針之間的距離，要求間距測量結(jié)果精確到0.5 mm。

測定間距后，將試件放入沸煮箱內(nèi)進行持續(xù)加熱，要求0.5 h內(nèi)水可以達到沸騰的狀態(tài)，并讓水保持在恒溫狀態(tài)。在沸煮后放掉箱內(nèi)熱水，開啟箱蓋等待冷卻，當其溫度到達室內(nèi)溫度后拿出時間，再次對雷氏夾指標尖端的距離進行測定。

2.5 水泥膠砂強度檢驗

2.5.1 強度判斷和檢測設備

水泥膠砂強度的檢測步驟較為煩瑣，在實際檢驗中，需要針對不同階段的交叉抗壓強度以及抗折強度進行測試，評估水泥強度的重要指標。水泥強度如果無法達到預期要求，會使公路工程整體質(zhì)量存在隱患問題，為此務必保證水泥強度和施工設計要求一致。在試驗過程中，需要使用到膠砂攪拌機、膠砂試模以及試體成型振實臺，并利用抗折、抗壓試驗設備對抗壓強度、抗折強度進行檢驗。

2.5.2 檢驗步驟和注意要點

在檢驗之前，需要提前準備好膠砂，制備方式為將水泥、水和標準砂，三者配比比例為1：0.5：3，每一鍋膠砂可以完成3條試體的制備。根據(jù)實驗室內(nèi)部溫度調(diào)整試驗用具的溫度數(shù)值，并對天平精度、自動滴管精度進行校準和核對，天平稱量、自動滴管滴水量的精度誤差應當控制在1 g以內(nèi)。

在膠砂攪拌的過程中，需要提前針對攪拌機的運行進行測試。先在攪拌鍋內(nèi)放入適量水和水泥，之后調(diào)整攪拌鍋的位置。在開啟攪拌鍋后需要先將其調(diào)整到低速狀態(tài)，持續(xù)攪拌30 s之后放入沙子。不同類型的砂應當進行合理分裝，按照從粗到細的順序加入，一直持續(xù)到達到添加標準。在添加之后將攪拌機調(diào)整為高速狀態(tài)，同樣持續(xù)攪拌30 s，在停止攪拌后需要將葉片以及攪拌鍋內(nèi)的其他膠砂，通過刮拭的方式放入到攪拌鍋內(nèi)部，之后以高速狀態(tài)持續(xù)攪拌1 min即可。試驗時要求保證攪拌時間準確，時間誤差最多為1 s。

在膠砂制備結(jié)束后應當保證其可以在短時間成型，將空試模、模套放上振實臺，將攪拌鍋內(nèi)部膠砂放入到試模內(nèi)部，按照分層的方式倒入。第一層需要先放入300 g膠砂，將料層抹平之后進行振實處理，振實次數(shù)為60次，隨后放入第二層膠砂，在抹平后再次振實，振實次數(shù)和第1次相同。

振實結(jié)束后，將膜套去除，及時取下試模。脫模之前應當將試模周圍其他殘留膠砂進行完全清理，并放入濕箱內(nèi)實施養(yǎng)護，到達一定時間便可脫模。試件應當放在水內(nèi)實施養(yǎng)護，放置時應當要求刮平面朝向上方，且試件間距、表面水深均應當超過5 mm。

養(yǎng)護池只能對類型相同的試件實施養(yǎng)護處理，養(yǎng)護池內(nèi)應當先放滿自來水，要求在水位處于恒定狀態(tài)，因此在養(yǎng)護時需要定期加水，但是不能完全將水換掉。在正式進行強度測定之前，需要將試件取出，并將試件上方的沉淀物進行清理，在試件上再覆蓋濕布，起到保濕的作用。

在進行抗折強度測定時，需要將試件放入到試驗機上方，要求試件長軸以及圓柱保持垂直狀態(tài)。之后調(diào)整速度，要求豎直方向下荷載保持均勻分布，一直持續(xù)到棱柱體折斷。在試驗過程中要求棱柱體處于濕潤狀態(tài)。在進行抗壓強度測試時，主要針對棱柱體側(cè)面進行測試，中心和壓板受壓中心之間的位置誤差應當控制在0.5 mm以內(nèi)，壓板表面棱柱體外露的長度應當控制在10 mm以內(nèi)，在強度測試時加合速度需要控制在2 000～2 600 N/s，一直持續(xù)到檢驗柱體被破壞。在進行檢驗時，要在試膜內(nèi)壁提前抹上一層隔離劑，在涂抹過程中也應當避免模型受損，并且不能將試模疊放在一起。

3 結(jié)束語

公路工程建設中水泥試驗檢測所需的環(huán)節(jié)較多，在實際檢測工作中經(jīng)常出現(xiàn)檢測指標不全面、檢測管理不規(guī)范的問題，需要進一步加快檢測標準體系建設，擴大實驗室規(guī)模，滿足水泥試驗檢測需求。水泥試驗檢測中需要對細度、標準稠度用水量、膠砂強度、凝結(jié)時間以及安全性進行細化檢驗，明確檢驗標準和檢驗步驟，落實檢驗要點提升試驗檢測有效性。相關(guān)人員需要重視針對水泥試驗檢測的過程進行規(guī)范化管理，及時發(fā)現(xiàn)檢測過程中的細節(jié)不標準問題，以此來細化水泥試驗檢測流程。在檢測時也需要經(jīng)過多次試驗，確保檢驗結(jié)果不會有過多差錯，確保水泥質(zhì)量符合相關(guān)施工標準以及本次項目施工技術(shù)要求，提升水泥質(zhì)量水平。

參考文獻

[1] 龐小勇.公路工程水泥試驗檢測中常見問題分析[J].黑龍江交通科技，2021，44（6）：166+168.

[2] 胡楠.公路工程水泥試驗檢測中常見細節(jié)問題分析[J].新疆有色金屬，2022，45（4）：43-44.

收稿日期：2023-09-25

作者簡介：彭思遠（1994—），男，四川內(nèi)江人，本科，研究方向：工地試驗室常規(guī)試驗檢測。