公路材料水泥檢測與質量控制研究

摘 要：在現代化運輸路網的構想中，路面材料的檢驗和品質監控起著至關重要的作用，其精度和嚴謹性將對道路建設的安全和耐久性能產生重要影響。本研究深度剖析了水泥品質把控的關鍵環節，并提出了一套全面且精細的質量控制策略，旨在為提升我國公路基礎設施建設水平提供有力的技術支撐和實踐指導。

關鍵詞：水泥檢測；質量控制；原理手段；挑戰文章編號：2095-4085（2024）08-0188-03

0 引言

公路施工就像是人體的血管脈絡，而混凝土是它的重要組成部分，其質量和使用年限將影響到道路的使用壽命。針對我國交通建設中存在的問題，提出了一種新型的基于混凝土結構的高效、無損檢測方法。通過對該問題的研究，可為我國公路工程質量整體水平的提高提供一條科學途徑。

1 水泥質量檢測的理論基礎與技術手段

水泥的品質測試是一個包含礦物成分、水化反應機制和硬化后性能演化的多維度綜合技術研究。在物性測試方面，主要包括顏色、細度、凝結時間、安定性等，其中，顏色是原材料的純度，細度是影響水泥水化速率和強度發展的關鍵因素，而凝結時間和穩定性是決定水泥工程應用的關鍵因素。并對其進行了比重、比表面積等指標的測量，從而形成了一套用于水泥基礎物性的綜合評價系統。通過準確測量水泥熟料的主要礦物，如氧化鈣、硅酸二鈣、硅酸三鈣和鋁酸三鈣等，可以有效地判定水泥質量，并預測其使用性能［1］。利用 X射線熒光光譜（XRF）等非破壞性測試手段，實現對水泥中各種化學元素的快速、精確測量。水泥的力學特性測試是評價水泥品質的一個重要方面，它包含了混凝土的早齡期抗壓強度、抗折強度等重要指標。采用規范化抗壓強度試驗，即在一定的環境下對試件進行養護，并在指定時間點上對其進行失效荷載測定，可以對水泥的強度發展特征進行定量化。同時，采用 XRD等顯微組織分析方法，對熟料礦物相組成進行表征，探索其微觀機制。而 SEM可以直接顯示水泥水化產物的微觀形態與結構，有助于評價其內部品質。目前，國內外對水泥的檢測手段和裝備除了以上所述外，還有利用熱重分析（TGA）、電子顯微鏡（EDS）、電子顯微鏡（EDS）、超聲波、激光粒度儀等多種測試手段。通過綜合運用現代化的檢測手段，將水泥制品的品質調控提升到更精細、更有效的水平，保證水泥制品能適應各類復雜的工程應用要求，并為我國水泥品質檢驗規范的制定與實施提供有力的技術支撐。

2 現行公路水泥質量控制存在的問題及挑戰

在道路水泥原料的制造過程中，有很多因素都會對其質量產生影響。其中，原料配比不準確，鍛燒溫度和時間不能很好地掌握，生產過程中的不規范現象比較明顯，有些企業為了節約成本，使用劣質或者摻有不合格的原材料，這就會對水泥的凝結硬化速率、強度和長期穩定性造成很大的影響，從而降低了道路結構的承載力，縮短了使用壽命，也增加了安全隱患［2］。另外，由于生產設備的老化及養護不當，也會造成水泥粒級配的不合理，從而影響到混凝土的密實度與耐久性。在運輸過程中，如果沒有適當的包裝保護，混凝土極易遭受潮濕、雨水的侵蝕，從而影響其水化反應的作用，從而造成早期強度的下降，以及后期的干縮開裂。此外，長距離運輸過程中產生的強烈的震動會造成水泥粉的壓實和流動性能下降，從而影響到混合料的均勻性，也會對道路工程的質量造成隱患。在建設過程中，施工過程中的管理疏忽、施工人員的不規范操作等因素，也造成了工程質量問題。如水泥未嚴格按要求與骨料、水混合，混凝土澆筑、振搗、養護等過程中出現氣孔、蜂窩孔洞等內部缺陷，嚴重影響其強度與耐久性。另外，由于沒有嚴格控制養護期，過早地進行荷載作用，也會導致水泥水化不夠充分，從而降低了混凝土的耐久性。目前，我國高速公路從生產、運輸到施工等各階段都面臨著嚴峻的挑戰，且這些問題之間存在著復雜而又緊密的關系，對道路工程的質量安全構成了隱患。上述問題，是保障高速公路高質量、高效、長壽的重要途徑，也是推動我國道路工程建設邁上新臺階的必由之路。

3 公路材料水泥質量控制的優化策略

3.1 對原材料進行嚴格控制

要保證公路原材料和水泥質量，關鍵要把源頭控制好［3］。首先，在對水泥生產企業的資格審查上，要嚴格按照國家有關產業的準入政策，對新建和改擴建的水泥廠要有一個嚴格的審批程序，要對生產設備、生產工藝、環保設施等進行檢查，以保證其能夠穩定生產出高質量的水泥。比如，有關部門可以定期組成專家組，對各生產企業的生產工藝、質量管理體系等進行綜合評價，對于不符合要求的企業，要堅決地進行整頓或取締，以達到凈化市場的目的，促進水泥企業自身的提高和進步。其次，為保證水泥生產過程中的質量，必須強化質量認證。水泥制品在上市銷售之前，都要由具有公信力的第三方測試單位根據《水泥化學分析方法》（GB/T 176-2008）和其他有關的國家標準如 GB/T176-2017對其進行嚴格測試，以保證其物理性能、化學組成和安定性等。例如，對普通硅酸鹽水泥，要仔細檢查其強度等級、凝結時間、堿含量、氯離子含量等，若有一項指標達不到規定，就會被認為是不合格的，不能再使用。同時，我們也要鼓勵和推動各水泥企業主動參加 ISO 9001質量管理體系認證，在此基礎上，從原料采購到生產加工到質量檢驗再到產品銷售的整個過程，實現源頭有保證，過程可追溯，結果可驗證［4］。同時，通過創建“優質水泥”和“綠色建材”等榮譽稱號，鼓勵企業主動改善生產技術，提升產品質量，實現高質量的道路原料水泥供應，為道路工程建設打下良好的基礎。

3.2 強化工藝監督

加強對水泥儲運過程的監督，必須建立健全嚴格的監督機制。首先，在水泥的運輸方面，必須執行嚴格的車輛裝卸規范，保證集裝箱的密封性，避免濕氣進入，避免水泥飛濺，并使其保持干燥干凈。比如，在公路上推廣使用具有防濕防塵功能的專用水泥槽車，并在水泥槽車上加裝傳感器，對車內的濕度和溫度進行實時監測，以便及時調整運輸計劃或采取相應的應急措施。其次，構建完善的物流信息追溯體系，采用 GPS定位和物聯網等技術對水泥運輸路徑、時間、速度進行實時監測，防止長期停留或惡劣天氣等因素對水泥的影響。比如，針對夏季高溫、冬天寒冷等情況，采用智能化調度方法，對輸送時間進行合理調整，以避免惡劣的天氣時段，降低外界環境對其使用性能的影響［5］。在水泥貯存方面，要建立專用倉儲庫房。根據國家規定，還要建立合適的溫度和濕度環境，并采取必要的防潮隔熱措施，保證水泥不會受潮或結冰。同時，要對水泥進行定期的存貨盤點與質量檢查，并與倉庫管理系統相結合，對進出庫信息進行實時記錄，并對每種水泥的存放時間進行實時記錄，對超出保質期的水泥要進行處置，不能在道路工程中使用。

3.3 提升施工現場管理

為確保道路建材水泥質量的最優控制，施工單位必須在正式投入使用前，建立和實施嚴密的檢測體系。該體系適用于每一批進場水泥，不論從何而來，都要對其物性（細度、凝結時間、安定性等）進行檢驗，并結合化學成份檢測，確認其符合設計及國家標準。例如，在工程前期，可在現場建立一個專用的水泥樣庫，當水泥到達后，首先從現場取樣，并對其進行全面檢測，通過后才能使用。在此基礎上，利用快速便攜水泥強度測試儀、紅外光譜等原位測試手段，實現對水泥性能參數的快速檢測。確保每一輛車、每噸水泥的質量監控［6］。此外，應加強對建筑工人的教育和培訓，提高他們對水泥質量的認識。在施工過程中嚴格按照正確的加水量、合理的澆筑順序、振搗的時間等要求，保證混凝土在施工期間的工作性能。同時還應嚴格控制水泥的貯存條件，防止受潮、雨水或長期暴曬于高溫環境，保證其性能的穩定性。通過以上措施，不僅提高了施工現場水泥質量管理的科學性和高效性，也極大地提升了公路工程建設的整體質量和耐久性。為打造安全、高效的公路網絡奠定了堅實基礎。路面基層材料是道路路面工程中最基本也是最重要的部分。路面基層材料施工前需要具備一定的質量要求和技術指標。因此在施工過程中需要對其進行嚴格控制和管理［7］。一是在材料進場時進行驗收。二是對基層材料進行驗收，驗收時需注意以下幾點：檢查材料是否存在影響質量、性能的問題；對其外觀質量進行檢查；對其強度、硬度和體積密度等物理指標進行檢查；對其含水率、孔隙率等化學指標進行檢查。三是在基層材料施工時需注意以下幾點：基層材料在運輸過程中需注意防水、防潮；基層材料在存放過程中需注意防潮；基層材料在存放過程中需注意通風。

3.4 技術創新引領

技術革新是提高道路建材水泥品質的核心動力。隨著我國道路建設及環保要求的不斷提高，促進新型水泥材料的研究開發和應用已是大勢所趨。本項目研究成果將為解決我國高速公路建設中面臨的關鍵科學問題提供新思路，具有重要的理論意義和應用價值。比如，在研究開發新型高性能水泥方面，各研究單位及企業都取得了較大的成就。活性粉末混凝土（RPC）是一種高強韌耐久的新型膠凝材料，因其超細粉化、高密度等特性，可顯著提高道路、橋梁等結構的承載性能和使用壽命［8］。另外，一些新的材料如自修復水泥、低碳環保水泥等，在水泥中加入專用助劑或改進加工技術，使其具有自愈合作用，降低碳排放，更符合我國高速公路的綠色可持續發展理念。同時，智能檢測技術在水泥生產過程中起到了很大的作用。基于大數據、云計算和物聯網等先進技術，實現對水泥生產全過程的實時監控，對工藝參數進行精準控制，保證了水泥性能的一致性。比如，智能化配料系統能夠根據具體的工作條件，對原材料配比進行自動調節，保證所生產的水泥能夠滿足具體的施工要求；利用無線傳感網絡技術，可以對水泥在儲存和運輸過程中的環境變化進行實時監測，對可能出現的質量問題進行預警，避免出現質量問題。總之，不斷推進新型水泥材料的研究開發和應用，對于改善道路工程的綜合質量及耐久性具有重要意義。該研究既涉及到產品自身的性能提升，又涉及到生產、運輸、施工等各個環節的質量管控技術創新，對促進我國道路建筑產業的綠色發展與轉型升級有著重要的現實意義。

3.5 建立健全質量追溯體系

在信息化快速發展的今天，構建完善的質量可追溯體系是實現水泥產品質量精細化管理的一條重要途徑。本系統通過對水泥從生產、運輸到施工使用等各個環節的數據進行采集、整合和分析，保證在出現質量問題的情況下，可以快速查找問題根源，并采取有針對性的修復措施，保證道路工程的質量。具體而言，信息化的質量可追溯體系，是通過在生產過程中，將生產過程中的原材料來源、生產工藝參數、出廠檢驗結果等信息，嵌入到生產過程中的電子標簽、二維碼等標識中。通過 GPS定位、溫濕度傳感等技術對水泥在流通過程中的運輸環境進行實時監測，保證了水泥在合適的貯存、運輸過程中不會出現質量問題。在施工過程中，每輛混凝土的進場時間、批次、使用的具體位置等都可以通過信息化平臺進行登記，與混凝土攪拌站的自動控制系統相結合，可以對混凝土的配合比和攪拌過程進行全面監測。如果發現有質量問題，可以通過可追蹤系統迅速查找出有問題的批次以及它們的上游生產和運輸環節，從而進行責任追究和糾正。以某高速公路工程為例，將信息化質量可追溯體系應用于某路段，一旦檢測到某路段出現了早期裂紋，可通過溯源技術快速判斷出問題是由于某一批水泥的水化熱過高所致，隨即及時將其召回，并對后續工藝進行了調整和優化，從而避免了類似問題重演。通過項目研究，建立基于信息技術的全程質量可溯源體系，既可以對路面材料、水泥等進行實時監測，又可以極大地提高發現問題的快速反應能力，提高修復的效率，為高質量的道路建設奠定基礎。

4 總語

綜上所述，在高速公路施工過程中，對水泥原料進行質量檢驗和質量控制，是保證道路施工質量和服務年限的重要環節。通過本項目的實施，有望實現對道路水泥原料質量管理的整體提升，從而為構筑穩固耐用的公路網絡貢獻力量，保障國家交通運輸事業的可持續發展。

參考文獻：

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