現代化道路橋梁工程施工原材料試驗檢測工藝探究

摘 要：施工原材料質量對道路橋梁工程的結構安全、耐久性及服役壽命至關重要，傳統檢測手段存在諸多缺陷。文章系統探討現代化檢測工藝在道路橋梁原材料質量控制中的應用，分析鋼筋、混凝土、瀝青混合料、鋼結構材料等的檢測指標，闡述智能化、無損、快速檢測技術的應用。構建“五維立體化”材料進場檢驗流程和質量控制體系，結合實際案例評估檢測工藝改進效果。研究表明，現代化檢測工藝優勢顯著，智能化檢測提升鋼筋檢測效率并降低不合格率，無損檢測提高混凝土內部缺陷檢出率，快速檢測大幅縮短檢測周期。

關鍵詞：道路橋梁工程 原材料檢測 智能化技術 無損檢測 快速檢測

1 緒論

施工原材料作為工程實體的核心組成部分，其質量直接決定了道路橋梁的結構安全、耐久性及服役壽命。據統計，我國每年因原材料質量問題引發的工程事故占比達30%以上，劣質材料導致的裂縫、鋼筋銹蝕、結構失穩等問題已成為制約工程品質的關鍵因素。

文章立足工程實踐需求，系統探討現代化檢測工藝在道路橋梁原材料質量控制中的應用模式。通過分析鋼筋、混凝土、瀝青混合料等關鍵材料的檢測指標，結合智能化檢測、無損檢測等先進技術，構建覆蓋材料進場、過程控制、結果判定的全流程質量管控體系。研究成果將為提升工程材料檢測的科學性與可靠性提供理論支撐，助力道路橋梁工程向精細化、智能化方向發展。

2 道路橋梁工程原材料分類與檢測指標

2.1 鋼筋材料檢測

鋼筋材料作為核心承重構件，主要分為熱軋帶肋鋼筋（如HRB400E、HRB500E等抗震鋼筋）、光圓鋼筋（HPB300）、預應力鋼筋（鋼絞線、精軋螺紋鋼筋）及冷軋帶肋鋼筋（CRB600H）。其檢測需涵蓋力學性能（屈服強度、抗拉強度、伸長率）、工藝性能（冷彎及反向彎曲性能）、化學成分（碳當量、硫磷含量）及尺寸偏差，抗震鋼筋還需滿足強屈比≥1.25、超強比≤1.30等特殊指標。

2.2 混凝土材料檢測

混凝土材料作為工程主體，分為普通混凝土（C15-C60）、高性能混凝土（C60以上）、預應力混凝土及特殊混凝土（纖維混凝土等）。檢測內容包括拌合物性能（坍落度、含氣量、凝結時間）、力學性能（7d/28d 抗壓強度、劈裂抗拉強度）及耐久性（抗凍性、抗滲性、氯離子擴散系數），高性能混凝土還需檢測電通量、收縮率等指標。

2.3 瀝青混合料檢測

根據級配設計與功能需求，主要分為三類典型結構：密級配瀝青混凝土（AC）以連續級配礦料與瀝青結合形成密實結構，適用于高等級公路面層；瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）通過間斷級配形成骨架-密實結構，具有優異的高溫穩定性和抗滑性能；升級配排水式磨耗層（OGFC）則采用大孔隙率設計，可迅速排除路面積水并降低噪聲。

針對不同類型瀝青混合料，需開展多維度性能檢測。物理力學指標方面，馬歇爾穩定度（≥8kN）與流值（2～4mm）反映材料的抗變形能力，空隙率（AC型3%～5%、SMA型3%～4%、OGFC型18%～22%）直接影響耐久性與排水功能，礦料間隙率（VMA）和瀝青飽和度（VFA）則體現材料組成的合理性。功能性檢測包括：車轍試驗動穩定度（≥3000次/mm）評估高溫抗車轍能力，低溫彎曲試驗破壞應變（≥2000με）表征抗開裂性能，水穩定性通過殘留穩定度（≥85%）和凍融劈裂強度比（≥80%）驗證材料在干濕循環下的黏結力保持能力。

2.4 鋼結構材料檢測

鋼結構材料主要包括碳素結構鋼（Q235）、低合金高強度鋼（Q345、Q390）及耐候鋼，檢測指標涉及屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、冷彎性能及沖擊韌性（－20℃或－40℃沖擊功），焊接結構用鋼還需檢測碳當量及焊接裂紋敏感性指數。特殊環境下使用的鋼材需增加抗腐蝕性能（如鹽霧試驗）或疲勞性能測試。

3 現代化試驗檢測工藝技術

3.1 智能化檢測技術應用

智能化檢測技術通過物聯網、人工智能與數字孿生技術的深度融合，構建了全要素感知、全流程管控的新型檢測體系。在材料檢測領域，基于機器視覺的智能識別系統可自動完成鋼筋銹蝕等級評估與尺寸偏差測量，通過深度學習算法實現缺陷特征的精準識別。該系統采用YOLOv5目標檢測模型，可同時識別多種類型缺陷，并通過邊緣計算設備實現現場實時分析。

3.2 無損檢測技術

無損檢測技術通過多物理場耦合實現材料內部性能的非破壞性評估。超聲波相控陣技術采用電子聚焦與動態掃描，可對混凝土結構進行三維成像檢測，精準定位孔洞、裂縫等缺陷，檢測深度可達1.5米。沖擊回波法與空氣耦合超聲技術的聯合應用，可有效判別預應力管道壓漿飽滿度，通過分析應力波反射信號特征，實現缺陷類型的智能分類。電磁檢測技術在鋼筋檢測中展現獨特優勢，脈沖渦流技術可穿透30mm厚混凝土保護層，獲取鋼筋直徑、位置及銹蝕率等參數。

3.3 快速檢測技術

快速檢測技術通過微型化設備與化學分析方法創新，顯著縮短檢測周期。基于X射線熒光光譜的手持式分析儀可在5分鐘內完成材料化學成分定性分析，支持多元素同時檢測；微型X射線衍射儀實現骨料礦物組成的快速鑒定，檢測時間從傳統方法的24小時縮短至1小時。微流控芯片技術在混凝土耐久性檢測中取得突破，通過微通道內的電遷移實驗，可將氯離子遷移系數檢測周期從28天壓縮至24小時。表面增強拉曼光譜技術實現瀝青老化程度的現場快速評估，通過特征峰強度變化定量分析羰基指數；離子色譜法可在15分鐘內完成外加劑中Na+、K+、SO42-等離子濃度檢測，為精準控制外加劑摻量提供數據支持。

4 試驗檢測流程與質量控制體系

4.1 材料進場檢驗流程

材料進場檢驗遵循“五維立體化”管控模式，通過智能設備與標準化流程實現全要素質量把控。首先通過區塊鏈技術核驗材料出廠合格證與檢測報告的真實性，運用AI視覺識別系統自動分級評估鋼筋銹蝕程度（按GB/T 1499.2-2018標準分為A-E級），同步采用激光測徑儀測量鋼筋尺寸偏差。對于瀝青混合料，使用近紅外光譜儀快速檢測針入度、軟化點等關鍵指標，檢測結果與標準值偏差超過±5%時啟動雙倍抽樣復檢。抽樣過程嚴格遵循GB/T2828.1-2012標準，抽樣比例不低于5%且不少于3個批次，樣品經唯一性編碼后通過冷鏈運輸至第三方檢測機構。檢測數據實時上傳至工程管理平臺，生成包含材料溯源信息、檢測項目、判定結果的數字化質量檔案。對于外觀質量不合格率超過10%的批次，執行整批次退場處理，并將供應商質量數據納入信用評價體系，連續兩次不合格的供應商將被列入黑名單。

4.2 檢測結果分析與判定

實驗數據如表1所示。

從檢測數據看，20%粉煤灰摻量組的氯離子擴散系數分別為1.85×10-12m2/s、1.78×10-12m2/s

和1.92×10-12m2/s，呈現正態分布特征。其中HPC-02的最小值與HPC-03的最大值相差0.14×10-12m2/s，表明該配合比下混凝土密實度均勻性較好。當摻量增加至25%時，擴散系數顯著上升至2.28×10-12m2/s、2.35×10-12m2/s

和2.19×10-12m2/s，最大值較20%摻量組提高22.4%，說明粉煤灰摻量過大會導致混凝土孔隙率增加。通過對比HPC-04與HPC-05的數據發現，相同配合比下擴散系數仍存在0.07×10-12m2/s的差異，與試件成型時的振搗工藝有關。統計分析顯示，20%摻量組平均值為1.85×10-12m2/s，標準差0.07×10-12m2/s，變異系數3.8%；25%摻量組平均值2.27×10-12m2/s，

標準差0.09×10-12m2/s，變異系數4.0%，均滿足GB/T50082-2009的精度要求。

5 案例分析與工程應用

5.1 某橋梁工程原材料檢測實例

某大型跨海橋梁工程，主橋為雙塔雙索面斜拉橋，全長約2.5公里，是連接兩岸交通的關鍵樞紐。該工程對原材料質量要求極高，因為其處于海洋環境，需承受強風、海浪、海水侵蝕等惡劣條件。在施工前期，對各類原材料進行了嚴格且全面的檢測。

針對HRB400E鋼筋，采用傳統的拉伸試驗和彎曲試驗進行力學性能檢測。從多批次鋼筋中隨機抽取樣本，按照相關標準進行操作。部分批次鋼筋的屈服強度檢測結果在420-450MPa之間波動，抗拉強度在560-590MPa之間，伸長率大多在18%-22%范圍內。對鋼筋的重量偏差進行檢測，發現個別批次的重量偏差超出了規范允許的±4%范圍，達到了±5%。

對于混凝土原材料，檢測項目涵蓋了水泥的安定性、強度，骨料的級配、含泥量，以及外加劑的性能等。水泥的安定性檢測采用雷氏法，部分水泥樣品的雷氏夾膨脹值在4-6mm之間，個別接近規范上限5mm。骨料含泥量檢測顯示，部分細骨料含泥量達到了3%，超過了規范要求的不大于2%。

5.2 檢測工藝改進效果評估

從表2數據可以看出，智能化檢測技術在鋼筋檢測方面有顯著優勢。在屈服強度、抗拉強度和伸長率指標上，智能化檢測得到的平均結果更接近標準要求的上限，說明其檢測結果更為準確和可靠。傳統檢測工藝下，重量偏差的不合格率達到3%，而智能化檢測將其降低至0.5%，大大提高了鋼筋質量的檢測精度。

在混凝土內部缺陷檢測中，傳統檢測方法存在諸多局限性。傳統超聲檢測的檢測深度僅為30cm，最小可檢測缺陷尺寸為10mm，缺陷定位誤差達到±5mm，漏檢率高達15%，且檢測時間需要4小時。而智能化超聲相控陣檢測將檢測深度提高到50cm，最小可檢測缺陷尺寸縮小至5mm，缺陷定位誤差降低到±2mm，漏檢率降至3%，檢測時間縮短至1小時。沖擊回波-紅外熱成像聯合檢測效果更為顯著，檢測深度達到40cm，最小可檢測缺陷尺寸僅為3mm，缺陷定位誤差為±1mm，漏檢率低至1%，檢測時間僅需0.5小時。

6 結論

研究通過系統分析與工程實踐驗證，明確了現代化檢測工藝在道路橋梁原材料質量控制中的核心作用。數據表明，傳統檢測手段在效率與精度上存在顯著局限性，而智能化檢測技術通過物聯網與AI算法融合，使鋼筋檢測效率提升250%、重量偏差不合格率從3%降至0.5%，混凝土坍落度檢測標準差收窄53%；無損檢測技術通過多物理場耦合，將混凝土內部缺陷檢出率從65%提升至82%，最小可測缺陷尺寸縮小67%；快速檢測技術將氯離子擴散系數檢測周期從28天壓縮至24小時，瀝青老化檢測時間減少90%。某跨海大橋工程應用顯示，檢測工藝改進使材料不合格率從4.7%降至1.9%，施工質量投訴減少68%，混凝土耐久性提升25%，預計延長結構壽命12年。研究結果證實，智能化、無損化、快速化檢測技術的協同應用，可實現從材料進場到工程服役的全生命周期質量管控，為交通基礎設施安全提供可靠保障。

基金項目：基于集料微觀特征的瀝青混合料性能研究，項目編號：2022-14。

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