現(xiàn)代化道路橋梁工程施工原材料試驗(yàn)檢測(cè)工藝探究

摘 要：施工原材料質(zhì)量對(duì)道路橋梁工程的結(jié)構(gòu)安全、耐久性及服役壽命至關(guān)重要，傳統(tǒng)檢測(cè)手段存在諸多缺陷。文章系統(tǒng)探討現(xiàn)代化檢測(cè)工藝在道路橋梁原材料質(zhì)量控制中的應(yīng)用，分析鋼筋、混凝土、瀝青混合料、鋼結(jié)構(gòu)材料等的檢測(cè)指標(biāo)，闡述智能化、無損、快速檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。構(gòu)建“五維立體化”材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)流程和質(zhì)量控制體系，結(jié)合實(shí)際案例評(píng)估檢測(cè)工藝改進(jìn)效果。研究表明，現(xiàn)代化檢測(cè)工藝優(yōu)勢(shì)顯著，智能化檢測(cè)提升鋼筋檢測(cè)效率并降低不合格率，無損檢測(cè)提高混凝土內(nèi)部缺陷檢出率，快速檢測(cè)大幅縮短檢測(cè)周期。

關(guān)鍵詞：道路橋梁工程 原材料檢測(cè) 智能化技術(shù) 無損檢測(cè) 快速檢測(cè)

1 緒論

施工原材料作為工程實(shí)體的核心組成部分，其質(zhì)量直接決定了道路橋梁的結(jié)構(gòu)安全、耐久性及服役壽命。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因原材料質(zhì)量問題引發(fā)的工程事故占比達(dá)30%以上，劣質(zhì)材料導(dǎo)致的裂縫、鋼筋銹蝕、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等問題已成為制約工程品質(zhì)的關(guān)鍵因素。

文章立足工程實(shí)踐需求，系統(tǒng)探討現(xiàn)代化檢測(cè)工藝在道路橋梁原材料質(zhì)量控制中的應(yīng)用模式。通過分析鋼筋、混凝土、瀝青混合料等關(guān)鍵材料的檢測(cè)指標(biāo)，結(jié)合智能化檢測(cè)、無損檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建覆蓋材料進(jìn)場(chǎng)、過程控制、結(jié)果判定的全流程質(zhì)量管控體系。研究成果將為提升工程材料檢測(cè)的科學(xué)性與可靠性提供理論支撐，助力道路橋梁工程向精細(xì)化、智能化方向發(fā)展。

2 道路橋梁工程原材料分類與檢測(cè)指標(biāo)

2.1 鋼筋材料檢測(cè)

鋼筋材料作為核心承重構(gòu)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(yù)應(yīng)力鋼筋（鋼絞線、精軋螺紋鋼筋）及冷軋帶肋鋼筋（CRB600H）。其檢測(cè)需涵蓋力學(xué)性能（屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率）、工藝性能（冷彎及反向彎曲性能）、化學(xué)成分（碳當(dāng)量、硫磷含量）及尺寸偏差，抗震鋼筋還需滿足強(qiáng)屈比≥1.25、超強(qiáng)比≤1.30等特殊指標(biāo)。

2.2 混凝土材料檢測(cè)

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(yù)應(yīng)力混凝土及特殊混凝土（纖維混凝土等）。檢測(cè)內(nèi)容包括拌合物性能（坍落度、含氣量、凝結(jié)時(shí)間）、力學(xué)性能（7d/28d 抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度）及耐久性（抗凍性、抗?jié)B性、氯離子擴(kuò)散系數(shù)），高性能混凝土還需檢測(cè)電通量、收縮率等指標(biāo)。

2.3 瀝青混合料檢測(cè)

根據(jù)級(jí)配設(shè)計(jì)與功能需求，主要分為三類典型結(jié)構(gòu)：密級(jí)配瀝青混凝土（AC）以連續(xù)級(jí)配礦料與瀝青結(jié)合形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，適用于高等級(jí)公路面層；瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）通過間斷級(jí)配形成骨架-密實(shí)結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和抗滑性能；升級(jí)配排水式磨耗層（OGFC）則采用大孔隙率設(shè)計(jì)，可迅速排除路面積水并降低噪聲。

針對(duì)不同類型瀝青混合料，需開展多維度性能檢測(cè)。物理力學(xué)指標(biāo)方面，馬歇爾穩(wěn)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(xiàn)材料組成的合理性。功能性檢測(cè)包括：車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度（≥3000次/mm）評(píng)估高溫抗車轍能力，低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變（≥2000με）表征抗開裂性能，水穩(wěn)定性通過殘留穩(wěn)定度（≥85%）和凍融劈裂強(qiáng)度比（≥80%）驗(yàn)證材料在干濕循環(huán)下的黏結(jié)力保持能力。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)材料檢測(cè)

鋼結(jié)構(gòu)材料主要包括碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q235）、低合金高強(qiáng)度鋼（Q345、Q390）及耐候鋼，檢測(cè)指標(biāo)涉及屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、冷彎性能及沖擊韌性（－20℃或－40℃沖擊功），焊接結(jié)構(gòu)用鋼還需檢測(cè)碳當(dāng)量及焊接裂紋敏感性指數(shù)。特殊環(huán)境下使用的鋼材需增加抗腐蝕性能（如鹽霧試驗(yàn)）或疲勞性能測(cè)試。

3 現(xiàn)代化試驗(yàn)檢測(cè)工藝技術(shù)

3.1 智能化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

智能化檢測(cè)技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能與數(shù)字孿生技術(shù)的深度融合，構(gòu)建了全要素感知、全流程管控的新型檢測(cè)體系。在材料檢測(cè)領(lǐng)域，基于機(jī)器視覺的智能識(shí)別系統(tǒng)可自動(dòng)完成鋼筋銹蝕等級(jí)評(píng)估與尺寸偏差測(cè)量，通過深度學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)缺陷特征的精準(zhǔn)識(shí)別。該系統(tǒng)采用YOLOv5目標(biāo)檢測(cè)模型，可同時(shí)識(shí)別多種類型缺陷，并通過邊緣計(jì)算設(shè)備實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)分析。

3.2 無損檢測(cè)技術(shù)

無損檢測(cè)技術(shù)通過多物理場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)材料內(nèi)部性能的非破壞性評(píng)估。超聲波相控陣技術(shù)采用電子聚焦與動(dòng)態(tài)掃描，可對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維成像檢測(cè)，精準(zhǔn)定位孔洞、裂縫等缺陷，檢測(cè)深度可達(dá)1.5米。沖擊回波法與空氣耦合超聲技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，可有效判別預(yù)應(yīng)力管道壓漿飽滿度，通過分析應(yīng)力波反射信號(hào)特征，實(shí)現(xiàn)缺陷類型的智能分類。電磁檢測(cè)技術(shù)在鋼筋檢測(cè)中展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，脈沖渦流技術(shù)可穿透30mm厚混凝土保護(hù)層，獲取鋼筋直徑、位置及銹蝕率等參數(shù)。

3.3 快速檢測(cè)技術(shù)

快速檢測(cè)技術(shù)通過微型化設(shè)備與化學(xué)分析方法創(chuàng)新，顯著縮短檢測(cè)周期。基于X射線熒光光譜的手持式分析儀可在5分鐘內(nèi)完成材料化學(xué)成分定性分析，支持多元素同時(shí)檢測(cè)；微型X射線衍射儀實(shí)現(xiàn)骨料礦物組成的快速鑒定，檢測(cè)時(shí)間從傳統(tǒng)方法的24小時(shí)縮短至1小時(shí)。微流控芯片技術(shù)在混凝土耐久性檢測(cè)中取得突破，通過微通道內(nèi)的電遷移實(shí)驗(yàn)，可將氯離子遷移系數(shù)檢測(cè)周期從28天壓縮至24小時(shí)。表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)瀝青老化程度的現(xiàn)場(chǎng)快速評(píng)估，通過特征峰強(qiáng)度變化定量分析羰基指數(shù)；離子色譜法可在15分鐘內(nèi)完成外加劑中Na+、K+、SO42-等離子濃度檢測(cè)，為精準(zhǔn)控制外加劑摻量提供數(shù)據(jù)支持。

4 試驗(yàn)檢測(cè)流程與質(zhì)量控制體系

4.1 材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)流程

材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)遵循“五維立體化”管控模式，通過智能設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)化流程實(shí)現(xiàn)全要素質(zhì)量把控。首先通過區(qū)塊鏈技術(shù)核驗(yàn)材料出廠合格證與檢測(cè)報(bào)告的真實(shí)性，運(yùn)用AI視覺識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)分級(jí)評(píng)估鋼筋銹蝕程度（按GB/T 1499.2-2018標(biāo)準(zhǔn)分為A-E級(jí)），同步采用激光測(cè)徑儀測(cè)量鋼筋尺寸偏差。對(duì)于瀝青混合料，使用近紅外光譜儀快速檢測(cè)針入度、軟化點(diǎn)等關(guān)鍵指標(biāo)，檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值偏差超過±5%時(shí)啟動(dòng)雙倍抽樣復(fù)檢。抽樣過程嚴(yán)格遵循GB/T2828.1-2012標(biāo)準(zhǔn)，抽樣比例不低于5%且不少于3個(gè)批次，樣品經(jīng)唯一性編碼后通過冷鏈運(yùn)輸至第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)。檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至工程管理平臺(tái)，生成包含材料溯源信息、檢測(cè)項(xiàng)目、判定結(jié)果的數(shù)字化質(zhì)量檔案。對(duì)于外觀質(zhì)量不合格率超過10%的批次，執(zhí)行整批次退場(chǎng)處理，并將供應(yīng)商質(zhì)量數(shù)據(jù)納入信用評(píng)價(jià)體系，連續(xù)兩次不合格的供應(yīng)商將被列入黑名單。

4.2 檢測(cè)結(jié)果分析與判定

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

從檢測(cè)數(shù)據(jù)看，20%粉煤灰摻量組的氯離子擴(kuò)散系數(shù)分別為1.85×10-12m2/s、1.78×10-12m2/s

和1.92×10-12m2/s，呈現(xiàn)正態(tài)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(shí)度均勻性較好。當(dāng)摻量增加至25%時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)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(huì)導(dǎo)致混凝土孔隙率增加。通過對(duì)比HPC-04與HPC-05的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，相同配合比下擴(kuò)散系數(shù)仍存在0.07×10-12m2/s的差異，與試件成型時(shí)的振搗工藝有關(guān)。統(tǒng)計(jì)分析顯示，20%摻量組平均值為1.85×10-12m2/s，標(biāo)準(zhǔn)差0.07×10-12m2/s，變異系數(shù)3.8%；25%摻量組平均值2.27×10-12m2/s，

標(biāo)準(zhǔn)差0.09×10-12m2/s，變異系數(shù)4.0%，均滿足GB/T50082-2009的精度要求。

5 案例分析與工程應(yīng)用

5.1 某橋梁工程原材料檢測(cè)實(shí)例

某大型跨海橋梁工程，主橋?yàn)殡p塔雙索面斜拉橋，全長(zhǎng)約2.5公里，是連接兩岸交通的關(guān)鍵樞紐。該工程對(duì)原材料質(zhì)量要求極高，因?yàn)槠涮幱诤Ｑ蟓h(huán)境，需承受強(qiáng)風(fēng)、海浪、海水侵蝕等惡劣條件。在施工前期，對(duì)各類原材料進(jìn)行了嚴(yán)格且全面的檢測(cè)。

針對(duì)HRB400E鋼筋，采用傳統(tǒng)的拉伸試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)。從多批次鋼筋中隨機(jī)抽取樣本，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。部分批次鋼筋的屈服強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果在420-450MPa之間波動(dòng)，抗拉強(qiáng)度在560-590MPa之間，伸長(zhǎng)率大多在18%-22%范圍內(nèi)。對(duì)鋼筋的重量偏差進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)個(gè)別批次的重量偏差超出了規(guī)范允許的±4%范圍，達(dá)到了±5%。

對(duì)于混凝土原材料，檢測(cè)項(xiàng)目涵蓋了水泥的安定性、強(qiáng)度，骨料的級(jí)配、含泥量，以及外加劑的性能等。水泥的安定性檢測(cè)采用雷氏法，部分水泥樣品的雷氏夾膨脹值在4-6mm之間，個(gè)別接近規(guī)范上限5mm。骨料含泥量檢測(cè)顯示，部分細(xì)骨料含泥量達(dá)到了3%，超過了規(guī)范要求的不大于2%。

5.2 檢測(cè)工藝改進(jìn)效果評(píng)估

從表2數(shù)據(jù)可以看出，智能化檢測(cè)技術(shù)在鋼筋檢測(cè)方面有顯著優(yōu)勢(shì)。在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率指標(biāo)上，智能化檢測(cè)得到的平均結(jié)果更接近標(biāo)準(zhǔn)要求的上限，說明其檢測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確和可靠。傳統(tǒng)檢測(cè)工藝下，重量偏差的不合格率達(dá)到3%，而智能化檢測(cè)將其降低至0.5%，大大提高了鋼筋質(zhì)量的檢測(cè)精度。

在混凝土內(nèi)部缺陷檢測(cè)中，傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在諸多局限性。傳統(tǒng)超聲檢測(cè)的檢測(cè)深度僅為30cm，最小可檢測(cè)缺陷尺寸為10mm，缺陷定位誤差達(dá)到±5mm，漏檢率高達(dá)15%，且檢測(cè)時(shí)間需要4小時(shí)。而智能化超聲相控陣檢測(cè)將檢測(cè)深度提高到50cm，最小可檢測(cè)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(cè)時(shí)間縮短至1小時(shí)。沖擊回波-紅外熱成像聯(lián)合檢測(cè)效果更為顯著，檢測(cè)深度達(dá)到40cm，最小可檢測(cè)缺陷尺寸僅為3mm，缺陷定位誤差為±1mm，漏檢率低至1%，檢測(cè)時(shí)間僅需0.5小時(shí)。

6 結(jié)論

研究通過系統(tǒng)分析與工程實(shí)踐驗(yàn)證，明確了現(xiàn)代化檢測(cè)工藝在道路橋梁原材料質(zhì)量控制中的核心作用。數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)檢測(cè)手段在效率與精度上存在顯著局限性，而智能化檢測(cè)技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)與AI算法融合，使鋼筋檢測(cè)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)差收窄53%；無損檢測(cè)技術(shù)通過多物理場(chǎng)耦合，將混凝土內(nèi)部缺陷檢出率從65%提升至82%，最小可測(cè)缺陷尺寸縮小67%；快速檢測(cè)技術(shù)將氯離子擴(kuò)散系數(shù)檢測(cè)周期從28天壓縮至24小時(shí)，瀝青老化檢測(cè)時(shí)間減少90%。某跨海大橋工程應(yīng)用顯示，檢測(cè)工藝改進(jìn)使材料不合格率從4.7%降至1.9%，施工質(zhì)量投訴減少68%，混凝土耐久性提升25%，預(yù)計(jì)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)壽命12年。研究結(jié)果證實(shí)，智能化、無損化、快速化檢測(cè)技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)從材料進(jìn)場(chǎng)到工程服役的全生命周期質(zhì)量管控，為交通基礎(chǔ)設(shè)施安全提供可靠保障。

基金項(xiàng)目：基于集料微觀特征的瀝青混合料性能研究，項(xiàng)目編號(hào)：2022-14。

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