公路工程施工中混凝土的質(zhì)量檢測(cè)方法研究

馬海平 高瑞

摘要：混凝土是公路工程施工中最為常用的材料，混凝土的質(zhì)量對(duì)整個(gè)公路工程具有重要的影響。這些問(wèn)題的出現(xiàn)，會(huì)對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量造成影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致工程返工，延誤工期，因此，公路工程施工中對(duì)混凝土質(zhì)量的檢測(cè)有了更加嚴(yán)格的要求。結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)介紹公路工程施工過(guò)程中，混凝土外部取樣檢測(cè)和混凝土強(qiáng)度的質(zhì)量檢測(cè)，從檢測(cè)的主要指標(biāo)和控制方法等方面進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：公路工程;混凝土;質(zhì)量檢測(cè)

1公路工程路面混凝土裂縫的產(chǎn)生原因

1.1材料質(zhì)量缺陷

受公路工程施工期間所使用混凝土材料自身存在質(zhì)量缺陷的影響，大大增加路面裂縫的發(fā)生率，直接影響公路工程路面總體性能，甚至可能埋下安全隱患及潛在風(fēng)險(xiǎn)，削弱公路工程使用的可靠性。同時(shí)，部分施工單位無(wú)法全面考慮路面穩(wěn)定性及路面強(qiáng)度等方面因素造成所選擇的水泥材料類型不當(dāng)，可能引發(fā)各種路面混凝土裂縫問(wèn)題，難以保證公路工程如期交付使用。此外，公路工程施工期間所使用的混凝土粗集料級(jí)配不夠科學(xué)合理，一旦級(jí)配、強(qiáng)度及最大粒徑等指標(biāo)考慮不足則直接影響公路工程混凝土路面的強(qiáng)度，甚至引發(fā)各種裂縫問(wèn)題，無(wú)法滿足公路工程路面的承載要求。

1.2材料配置比例

公路工程施工期間遭遇路面裂縫問(wèn)題時(shí)率先考慮混凝土自身品質(zhì)及其配置比例，有利于降低公路工程混凝土路面裂縫的發(fā)生率，特別是水灰比例是否偏大或偏小，例如：以水灰比例配置偏大為例明顯削弱水泥混凝土內(nèi)部密實(shí)度及強(qiáng)度，說(shuō)明水灰比例偏大直接影響混凝土自身性能可能出現(xiàn)干縮裂縫;以水灰比例配置偏小為例阻礙施工正常流程，無(wú)法振搗密實(shí)混凝土路面，反而影響混凝土路面的強(qiáng)度。同時(shí)，施工期間各種施工材料計(jì)量不夠準(zhǔn)確，尤其是砂石料級(jí)配缺乏合理性則難以保證混凝土密實(shí)程度，并且混凝土中水泥劑量不當(dāng)或拌合環(huán)節(jié)不勻均存在著造成混凝土出現(xiàn)薄弱區(qū)域的可能性，反而增加混凝土裂縫發(fā)生率。

1.3施工其他因素

通常情況下，公路工程施工期間深受各方面因素的影響嚴(yán)重削弱混凝土性能的可靠性，大大增加裂縫短板問(wèn)題的發(fā)生率，例如：以基層標(biāo)高為例控制不得當(dāng)則造成設(shè)計(jì)高程與頂面高程間不相符合，造成面層厚度不足問(wèn)題，導(dǎo)致混凝土基層與面層間摩擦阻力過(guò)大，一旦摩擦阻力超過(guò)混凝土板抗拉應(yīng)力時(shí)則存在引發(fā)混凝土斷板問(wèn)題的可能性。同時(shí)，公路工程施工期間基層裂縫處理不得當(dāng)則可能引發(fā)混凝土面層出現(xiàn)反射裂縫，特別是公路工程混凝土基層過(guò)于干燥時(shí)造成混凝土內(nèi)水分被完全吸收，大大增加路面裂縫的發(fā)生率，直接影響公路工程的使用年限。

2混凝土及混凝土試件

2.1混凝土

混凝土是一種復(fù)合性材料，其具有對(duì)溫度與濕度的敏感性要求，硬化后，其體積產(chǎn)生變形，并且每種材料間的變形情況不同，所以互相間的約束產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成骨料與水泥黏結(jié)面或水泥本身之間出現(xiàn)肉眼看不見(jiàn)的微細(xì)裂縫，將其稱為微裂。但是這種微裂是呈不規(guī)則延續(xù)的，沒(méi)有一定固定的狀態(tài)，所以在不同的荷載作用力下，會(huì)對(duì)溫度與濕度的變化產(chǎn)生變形，在后期的養(yǎng)護(hù)沒(méi)有得到有效保證時(shí)，其裂縫開(kāi)始加大，并且裂縫間也不斷加大。在最后，會(huì)出現(xiàn)較大的肉眼可見(jiàn)的大裂縫，上下貫穿通縫，形成混凝土有害裂縫，這對(duì)于整個(gè)公路工程的承載力與結(jié)構(gòu)都會(huì)產(chǎn)生危害，對(duì)公路工程的防火性能與防漏性能都有影響，在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

1.2混凝土試件

在進(jìn)行混凝土試件采用時(shí)，其形狀必須是立方體，而且為普通的混凝土。每次檢測(cè)為三塊一組，其試件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為l50×l50×l50mm，在對(duì)混凝土的質(zhì)量檢測(cè)時(shí)必須注意，當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)試件，如：l00×l00×l00mm，200×200×200mm立方體試件，在進(jìn)行強(qiáng)度的確定時(shí)，應(yīng)該增加試件，將其抗壓強(qiáng)度分別乘以系數(shù)0.95和1.05，折算成標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度。采用頂面直徑為175mm，底面直徑為185mm，高度為150mm的圓臺(tái)或直徑和高度平均為150mm的圓柱體試件，每組6塊。試件在移入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)之前，應(yīng)用鋼絲刷將頂面的水泥藻膜刷去。

3公路工程施工中混凝土質(zhì)量檢測(cè)的具體方法

3.1檢測(cè)依據(jù)

對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的目的主要是確保混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全等級(jí)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠指標(biāo)、目標(biāo)可靠度等，還有不同安全等級(jí)的路面材料性能以及結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù)符合具體公路工程施工的相關(guān)技術(shù)要求。而上述性能和參數(shù)的變異水平主要分為高、中、低等三個(gè)等級(jí)，而且相應(yīng)的變異系數(shù)變化范圍需要符合表3.1中的相關(guān)規(guī)定要求。在進(jìn)行混凝土路標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)就是行車荷載和溫度梯度綜合作用產(chǎn)生的疲勞斷裂，可以通過(guò)可靠度系數(shù)與行車荷載疲勞應(yīng)力與溫度梯度疲勞應(yīng)力之和的乘積來(lái)表示，而且要求上述計(jì)算出的數(shù)值不能高于混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。具體的要求通常對(duì)于一般的高速公路以及一級(jí)公路來(lái)說(shuō)，一般路段的混凝土強(qiáng)度應(yīng)該在0.7～1.1的范圍之內(nèi)，而對(duì)于特殊路段來(lái)說(shuō)則需要保持強(qiáng)度在0.8～1.2的范圍之內(nèi)。而其他等級(jí)的公路對(duì)于一般路段的混凝土強(qiáng)度要求通常在0.5～1.1的范圍之內(nèi)，特殊路段的混凝土強(qiáng)度要求在0.6～1.1的范圍之內(nèi)。針對(duì)混凝土強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)以及強(qiáng)度等級(jí)的確定實(shí)驗(yàn)所需要的試件，不僅需要按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行制作，而且要求此試件的邊長(zhǎng)為15cm，形狀為立方體形狀，保證率在95%左右，28d的抗壓強(qiáng)度，單位為MPa。如果所選用的試件數(shù)量少于10組，評(píng)定的依據(jù)應(yīng)為Rn≥1.15R，Rmin≥0.95R。而如果數(shù)量在10組以及以上，就需要按照Rn-K15n≥0.39R，Rmin≥K2R進(jìn)行評(píng)定。

3.2檢測(cè)方法

3.2.1超聲檢測(cè)法

混凝土由于屬于非均質(zhì)的彈黏塑性材料因此具有比較明顯的超聲波吸收、散射以及衰減作用，而且主要的衰減現(xiàn)象出現(xiàn)在混凝土高頻成分中。通常對(duì)于混凝土質(zhì)量檢測(cè)來(lái)說(shuō)需要采用較低頻率的超聲波來(lái)檢測(cè)。在對(duì)介質(zhì)的力學(xué)性能和質(zhì)量缺陷及逆行評(píng)價(jià)時(shí)可以根據(jù)超聲波傳播時(shí)間參數(shù)來(lái)對(duì)傳播速度進(jìn)行測(cè)定。如果出現(xiàn)傳播速度以及首波幅度的差異和變化，則說(shuō)明其內(nèi)部出現(xiàn)質(zhì)量缺陷問(wèn)題，這主要是由于在采用超聲波檢測(cè)時(shí)，脈沖波遇到這些內(nèi)部質(zhì)量缺陷則會(huì)出現(xiàn)反射以及折射等現(xiàn)象，這就會(huì)降低波幅和頻率，從而導(dǎo)致出現(xiàn)傳播時(shí)間之間的差異。

3.2.2回彈儀測(cè)定法

此種方法在實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)行待檢測(cè)區(qū)域測(cè)強(qiáng)曲線的建立，并且在濕度比較高的環(huán)境中需要進(jìn)行一系列的試驗(yàn)來(lái)對(duì)修正系數(shù)進(jìn)行獲取，還要在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)碳化現(xiàn)象進(jìn)行甄別，而且不太適應(yīng)早齡碳化深度在0.5mm以上的混凝土構(gòu)件中采用此方法。對(duì)于齡期在14～1000d的混凝土，在應(yīng)用此方法的同時(shí)還要在同條件下采用鉆取芯樣的方法來(lái)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正，還要注意現(xiàn)場(chǎng)混凝土構(gòu)件回彈強(qiáng)度推定值的問(wèn)題，通常是比設(shè)計(jì)強(qiáng)度要低，因此需要針對(duì)此問(wèn)題以及實(shí)際情況進(jìn)行綜合判定。

3.2.3鉆芯取樣檢測(cè)法

此方法屬于無(wú)損檢測(cè)方法的一種，對(duì)混凝土本身具有比較小的損害，在實(shí)際檢測(cè)中根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)定試件的尺寸為高度100mm，直徑為150mm。但是在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中也比較常用直徑在75mm以下的小芯樣進(jìn)行抗壓實(shí)驗(yàn)的情況，但是不建議采取此直徑的芯樣。但是由于鉆取芯樣之后其強(qiáng)度與實(shí)際結(jié)構(gòu)存在一定的差異，因此此種方法的檢測(cè)也具有一定的局限性，無(wú)法真實(shí)反應(yīng)混凝土的質(zhì)量，需要使用局部修正量法來(lái)對(duì)混凝土芯樣回彈測(cè)定值進(jìn)行修正。

結(jié)語(yǔ)

針對(duì)公路工程中直接決定其整體質(zhì)量的混凝土材料來(lái)說(shuō)，為了對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行控制，就需要采取合適的方法對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，這也是對(duì)公路工程質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的核心之一。除了文中所介紹的混凝土質(zhì)量檢測(cè)方法之外，另外還有將超聲檢測(cè)法與回彈檢測(cè)法綜合的方法，還有射釘法等，需要根據(jù)技術(shù)要求和實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行檢測(cè)方法的選擇并且對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正來(lái)確保真實(shí)反應(yīng)混凝土質(zhì)量，并且要加強(qiáng)試驗(yàn)管理來(lái)避免出現(xiàn)較大偏差的問(wèn)題，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

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作者簡(jiǎn)介：高瑞152823198809173125，馬海平152629198705013597