高速公路的高性能混凝土試驗(yàn)檢測分析

文／肖君亮 北京市政路橋銳誠科技有限公司 北京 100071

引言：

現(xiàn)階段隨著我國高速公路施工規(guī)模的不斷提升，加速地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。因此，使得人們對(duì)高速公路施工質(zhì)量越來越重視。所以，本文結(jié)合高速公路施工特點(diǎn)，從高性能混凝土材料，如砂石、摻合料等材料的選擇以及配比設(shè)計(jì)等方面展開了試驗(yàn)檢測。旨在能夠以此促進(jìn)高速公路整體施工質(zhì)量的提升，促使高速公路使用壽命延長更加通順。

1、高速公路的高性能混凝土使用要求

針對(duì)高速公路施工過程中的高性能混凝土使用要求，是由設(shè)計(jì)來規(guī)定應(yīng)用混凝土標(biāo)號(hào)。一般情況下，高速公路的橋梁樁基所使用的混凝土為C30水下混凝土、橋墩為C35，蓋梁為C40、預(yù)制梁為C50混凝土。

2、工程現(xiàn)狀概述

以我國某市的繞城高速公路工程為例，該段高速公路工程施工總長度為60km。不過，由于該工程在施工過程當(dāng)中，共設(shè)計(jì)了4處互通式立交橋設(shè)計(jì)，還包含1處停車場。同時(shí)，從此次工程的設(shè)計(jì)及方面中得知，高速公路的設(shè)計(jì)速度為120km/h，寬度為25m等。在項(xiàng)目工程施工過程中，由于施工位置不同，要求的混凝土類型相對(duì)較多。并且，在不同的施工環(huán)節(jié)中所應(yīng)用的施工材料也有所不同。如橋面施工，為提高橋面的鋪裝質(zhì)量，需要用到瀝青混凝土等。因此，此次高速公路工程施工過程當(dāng)中，選擇C30～C50等級(jí)范圍內(nèi)的高性能混凝土。針對(duì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的混凝土材料的水灰比、水泥空隙率等相對(duì)較大，所以導(dǎo)致混凝土材料的耐久性能差。甚至?xí)?duì)高速公路工程施工質(zhì)量造成一定程度的影響。同時(shí)，需要加強(qiáng)高性能混凝土材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測，以此來保證高性能混凝土材料的每一項(xiàng)性能都能夠充分地滿足工程施工的標(biāo)準(zhǔn)，并有效避免對(duì)高速公路工程施工質(zhì)量造成不良影響。

3、影響高速公路高性能混凝土性能的因素的分析

3.1 混凝土中的鋼筋保護(hù)層對(duì)質(zhì)量的影響分析

首先，在高速公路工程施工的過程當(dāng)中，針對(duì)混凝土材料對(duì)公路的耐久度以及施工質(zhì)量有著直接的聯(lián)系。而針對(duì)混凝土來看，由于自身使用年限和質(zhì)量之間存在明顯的聯(lián)系，特別是鋼筋保護(hù)層，其厚度越大，則使用的年限就越長。其次，實(shí)際工程施工過程當(dāng)中，相關(guān)的施工人員一般會(huì)利用增加鋼筋保護(hù)層的方式，來提升混凝土材料的質(zhì)量。同時(shí)，該方式不僅具備安全性、還擁有非常明顯的經(jīng)濟(jì)性。因此，在施工過程當(dāng)中，施工人員只需要結(jié)合高速公路實(shí)際工程和施工情況，對(duì)其保護(hù)層混凝土的厚度進(jìn)行設(shè)定即可。但保護(hù)層的厚度過大，結(jié)構(gòu)物承力不穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，太薄可能會(huì)導(dǎo)致，鋼筋銹蝕。所以，保護(hù)層方面來看，對(duì)鋼筋材料也會(huì)存在一定程度的影響。

3.2 水膠比分析

高速公路工程施工過程當(dāng)中，傳統(tǒng)的混凝土材料制備方面來看，如果水膠比與最低值向接近，那么就會(huì)使得混凝土材料的密實(shí)度進(jìn)一步提高，從而對(duì)性能會(huì)造成一定程度的影響。因此，想要將混凝土材料的水膠比控制在合理的標(biāo)準(zhǔn)范圍當(dāng)中，就需要結(jié)合實(shí)際工程施工情況，對(duì)混凝土材料的性能進(jìn)行全面的優(yōu)化，并加強(qiáng)其抗腐蝕能力，只有這樣才能夠使得高速公路工程施工達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

4、配合比試驗(yàn)檢測分析

4.1 水泥材料試驗(yàn)

在該部分高性能混凝土材料試驗(yàn)檢測過程當(dāng)中，需要結(jié)合實(shí)際的高速公路工程情況及特點(diǎn)，以及水泥材料的原料，來選擇合適的膠凝材料。同時(shí)，在選擇試驗(yàn)水泥材料時(shí)，還需要保證水泥的強(qiáng)度符合高性能混凝土制備工藝的標(biāo)準(zhǔn)。但受高強(qiáng)度水泥材料的水化熱大的影響，在工程施工過程當(dāng)中，非常容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂的問題。所以，在針對(duì)水泥強(qiáng)度標(biāo)號(hào)的選擇上，可以優(yōu)先選擇強(qiáng)度較低的水泥材料。不過，也存在部分單位要求在施工過程中使用強(qiáng)度為PO52.5的水泥材料，來制作C50混凝土，這是一種提高混凝土強(qiáng)度的錯(cuò)誤方式。那么，在工程施過程中避免該問題的出現(xiàn)，只有在水泥材料的選擇規(guī)則方面，優(yōu)先選用PO42.5水泥。

4.2 粉煤灰材料試驗(yàn)

粉煤灰試驗(yàn)過程中，需要結(jié)合高速公路的施工實(shí)際情況來判斷選擇什么級(jí)別的粉煤灰材料。不過，一般情況下，針對(duì)粉煤灰的選擇，就是使用一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或者二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的粉煤灰。由于，在混凝土中摻入過量的粉煤灰可能會(huì)使混凝土炭化速度減慢，所以在制備過程中，需要先對(duì)水灰比的參數(shù)結(jié)合需求進(jìn)行控制。同時(shí)，在施工過程當(dāng)中，所使用的混凝土材料針對(duì)粉煤灰的摻入量不高于30%。若是存在需要摻入大量粉煤灰時(shí)，則可以通過將水灰比設(shè)置在0.4以下即可。工程施工完成之后的混凝土當(dāng)前具備的抗壓強(qiáng)度與沒有融入礦粉的普通混凝土強(qiáng)度基本上一致。因此，隨著在混凝土中加入礦粉，還要避免礦粉過量導(dǎo)致密漿以及強(qiáng)度下降等問題的出現(xiàn)。所以，在摻入粉煤灰時(shí)，需要結(jié)合最終的試驗(yàn)結(jié)果為基準(zhǔn)。只有這樣才能夠保證高速公路的高性能混凝土材料能夠到達(dá)相關(guān)適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。此工程中所使用的粉煤灰材料和水灰比分別對(duì)應(yīng)為27%和0.4。

4.3 骨料實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)檢測過程中，還需要保證混凝土材料的物理性能和耐久度。因此，在該方面的材料選擇上可以從骨料自身性能方面以及品種類型方面來選擇，并對(duì)其骨料顆粒的大小實(shí)施有效控制、含泥量、壓碎值以及堿活性組分含量進(jìn)行把控。通常情況下，骨料的選擇為機(jī)制砂、石灰?guī)r碎石等材料為主。所以，可以通過對(duì)骨料材料質(zhì)量的檢測，來保證其質(zhì)量符合該工程使用的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)而，在高性能混凝土材料制備過程中，并要對(duì)其混凝土材料進(jìn)行控制，還要保證配料和顆粒形態(tài)符合相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)。如此次項(xiàng)目工程中所用的骨料為粗、細(xì)兩種，簡單來說就是碎石和機(jī)制砂，具體集料的質(zhì)量指標(biāo)見表1所示。

表1 集料質(zhì)量指標(biāo)分析

4.4 高性能減水劑

高速公路的高性能混凝土當(dāng)中含有多種不同的礦物摻和料，但該些摻合料雖然能夠促使混凝土的性能得到提升，不過會(huì)導(dǎo)致其水膠比降低，促使混凝土的黏稠度高。因此，可以通過融入減水劑，使得制備后的混凝土能夠符合該高速公路的施工標(biāo)準(zhǔn)要求。但在使用前，需要針對(duì)工程施工的實(shí)際情況以及需求對(duì)減水劑進(jìn)行配比。

4.5 配合比設(shè)計(jì)

在配合比方面的設(shè)計(jì)，需要結(jié)合工程中所應(yīng)用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)以及材料使用的部位，利用不同的設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)高性能混凝土的配比。一般是利用對(duì)水灰比的控制，來實(shí)踐骨料級(jí)配優(yōu)化。這樣不僅可以有效提高混凝土材料中骨料的堆積程度，還能夠進(jìn)一步降低填充空氣所需水泥漿的總量。對(duì)于高性能混凝土材料來說，泵送混凝土的實(shí)際用水量需要保持在160～175kg/m之間。

5、高性能混凝土試驗(yàn)檢測分析

5.1 和易性試驗(yàn)與結(jié)果分析

5.1.1 檢測方法

針對(duì)該次試驗(yàn)檢測過程中，選擇利用坍落度試驗(yàn)儀設(shè)備（見圖1所示）。利用常規(guī)的混凝土試驗(yàn)流程實(shí)施有序檢測時(shí)，還需要在實(shí)際工作注重以下幾點(diǎn)問題。

圖1 混凝土坍落度試驗(yàn)儀

第一，黏聚性問題的檢測，該方面的檢測利用搗棒，對(duì)平板上拌和物側(cè)面進(jìn)行檢測。并且，在檢測的過程當(dāng)中需要及時(shí)的觀察拌和物的狀態(tài)。如果，坍落速度快，則表示混凝土黏聚性差，反之坍落速度慢則表示混凝土黏聚性好。

第二，保水性問題，針對(duì)該問題的檢測，需要通過對(duì)坍落度筒實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行觀察混凝土的狀態(tài)，若是底部沒有流出大量的水，那就說混凝土具有良好的保水性，反之保水性較差。

第三，流動(dòng)性問題，對(duì)于高性能混凝土的流動(dòng)性檢測，現(xiàn)行改良后的坍落度方法能夠充分地反映出該類型混凝土的流變性能。如通過測定坍落度和時(shí)間的關(guān)系曲線，利用拌和物平均坍落速率來表征塑性粘度。

5.1.2 結(jié)果分析

該實(shí)驗(yàn)，通過選取10組高性能能混凝土作為1個(gè)單元的試驗(yàn)檢測制備樣品，因此在試驗(yàn)過程中，通過對(duì)不同樣品的坍落度進(jìn)行分析，樣品中的坍落度平均值為207mm，樣品之間的標(biāo)準(zhǔn)差為7.658mm。從其保水性方和黏聚性方面分析來看，得知該組混凝土的性能均能夠滿足該工程施工的需求。同時(shí)，從此次試驗(yàn)過程中，只所以呈現(xiàn)出良好的和易性樣品，其原因是由于事先對(duì)所有材料進(jìn)行了配比，因此使得高性能混凝土材料的質(zhì)量得到有效地保障。

5.2 混凝土抗壓性試驗(yàn)檢測及結(jié)果

5.2.1 試驗(yàn)檢測方法

針對(duì)高性能混凝土的抗壓性試驗(yàn)檢測，首先以150＊15 0＊150標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓試樣為基礎(chǔ)，進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)。只有這樣才能夠更好地對(duì)混凝土的抗壓性進(jìn)行分析，以此反映出高性能混凝土的質(zhì)量。同時(shí)，可以結(jié)合《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50300-2013)，來判斷高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度值。然后結(jié)合所試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度能夠有效滿足高速公路工程施工所需的要求。

5.2.2 結(jié)果分析

此次試驗(yàn)分析，以C30混凝土為基礎(chǔ)，通過指制備立方體試件，結(jié)合相應(yīng)的抗壓試驗(yàn)，在所選的10組試件當(dāng)中。通過檢測分析發(fā)現(xiàn)，28d抗壓強(qiáng)度平均值達(dá)到了37.3MPa，其標(biāo)準(zhǔn)差值為1.471MPa以及變異系數(shù)值為0.038。因此，從上述試驗(yàn)檢測結(jié)果來看，所選的高性能混凝土質(zhì)量存在一定的穩(wěn)定性。并且，從其變異系數(shù)值方面來看，試驗(yàn)過程中的高性能混凝土還具備可靠性。最后，結(jié)合《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50300-2013)中的相關(guān)規(guī)定與其驗(yàn)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，混凝土具有較強(qiáng)的抗壓性能，且達(dá)到了項(xiàng)目工程施工的要求。

5.3 混凝土抗?jié)B性試驗(yàn)檢測及結(jié)果

5.3.1 檢測方法

針對(duì)混凝土的抗?jié)B性試驗(yàn)檢測，選用逐級(jí)加壓的方式，結(jié)合適量的混凝土樣本，實(shí)施分級(jí)式強(qiáng)化水壓。試驗(yàn)過程中需要注重混凝土的抗水滲透性，然后結(jié)合其結(jié)果與相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

5.3.2 結(jié)果分析

通過上述試驗(yàn)對(duì)比，選用了粉煤灰和高效減水劑。經(jīng)過制備三種不同的水灰比試驗(yàn)樣本。在試驗(yàn)測試結(jié)束后期具體結(jié)果數(shù)據(jù)見表2所示。

表2 3種水灰比各異試驗(yàn)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析

從上述表中可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過配置的高性能混凝土，通過摻入適量的硅粉和減水劑后。高性能混凝土的強(qiáng)度和密度得到一定程度的提升，同時(shí)還提高了混凝土的抗?jié)B能力。因此，該次試驗(yàn)檢測，也間接的說明了在高性能混凝土生產(chǎn)過程當(dāng)中，通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄈ缃档退冶龋梢詫?shí)現(xiàn)高性能混凝土綜合質(zhì)量的提升。

5.4 經(jīng)濟(jì)性

通過，力學(xué)性能分析、耐久性測試等方式，對(duì)高速公路的高性能混凝土進(jìn)行全面的試驗(yàn)檢測后發(fā)現(xiàn)，想要促進(jìn)混凝土性能的提高，可以通過對(duì)其配合比進(jìn)行優(yōu)化。這樣一來，不僅能夠促進(jìn)其性能的全面提升，還能夠有效降低施工的成本。不過，由于混凝土的配合比不同，因此選用的材料成本方面也會(huì)存在一定的差異性。所以，為了能夠進(jìn)一步保障試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，還可以從高速公路項(xiàng)目施工所在區(qū)域的氣候條件以及地址條件等方面進(jìn)行綜合考量，從而選擇相應(yīng)的混凝土配合比，如表3所示。例如，選擇C40混凝土配合比進(jìn)行合理的優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路工程質(zhì)量的提高。并且，在相應(yīng)的混凝土工藝作用下，不僅可以降低外界人為因素導(dǎo)致混凝土質(zhì)量下降的出現(xiàn)。還可以減輕施工人員的壓力。

表3 C40高性能混凝土配合比分析

6、試驗(yàn)優(yōu)化

6.1 攪拌系統(tǒng)與工藝方面的優(yōu)化

想要進(jìn)一步提高，高速公路的混凝土性能，首選可以從其攪拌系統(tǒng)方面為切入點(diǎn)。對(duì)其相關(guān)設(shè)備進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整，這樣不僅能夠保證在高性能混凝土材料攪拌的過程當(dāng)中，使得其質(zhì)量得到一定程度的提升。還可以利用減水劑來合理的控制加水量，對(duì)混凝土質(zhì)量所造成的影響。其次，想要保證混凝土的攪拌效果，需采用自動(dòng)化攪拌設(shè)備，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土材料的自動(dòng)攪拌處理。這樣既可以有效提供工作效率，降低人工成本，還能夠保障混凝土的質(zhì)量。

6.2 澆筑工藝方面的優(yōu)化

在高速公路工程施工項(xiàng)目中，進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，為了有效確保混凝土的合理配比，以及攪拌環(huán)境符合規(guī)定的要求。可以利用吊斗或者泵送機(jī)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)工作，這樣一來，從一定程度上能夠有效改善澆筑過程中存在的問題。因此，對(duì)該工藝方面的優(yōu)化，還可以有效提高混凝土的輕度和耐久性。

結(jié)語：

綜上所述，高速公路工程施工過程當(dāng)中，對(duì)高性能混凝土材料的應(yīng)用，工程最后的質(zhì)量有著密切的聯(lián)系，因此相關(guān)部門或施工單位必要加強(qiáng)對(duì)混凝土材料的注重。同時(shí)，通過對(duì)高速公路混凝土的試驗(yàn)檢測分析發(fā)現(xiàn)，確認(rèn)高性能混凝土原材料的配比，有效地保障了高性能混凝土材料的優(yōu)勢，降低了高速公路施工過程中出現(xiàn)病害問題幾率。實(shí)踐結(jié)果證明，做好高速公路高性能混凝土試驗(yàn)檢測工作，不僅可以有效促進(jìn)公路施工質(zhì)量的提高，還能夠有效避免造成材料的浪費(fèi)。