公路工程水泥混凝土原材料试验检测方法与质量保障措施.pdf

工程设备与材料 115工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月1 公路工程水泥混凝土原材料试验检测方法1.1 拌合用水检测在拌合用水检测项目，提前采集 5 L 及以上的拌合用水作为样品，严格遵循混凝土用水标准（JGJ 摘要：当前，我国部分公路工程的原材料试验检测技术水平有待提升，检测结果的准确性受到多方面因素影响，原材料试验检测工作无法发挥其价值。为此，文章对拌合用水、集料、水泥等水泥混凝土原材料的试验检测方法展开分析，然后从技术、操作和环境方面提出实践检验质量的保障措施，以供参考。关键词：公路工程；水泥混凝土；原材料试验；检测技术Abstract:At present,the technical level of raw material testing and detection in some highway engineering in China needs to be improved.The accuracy of the detection results is affected by many factors,and the raw material testing and detection work can not exert its value.Therefore,this paper analyzes the testing and detection methods of cement concrete raw materials such as mixing water,aggregate and cement,and then puts forward the assurance measures of practical detection quality from the aspects of technology,operation and environment for reference.Key Words:highway engineering;cement concrete;raw material testing;detection technology分类号：U415.12公路工程水泥混凝土原材料试验检测方法与质量保障措施李晓芹云南通衢工程检测有限公司，云南 昆明 650200Testing and Detection Methods and Quality Assurance Measures for Cement Concrete Raw Materials in Highway EngineeringLI XiaoqinYunnan Tongqu Engineering Testing Co.,Ltd.,Kunming 650200,Yunnan,China037.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.12.632006）等现行规范，对拌合用水的 pH 值、不溶物含量、可溶物含量、碱含量进行检测，对比检测结果和拌合用水性能质量标准。正常情况下，水泥混凝土路面所使用拌合用水的 pH 值不得小于 4.5、不溶物含量控制在 5 000 mg/L 以下、可溶物含量控制在 10 000 mg/L以下、碱含量控制在 1 500 mg/L 以下。具体采取玻璃电极法、硝酸银滴定法等试验检测方法。以玻璃电极法为例，该方法适用于 pH 值检测项目，提前配备饱和甘汞电极作为参比电极，配备玻璃电极作为指示电极，准备 pH 值和电导率适当的蒸馏水作为标准溶液。把水样和标准溶液调整至相同温度，依次使用蒸馏水和水样冲洗电极，再把电极浸泡在水内静置一段时间，最终根据仪器读数来确定水样 pH 值1。1.2 集料检测在集料检测项目，遵循公路工程集料试验规程（JTG E422005）等规范文件要求，对集料的真实密度、孔隙率、含泥量、细度模数进行检测。（1）真实密度检测。检测人员提前采集少量集料进行烘干处理，预处理完毕后称量集料重量，再把集料倒入密度瓶内，瓶体通过沸水加热，观察加热期间瓶内水分进入情况，最后根据检测数据来确定集料重量、体积。（2）孔隙率检测。检测人员称取适量集料，把集料倒入容量筒内在 100 110 高温下烘干 3 6 h 到达恒重，再把容量筒放置在振动台上，使用钢棒持续振捣筒内集料，到达预计振捣时间后，检测集料在堆积状态下的孔隙率。作者简介：李晓芹，女，工程师，研究方向为公路工程混凝土。工程设备与材料 1162023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究（3）含泥量检测。提前准备烘箱、方孔筛、天平等工具，称取适量集料后放置在容量筒内并注入清水，水面略高于集料表面，再把集料充分搅拌后静置 24 h。随后，使用不同规格套筛对集料进行淘洗、过滤处理，筛除粒径不足 0.075 mm 的颗粒，淘洗多次直至水体清澈。最终，把集料装入浅盘，放置在烘箱内彻底烘干，待集料自然冷却后，开展不少于 2 次的平行试验来检测集料含泥量。（4）细度模数检测。把集料烘干后放置在摇筛机持续摇筛，计算筛余量与样品总量比值、累计筛余百分率，再把计算结果导入公式内来求解集料细度模数。此外，混凝土抗压强度还会受到水胶比、粗集料级配等因素的影响，需要根据工程情况来确定最佳集料级配。例如，在混凝土水胶比较高时，优先采取大粒径粗集料。而在混凝土水胶比较小时，则选用小粒径粗集料，避免在集料周边出现泌水现象。1.3 水泥检测水泥检测项目，检测内容包括密度、细度、凝结时间、标准稠度。（1）密度检测。检测人员在容器瓶内注入无水煤油，把瓶子放入恒温水槽内，记录瓶身读数。随后，取出容器瓶，使用 0.9 mm 方孔筛把水泥过滤后干燥处理，再把水泥放入瓶内并反复摇动，最终把容器瓶再次放入恒温水槽内记录第二次读数，对比检测结果和标准密度值。以普通硅酸盐水泥为例，标准密度为3.00 3.15 g/cm3、堆积密度为 1 000 1 600 kg/cm3。（2）细度检测。主要采取水筛法，把水泥样品放置在 80 m 方孔筛内进行筛分处理，再把水泥放置在洁净水筛内冲洗掉绝大多数细粉，直至全部水泥颗粒沉淀后，倒出清水、称量干燥状态下的全部筛余物。颗粒细度越高，则表明水泥硬化速度越快、早期强度越高2。（3）凝结时间检测。检测人员在水泥内添加适量拌合用水进行搅拌来获取净浆，再把水泥浆倒入模具内放入标准养护室，养护期间重复检测水泥凝结固化情况，确定初凝时间、终凝时间。（4）标准稠度检测。提前准备净浆搅拌机、维卡仪、量水器等工具，在搅拌机内加入水泥与拌合用水来制备净浆，再把水泥浆倒入模具内用振捣棒振捣数次和刮除表面净浆，把模具放置在维卡仪上，保持试杆和净浆表面接触状态，放开试杆限制，试杆自由沉入净浆内部，待试杆恢复稳定状态后测量试杆和底板间距。在二者间距值为 5 7 mm 时，表明水泥净浆标准稠度达标。此外，考虑到我国云南等地的气候条件较为湿润，在公路工程施工期间，水泥材料在运输、现场堆放期间容易出现水泥潮湿、结块现象，进而对所制备水泥混凝土材料的使用性能造成影响。因此，检测人员需要分多次开展水泥检测作业，提前采集少量样品送至实验室内检测各项性能。在水泥入场后不定期开展清查盘点作业，检查罐装水泥是否出现潮湿进水情况。1.4 外加剂检测现代公路工程混凝土外加剂种类多、功能差异明显，需要根据工程建设要求与现场环境条件来选择外加剂种类。在云南地区公路工程中，主要使用到减水剂、引气剂、早强剂、缓凝剂，无须使用防冻剂等外加剂。例如，在减水剂检测步骤，检测人员在水溶液中添加减水剂样品，充分搅拌后添加甲基红溶液，再依次使用装有 HCL 标准溶液、NaOK 标准溶液的酸/碱式滴定管入少量溶液，观察溶液变色情况。随后，为快速检查各类外加剂的总体使用效果，检测人员可选择开展混凝土试拌作业，按照既定配合比方案来制备少量水泥混凝土，对混凝土样品的凝结时间、强度、外观质量、抗渗系数等各项性能进行全面检查，判断混凝土材料是否达到工程建设要求。如果混凝土成品效果不理想，有可能存在外加剂种类或是用量比例不合理、细集料与石粉含量失控等问题。应把问题反馈给施工单位，对配合比方案进行优化调整3。此外，重点考虑外加剂对混凝土强度造成的影响，既要着手检测外加剂材料质量是否达标，同时，也要判断所选用的外加剂是否起到提升或是降低混凝土强度的作用。正常情况下，优先使用减水剂来提高混凝土强度，禁止使用含有引气组分的外加剂，避免混凝土强度降低。1.5 掺合料检测掺合料检测常用的方法有维卡法、强度法、酸碱溶出度法，具体适用范围如下：（1）维卡法。该方法适用于测定火山灰活性，检测人员把火山灰放入氢氧化钠溶液中浸泡一段时间，根据石灰吸收速率来推算火山灰活性。（2）强度法。该方法是在水泥混凝土搅拌期间掺入适量矿物掺合料，后续检测各组样品试件的成型强度，确定掺合料最佳用量配比。（3）酸碱溶出度法。该方法是在酸性或是碱性溶液内添加掺合料，检测可溶物组分含量，从而确定火山灰等掺合料的活性。工程设备与材料 117工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月检测人员还应综合分析公路等级、掺合料种类、混凝土种类等因素，确定所选用掺合料的性能指标要求。例如，在制备高强高性能混凝土材料时，要求所选用 I 级磨细矿渣的烧失量不得超过 3%、含水率不超过 1%、比表面积不小于 750 m2/kg、3 d 与 7 d 龄期时的活性指数分别超过 85%和 100%；所选用 I 级磨细粉煤灰的烧失量不超过 5%、含水率不超过 1%、比表面积超过 600 m2/kg、7 d 和 28 d 龄期时的活性指数分别超过 80%与 90%；所选用 I 级磨细天然沸石的氯含量不超过 0.02%、吸铵值不小于 130 mmol/100 g、比表面积超过 700 m2/kg、28 d 龄期时的活性指数到达 90%4。2 公路工程水泥混凝土原材料试验检测质量保障措施2.1 创新试验检测技术在早期公路工程现场不具备部分检测项目的作业条件。同时，在检测成品材料时，也会使用到钻芯法等会破坏公路实体结构完好性的技术手段，由此产生额外的工程量与造价成本。因此，检测单位需要着手创新优化原材料试验检测技术，以无损检测、快速检测作为创新方向。第一，无损检测技术是在不破坏工程实体结构前提下检测水泥混凝土材料质量与结构状态，具体应用到超声检测、探地雷达检测、红外成像检测等手段。超声检测与探地雷达检测原理较为相似，都是向水泥混凝土部件发射与接收声波/高频信号，根据信号处理结果来检测强度等性能。红外成像检测是获取检测目标的表面温度，根据测得的数据来绘制红外图像，检查结构内部是否存在缺陷部位。第二，快速检测是把原本烦琐的操作步骤进行简化处理，具备现场快速检测条件，但检测精度略有下滑。以粉煤灰检测为例，配备方孔筛、玻璃板、显微镜等工具，使用方孔筛对粉煤灰进行筛分处理，再把粉煤灰平铺在玻璃板上，使用显微镜观察微珠含量，球形玻璃微珠为粉煤灰，其他形状玻璃微珠为磨细灰等其他品种材料。2.2 把控试验检测操作过程水泥混凝土原材料试验检测是一项专业性极强的活动，如果在任意环节出现错误操作行为，都会对最终检测结果的准确性造成影响。因此，必须严格把控操作过程，委派专人跟踪监督，确保在样品采集、样品运输、仪器设备调试、实验室检测等环节步骤的操作方法完全合规。例如，在取样环节，严格遵循公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG 34202020）等规范文件，正确掌握各类原材料的抽样频率、取样方法。对于水泥材料，各批次水泥在进场后最少检测一次，袋装水泥检测批代表数量在 200 t 以下、散装水泥每检测批代表数量在 500 t 以下。在同批次水泥中随机挑选至少 20 个不同部位，各部位中采集等量水泥，再把水泥样品分为两组试样。对于细集料，把批次和生产源头相同的 200 m3细集料作为单个检测批次，不足 200 m3时也按照单个批次进行检测。对于粗集料，把集中生产的粗集料按照 400 m3用量作为单个检测批次，分散生产的粗集料按照 200 m3用量标准作为单个检测批次。粗细集料均按照公路工程集料试验规程（JTG E422005）规定内容开展取样操作5。2.3 确认试验检测环境在原材料试验检测期间，检测精度主要受到现场环境影响，如果无法维持稳定的环境条件，则会加大检测结果与材料实际性能的偏差程度。因此，检测人员需要提前对试验检测环境条件进行细致检查，检查内容包括环境温度、空气湿度、空气组分、大气压强等，必要情况下开启空调、加湿器等装置来调节实验室环境条件。在工程现场露天开展试验检测作业时，则需要根据现场情况来判断是否具备拟定试验检测技术的应用条件，必要时更换检测方法。3 结束语综上所述，为建设高规格公路工程，把水泥混凝土材料质量对工程建设质量造成的影响压制到最低。工程参建单位理应提高对水泥混凝土原材料试验检测技术的重视程度，全面掌握相关的试验检测技术方法与操作要点，积极落实各项科学的管理控制策略，推动公路材料试验检测技术水准的稳步提升。参考文献1 杨迎春.公路工程水泥混凝土原材料的试验检测及质量控制J.工程技术研究,2020,5(22):107-108.2 魏丽颖,刘晨,郑旭.石灰石粉细度测试方法及其比较J.水泥,2017(5):59-64.3 王晨霞,刘军,曹芙波,等.冻融-碳化耦合作用下矿渣-粉煤灰再生混凝土试验研究J.建筑结构,2020,50(15):85-90.4 刘晓明.掺合料对自密实混凝土性能影响试验研究D.昆明:昆明理工大学,2019.5 杨宇.无损检测技术在混凝土检测中的应用分析J.工程技术研究,2022,7(21):67-69.