高速公路工程中高性能混凝土试验检测相关问题思考

2023-05-19刘涛

运输经理世界 2023年3期

刘涛

（四川蜀工公路工程试验检测有限公司，四川成都 610000）

0 引言

随着高速公路工程施工技术水平不断提高，对混凝土的性能要求也越来越高。为了最大限度地满足高速公路工程的现代化施工要求，高性能混凝土陆续被研发出来。需要注意的是，受外部环境因素和人为因素影响，高性能混凝土在搅拌过程中，出现混凝土质量不合格等问题的概率比较高。基于此，加强高性能混凝土的质量控制，将其在高速公路工程中的优势发挥出来，须采取必要的试验检测措施。

1 高速公路工程中高性能混凝土的应用优势

在高速公路工程的施工过程中，高性能混凝土材料的应用频率非常高。与其他施工材料相比，该施工材料的应用不仅可延长高速公路的使用寿命，还可以为高速公路通行车辆的行驶舒适性提供保障。将高性能混凝土材料应用到高速公路工程中，主要表现出三大应用优势：

首先，高性能混凝土具有良好的流动性，在高速公路工程施工中不易出现分层、离析等现象[1]。其次，高性能混凝土的应用，能够使整个高速公路工程结构拥有较强的强度和耐久性，为日常出行提供便利。最后，该施工材料在使用过程中很难出现水化热反应，体积稳定性有保证。此外，该材料在硬化后会出现一定程度的收缩现象，因其整体变形问题不明显，可在保证高速公路工程结构完整性等方面发挥出重要作用。

2 高速公路工程中高性能混凝土的试验检测方法

2.1 和易性试验检测

2.1.1 试验方法

高性能混凝土材料拥有很好的和易性[2]，使得高性能混凝土在流动性、保水性、黏聚性等指标方面表现出了明显的优势。针对高性能混凝土性能的试验检测，需采用差异化的方法。一般情况下，应先对混凝土的流动性进行检测，再利用目测法对混凝土的保水性和黏聚性进行判断，后在此基础上对高性能混凝土的和易性做出综合性评定。此外，检测人员还可对该施工材料的流动性进行检测，即借助坍落度检测仪和相应的试验方法，明确高性能混凝土材料的流动性。需要注意的是，应用坍落度试验方法应确保混凝土的坍落度超过10mm。

2.1.2 操作要点

检测前应做好坍落度筒的清洁工作，利用清水进行冲洗，再用干毛巾擦拭，将筒壁处多余的水分擦干。将装有混凝土拌和物的钢板润湿，在钢板上放置坍落度筒并踩紧，分3 次将混凝土拌和物放入筒内，每一次放入混凝土拌和物的量需达到筒高的1/3。将混凝土拌和物放入筒内后，振捣密实[3]。最上层的混凝土拌和物需稍高于筒口，经过振捣密实后再抹平多余的混凝土拌和物，垂直提起坍落度筒，并将其稳稳地放到混凝土试样旁边。因混凝土拌和物是自然坍落状态，其实际的垂直高度即为混凝土的坍落度值。针对混凝土的垂直度，用直尺就能量测获得。如试样的坍落度在220mm 以上，施工人员可量取扩展终止后的最大直径和最小直径。如果二者相差过小，不足50mm，最终的坍落度扩展值应为二者平均值；如果二者差距过大，已超过50mm，则需重新进行试验检测。

此外，在对高性能混凝土的坍落度进行检测时，可使用目测法对混凝土的保水性与黏聚性进行判断。针对混凝土黏聚性的判断，主要利用振捣棒直接敲击混凝土拌和物的侧面，如椎体缓慢坍落，说明混凝土的黏聚性较强；如混凝土离析、崩裂或者倒塌，说明混凝土黏聚性较差。将坍落度筒提起，如底部存在较多水分，则代表混凝土的保水性较差；如底部的水分非常少或没有水分流出，则代表混凝土的保水性较好。

2.2 力学性能试验

针对高性能混凝土的力学性能检测，则需对其三大性能进行检测：第一，混凝土的抗压强度；第二，混凝土的劈裂抗拉能力；第三，混凝土的弹性模量。

2.2.1 混凝土的抗压强度试验

针对混凝土的抗压强度检测，需注意：首先，按照相关标准和方法对混凝土进行养护，待养护时间符合相关要求后，再正式开始抗压强度试验。其次，做好试件表面的清洁工作，通过擦拭的方式彻底去除试件表面黏附的杂质。当试件表面的清洁度达到一定标准后，再将其放到压力机下方的承压板上，进行调平处理和对中处理。需注意试件的浇筑表面不能承压。再次，通电、开机，利用压力机调整承压板的位置和球座，保证承压板与试件表面充分接触。最后，启动压力机，按照相关标准规定的速率施加荷载，并逐渐增大荷载。当试件受损后，再停止增加荷载，并记录此时施加的荷载值。利用相关公式就可以准确计算出混凝土试件的抗压强度值[4]。

2.2.2 劈裂抗拉强度

作为一种典型的脆性材料，高性能混凝土的抗拉强度并不高，不足混凝土抗压强度的10%。如果承受了超出其极限的抗拉应力，就会出现裂纹、变形等问题。针对高性能混凝土的劈裂抗拉强度试验方法：第一步，使用标准化方法，对圆柱体试件进行养护，待试验龄期达到要求后，再进行下一步的操作。第二步，对试件的直径、高度进行测量，仔细检查试件的外观是否完好，在综合考虑各方面因素的基础上进行劈裂面位置线的绘制。第三步，完成试件、夹具和垫条的组装。将组装好的整体放到承压板上，并保证两者之间的接触面积。对试件施加荷载，并以一定速率增加荷载。第四步，将试件破坏时的荷载值记录下来，并应用到劈裂抗拉强度的计算当中[5]。

2.2.3 弹性模量试验

将经过标准化养护的试件取出，将试件表面擦拭干净。同时，对承压板面也要做好清洁工作。取出两组试件，对第一组试件进行轴心抗压强度试验，对第二组试件进行抗压弹性模量试验。再将试件放置在压力机球座上，对中并开启压力机，对球座进行调整，确保与试件表面均匀接触。针对试件的预压次数需在2 次以上。最后一次预压需保证预压时间足够长。记录预压下试件的变形读数值，逐渐增加荷载并对荷载的增加速度进行控制，根据相关要求对测点的变形值进行读取。

2.3 耐久性试验检测

2.3.1 抗渗性试验

按照相关标准要求，对圆柱形混凝土试件进行养护。待其到达标准龄期后，晒干试件表面的水分，将一层密封材料均匀地涂抹在试件侧面，利用压力机将试件妥善地放至试验模具中。待试件冷却后再将施加在试件表面的荷载卸掉，将试件装入抗渗仪中。利用抗渗仪对试件表面的渗水情况进行观察和记录[6]。当圆柱形混凝土试件数量达到3 个时，可以暂停抗渗性试验，并对水压力值进行记录。

2.3.2 抗氯离子渗透性试验

RCM 法是一种相对高效的试验检测方法。应用RCM 法对混凝土抗氯离子渗透性进行检测时，需先对混凝土试件进行切割，调整混凝土试件的尺寸大小，确保其符合试验标准。再将尺寸符合要求的试件放入标养池，进行为期4d 的浸泡。将相关试剂加入试验槽内，通电测量相应的电压值、电流值以及电解液的温度。后取出试件，从中间剖开，滴定氯离子扩展深度，对扩展系数进行计算。一般情况下，在混凝土拌和物中加入矿物掺和料，可以有效阻断氯离子的渗透路径，延长钢筋被锈蚀的时间。

3 高速公路工程中高性能混凝土的试验检测策略

3.1 对胶凝材料进行合理选择

对高速公路工程的具体施工要求进行全面分析，在了解具体施工情况的基础上，正确选择胶凝材料，并对其性能、质量进行控制。例如，水泥材料是一种胶凝材料，在选择该材料时须测试其施工强度；如确定选择硅酸盐水泥，则应确保P·O 在42.5 以上。表1为常用水泥材料的强度等级。需注意水泥在使用中非常容易出现水化热问题，易使混凝土材料出现开裂等问题。检测人员应对水泥材料的强度进行重点检测，并根据混凝土结构的后期强度，对水泥材料的使用量进行重点控制，将水泥材料的水化热现象发生概率降至最低。

表1 水泥强度指标

为了加强水泥材料使用量的控制，可以将粉煤灰加入高性能混凝土当中。一般情况下，建议根据实际情况，将Ⅰ级粉煤灰或Ⅱ级粉煤灰加入高性能混凝土中。在试验检测过程中，如果掺入了过量的粉煤灰，混凝土结构的碳化速度会加快，检测人员应对水灰比进行重点控制。大多数高速公路工程施工，将粉煤灰的使用量控制在30%以下[7]。否则，掺入过多的粉煤灰，将会对混凝土的施工强度产生不利影响。此外，对高炉矿渣粉加以利用，同样需控制其掺入量，并连续28d 不间断地对混凝土进行试验检测，了解混凝土结构的抗压强度变化特点。待测试结果合格后方能应用到施工过程中。需要注意的是，在混凝土拌和物中加入过多的矿粉可能出现泌浆问题，应降低混凝土的施工强度。检测人员应严格按照相关要求，对矿渣粉的掺入量进行合理的控制。

3.2 对骨料材料进行合理的选择

在选择骨料材料时，需对高性能混凝土的耐久性和物理性能进行分析，并在准确把握各种骨料物理性能与品种、粒径等因素的基础上，选出最符合施工要求的骨料。目前，市场上流通的骨料材料主要有机制砂和石灰岩碎石两种，其物理性能、粒径等方面存在巨大差异。检测人员须做好相应的检测工作，挑选出各方面都符合施工要求的骨料，并对骨料粒径进行严格控制，确保混凝土能够顺利完成泵送，无需承受较大的阻力。

3.3 对混凝土的搅拌工艺进行优化

对混凝土的搅拌工艺进行优化，可以最大限度地提高高性能混凝土的施工质量。检测人员应通过各种方式提高混凝土的搅拌工艺质量。首先，检测人员可将自动化搅拌方式作为第一选择。该搅拌方式可加强混凝土搅拌质量的控制，使其不受各种影响因素的干扰。其次，检测人员还应将搅拌时间控制在1～5min 以内[8]。最后，需加强振捣施工，并采取针对性的措施提高混凝土结构的施工强度与耐久性。