工程混凝土与外加剂质量检测分析

2023-11-23廖荣国

大科技 2023年48期

廖荣国

（广州市市政工程试验检测有限公司，广东广州 510520）

0 引言

高速公路工程中，混凝土材料被大量使用，属于主要材料，究其原因，主要是其具备非常强的抗压力，且制作简单，可以大规模生产，有助于节省工程成本，增加项目效益。但混凝土质量存在问题，将会对工程整体质量造成影响，甚至会引发安全事故。故在材料进场前，需要采取有效检测方法，对混凝土和外加剂质量加以检测，合格后方能进场，以此保证高速公路工程质量满足设计要求。

1 加强混凝土和外加剂质量检测的重要性

自进入21 世纪以来，为加强各区域之间的联系，促进经济发展，我国建设了规模庞大的高速公路体系，但高速公路工程施工对混凝土质量要求极为严格，只有从源头上杜绝材料质量问题，才能保证工程质量符合预期。为此，采取合适的质量检测技术，对混凝土和外加剂质量进行检测，避免问题材料进入施工现场，其重要性不言而喻。

2 混凝土和外加剂质量检测要点

2.1 混凝土质量检测

2.1.1 砂石检测

在混凝土质量检测中，砂石检测是重要组成部分。其检测内容主要包括级配、含泥量。其要点如下。

（1）级配质量检测。所谓的级配，主要是指砂石各级颗粒组合的大小搭配。级配是否合理，与混凝土工作性、强度存在密切的关联。若级配合理，可以使混凝土拌和物的用水量减少，有助于提高其质量。在质量检测过程中，应依据公称直径0.60mm 筛孔的累计筛余量，做好级配区的划分，总共分为3 个，保证砂石位于某一级配区。如果粒径累计筛余超过5%，则表明砂石级配质量不合格[1]。

（2）含泥量控制。所谓的含泥量是指砂石中，粒径小于0.075mm 颗粒所占的比重。若含泥量过多，会降低混凝土强度。在含泥量超过5%时，应对试样做水洗处理。在测量石的泥块过程中，应使用筛子，将粒径小于4.75mm 的颗粒去除，然后对其余材料进行水洗，并使用直径2.36mm 的筛子过滤，此时，筛除的粒径即为泥块。

2.1.2 水泥检测

在混凝土中，水泥（图1）属于主要原料。故需要对其强度进行检测，以判断其质量是否达标。将水胶比公式作为依据，可知混凝土强度与水泥强度存在直接关联。若工程所使用的混凝土强度等级为C30，使用水泥的强度为48MPa，水胶比为0.59。如果采用强度等级为38 兆帕的水泥，若水胶比保持不变，混凝土强度会出现下降的情况，具体值为29.0MPa，故与使用要求不符。为此，加强对水泥质量的检测尤为关键。以实验室检测为例，检测要点如下。

图1 水泥

（1）用水量。此项指标是指水泥在达到标准稠度过程中水的用量，首先，应制作水泥净浆试样，然后将其装在锥模之中，使用小刀拍打5 次排除多余的孔隙。在抹平后，立即将其放置到维卡仪上。同时，降低试杆，使净浆面与试杆相互触碰，并拧紧螺丝，待2s 后放松，此时，试杆会在水泥浆中下沉，记录其在下陷30s 时试杆距底板的距离[2]。

（2）水泥凝结时间。在玻璃板上放置圆模，将机油或白凡土林涂抹到其内侧。然后将水泥净浆放置到圆模内，将其置于养护箱。加水时间为初始时间，在加水半个小时后，取出圆模，开始检测。具体检测方式为调整圆模位置，降低试针与水泥浆面直接触碰，在拧紧螺丝后立即放松，此时，试针会在水泥浆中下沉，记录其下沉30s 时读数。在水泥初凝的过程中，测试间隔时间为5min。在终凝阶段，间隔应增加为15min。在判断水泥浆的凝固状态时，可以将试验针的下沉程度作为依据。试验结果表明，试针与底板的距离为（4±1）mm 时，属于初凝状态。当用终凝试针下沉0.5mm，环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，则表明水泥为终凝。

2.1.3 掺合料检测

为使高速公路工程施工质量得到保证，在施工阶段，通常会使用掺合料，其中，常用掺合料包括矿渣、粉煤灰等，待检测合格后，方能投入使用。笔者将以粉煤灰为例，对掺合料检测要点进行分析。

（1）含水率。首先用烘箱烘干称量瓶，并通过称量的方式，确定其重量，由m0表示。然后将试样加入瓶内，重新称量，确定此时试样和称量瓶的总重量，由m1表示。最后，打开瓶盖，将瓶子放置到烘箱内烘干，时间为半小时，待冷却后，继续称重，由m2表示。在计算含水率时，可以采取下述公式：

为保证测试的准确，试验应取两个试样，并以两次试验结果的平均值表示，结果精确度应为0.01%[3]。

（2）细度检测。在吸尘器的吸口处安装软管，软管另一端则安装到气流筛的抽气口处。选择10g 的试样，并将其倒入筛网中，本检测所使用的筛网，其孔径为45μm，其中，筛子所处位置是气流筛的筛座，加盖。气流筛运行时间设置为2min，在其运行时，确保负压在4000Pa～6000Pa。在停机后，收集筛网内的物质，并使用称量装置确定其重量，精确到0.01g。

在计算细度时，需使用下述公式：

2.2 外加剂检测

外加剂（图2）的应用。可以使混凝土的各项性能得到改善，但如果外加剂质量不合格，则会起到适得其反的作用。为此，需要加强外加剂的质量监控，其检测要点如下。

图2 外加剂

（1）检测外加剂中的氯离子。在检测此项指标时，可以将相关标准作为依据，使用电位滴定法。在烧杯中放入试样，检测的试样总量为0.5000～5.0000g。向烧杯内加入水和硝酸，其中，前者添加量为200ml，后者为4mL，然后通过搅拌的方式，使其被溶解，若溶解不充分，需要利用快速定性滤纸，做好过滤处理，并在此基础上，使用蒸馏水对残渣加以处理。待上述处理完成后，将氯化钠标准溶液加入其中，并使烧杯内部与电磁计连接，启动电磁搅拌器，同时，将氯电极和甘汞电极插入其中，然后，使用硝酸银溶液滴定，记录电势和滴定管读数即可。

（2）密度测定。针对液体外加剂的密度，可使用的检测方法主要有3 种，分别为比重天平、精密密度计和比重瓶法。在具体检测阶段，应将实际情况作为依据，选择合适的方法。以比重瓶为例，在检测过程中，需要将试样放入比重瓶内，并在恒温水下放置20min，取出后使用天平测其重量，在经过计算后，即可明确外加剂的密度。

（3）细度测定。在检测此项指标时，可以依据《混凝土外加剂均匀性试验方法》，检测步骤如下。

将其放入烘箱内烘干，选择10g 试样，之后，倒入筛中，其孔径为0.315mm，由测试人员负责筛样，在每分钟通过质量＜0.005g 时方可停止，对剩余试样质量进行称重，结果精确到0.001g，筛余物质量所占试样的百分比，该结果即为外加剂的细度。

（4）pH 测定。在测定此项指标时，可以将测试与参比电极相结合，使用酸度计即可完成pH 的测定。

（5）含固量测定。在称量瓶内放置试样，3～5g。将称量瓶放置到烘箱内烘干，对瓶内试样的质量进行称取，通过计算后，即可完成测定。

（6）硫酸钠含量测定。测定该指标时，可以使用重量法。其原理如下：通过氯化钡溶液的使用，与试样内的硫酸钠相互反应，在反应后，会生成硫酸钡沉淀，将沉降物过滤后，在高温炉中灼烧，注：高温炉的温度为800℃。经过计算后，便可以完成硫酸钠含量测定[4]。

3 工程混凝土质量控制措施

3.1 做好混凝土配合比设计

做好混凝土配合比设计，是保证工程混凝土质量的有效措施，设计要点如下。

（1）确定水泥用量。水泥用量计算如式（3）所示。

式中：C——水泥用量；W——用水量；W/C——水胶比。

值得注意的是，在确定水泥用量的过程中，应保证水泥用量不低于标准要求用量。对掺合料种类和用量予以明确。实践结果表明，在混凝土中掺加各类掺合料代替水泥，有利于降低成本、减少水化热。粉煤灰如图3所示。

图3 粉煤灰

（2）控制砂率。高速公路工程施工过程中，混凝土具有体积大的特点，与普通混凝土相比，含砂率较高，为保证混凝土抗压强度达标，应该将上述指标控制在35%～45%。

（3）合理使用减水剂。现阶段，市面的减水剂种类和品牌繁多。如果减水剂选择和用量不合理，会导致其与水泥不兼容，引发质量问题。为此，在选择减水剂之前，应做好兼容性试验，并将试验结果作为选择依据。此外，减水剂的加入后，应减少混凝土用水量，减少量以减水剂减水率为依据。

（4）混凝土配比试配。在这个过程中，需要对粗细骨料的重量加以明确，在称量时，应该保持骨料处在干燥的状态，并通过搅拌的方式，使试配质量得到保证，通常情况下，混凝土用量应达到15L。

若混凝土用水量不足，其坍落度偏小，此时，可以在其中掺加减水剂，使和易性符合设计要求。

3.2 钢筋质量控制

在钢筋材料进场前，应将设计要求作为依据，让供货厂商提供试验单和质量证明书。同时，按照级别和规格，通过抽样检测的方式，对钢筋进行实验检测。抽样应遵循随机性的原则，且在同一批钢筋中选择，若检测合格，方能准许钢筋入场。具体检测步骤如下所述。

（1）细致检查样品的数量、尺寸，并测量试件的直径，同时做好编号标记。由于温度会对检测结果造成影响，应该对仪器温度加以控制，使其处在10～35℃。

（2）抽取5 个试件实施重量偏差检验，2 个试件实施冷弯试验，以及1 个试件进行反向弯曲试验。

（3）钢材试件拉伸试验试样在两端夹持之前，设定力测量系统的零点。通常采用应力速率控制（方法B）。一般情况下，拉伸速度2MPa/s～20MPa/s，在拉伸屈服后，试验速率可增加到不大于0.008s-1的应变速率。随着荷载的增加，试件被拉断的荷载，即为最大荷载。

3.3 加强数据和试验检测环境的管理

试验检测得到的数据，属于判断材料质量的依据。在获得测定数据后，应对数据加以处理和审核，同时，做好日期核对，以此使测试结果的时效性得到保证。同时，还应确保测试数据完整无遗漏。在核对阶段，还应遵循下述原则：①基于实际情况，对失真数据进行处理和记录。②设置台账，同时采取纸质和电子相结合的记录方式，避免数据遗失所引发的问题。

此外，为保证测试结果的精确性，应做好环境管理，使其保持在标准管理的状态，为检测工作的开展，创造有利条件。试验环境涉及内容较多，如实验室面积、水电设施等[5]。