公路材料水泥检测与质量控制研究

摘 要：在现代化运输路网的构想中，路面材料的检验和品质监控起着至关重要的作用，其精度和严谨性将对道路建设的安全和耐久性能产生重要影响。本研究深度剖析了水泥品质把控的关键环节，并提出了一套全面且精细的质量控制策略，旨在为提升我国公路基础设施建设水平提供有力的技术支撑和实践指导。

关键词：水泥检测；质量控制；原理手段；挑战文章编号：2095-4085（2024）08-0188-03

0 引言

公路施工就像是人体的血管脉络，而混凝土是它的重要组成部分，其质量和使用年限将影响到道路的使用寿命。针对我国交通建设中存在的问题，提出了一种新型的基于混凝土结构的高效、无损检测方法。通过对该问题的研究，可为我国公路工程质量整体水平的提高提供一条科学途径。

1 水泥质量检测的理论基础与技术手段

水泥的品质测试是一个包含矿物成分、水化反应机制和硬化后性能演化的多维度综合技术研究。在物性测试方面，主要包括颜色、细度、凝结时间、安定性等，其中，颜色是原材料的纯度，细度是影响水泥水化速率和强度发展的关键因素，而凝结时间和稳定性是决定水泥工程应用的关键因素。并对其进行了比重、比表面积等指标的测量，从而形成了一套用于水泥基础物性的综合评价系统。通过准确测量水泥熟料的主要矿物，如氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙等，可以有效地判定水泥质量，并预测其使用性能［1］。利用 X射线荧光光谱（XRF）等非破坏性测试手段，实现对水泥中各种化学元素的快速、精确测量。水泥的力学特性测试是评价水泥品质的一个重要方面，它包含了混凝土的早龄期抗压强度、抗折强度等重要指标。采用规范化抗压强度试验，即在一定的环境下对试件进行养护，并在指定时间点上对其进行失效荷载测定，可以对水泥的强度发展特征进行定量化。同时，采用 XRD等显微组织分析方法，对熟料矿物相组成进行表征，探索其微观机制。而 SEM可以直接显示水泥水化产物的微观形态与结构，有助于评价其内部品质。目前，国内外对水泥的检测手段和装备除了以上所述外，还有利用热重分析（TGA）、电子显微镜（EDS）、电子显微镜（EDS）、超声波、激光粒度仪等多种测试手段。通过综合运用现代化的检测手段，将水泥制品的品质调控提升到更精细、更有效的水平，保证水泥制品能适应各类复杂的工程应用要求，并为我国水泥品质检验规范的制定与实施提供有力的技术支撑。

2 现行公路水泥质量控制存在的问题及挑战

在道路水泥原料的制造过程中，有很多因素都会对其质量产生影响。其中，原料配比不准确，锻烧温度和时间不能很好地掌握，生产过程中的不规范现象比较明显，有些企业为了节约成本，使用劣质或者掺有不合格的原材料，这就会对水泥的凝结硬化速率、强度和长期稳定性造成很大的影响，从而降低了道路结构的承载力，缩短了使用寿命，也增加了安全隐患［2］。另外，由于生产设备的老化及养护不当，也会造成水泥粒级配的不合理，从而影响到混凝土的密实度与耐久性。在运输过程中，如果没有适当的包装保护，混凝土极易遭受潮湿、雨水的侵蚀，从而影响其水化反应的作用，从而造成早期强度的下降，以及后期的干缩开裂。此外，长距离运输过程中产生的强烈的震动会造成水泥粉的压实和流动性能下降，从而影响到混合料的均匀性，也会对道路工程的质量造成隐患。在建设过程中，施工过程中的管理疏忽、施工人员的不规范操作等因素，也造成了工程质量问题。如水泥未严格按要求与骨料、水混合，混凝土浇筑、振捣、养护等过程中出现气孔、蜂窝孔洞等内部缺陷，严重影响其强度与耐久性。另外，由于没有严格控制养护期，过早地进行荷载作用，也会导致水泥水化不够充分，从而降低了混凝土的耐久性。目前，我国高速公路从生产、运输到施工等各阶段都面临着严峻的挑战，且这些问题之间存在着复杂而又紧密的关系，对道路工程的质量安全构成了隐患。上述问题，是保障高速公路高质量、高效、长寿的重要途径，也是推动我国道路工程建设迈上新台阶的必由之路。

3 公路材料水泥质量控制的优化策略

3.1 对原材料进行严格控制

要保证公路原材料和水泥质量，关键要把源头控制好［3］。首先，在对水泥生产企业的资格审查上，要严格按照国家有关产业的准入政策，对新建和改扩建的水泥厂要有一个严格的审批程序，要对生产设备、生产工艺、环保设施等进行检查，以保证其能够稳定生产出高质量的水泥。比如，有关部门可以定期组成专家组，对各生产企业的生产工艺、质量管理体系等进行综合评价，对于不符合要求的企业，要坚决地进行整顿或取缔，以达到净化市场的目的，促进水泥企业自身的提高和进步。其次，为保证水泥生产过程中的质量，必须强化质量认证。水泥制品在上市销售之前，都要由具有公信力的第三方测试单位根据《水泥化学分析方法》（GB/T 176-2008）和其他有关的国家标准如 GB/T176-2017对其进行严格测试，以保证其物理性能、化学组成和安定性等。例如，对普通硅酸盐水泥，要仔细检查其强度等级、凝结时间、碱含量、氯离子含量等，若有一项指标达不到规定，就会被认为是不合格的，不能再使用。同时，我们也要鼓励和推动各水泥企业主动参加 ISO 9001质量管理体系认证，在此基础上，从原料采购到生产加工到质量检验再到产品销售的整个过程，实现源头有保证，过程可追溯，结果可验证［4］。同时，通过创建“优质水泥”和“绿色建材”等荣誉称号，鼓励企业主动改善生产技术，提升产品质量，实现高质量的道路原料水泥供应，为道路工程建设打下良好的基础。

3.2 强化工艺监督

加强对水泥储运过程的监督，必须建立健全严格的监督机制。首先，在水泥的运输方面，必须执行严格的车辆装卸规范，保证集装箱的密封性，避免湿气进入，避免水泥飞溅，并使其保持干燥干净。比如，在公路上推广使用具有防湿防尘功能的专用水泥槽车，并在水泥槽车上加装传感器，对车内的湿度和温度进行实时监测，以便及时调整运输计划或采取相应的应急措施。其次，构建完善的物流信息追溯体系，采用 GPS定位和物联网等技术对水泥运输路径、时间、速度进行实时监测，防止长期停留或恶劣天气等因素对水泥的影响。比如，针对夏季高温、冬天寒冷等情况，采用智能化调度方法，对输送时间进行合理调整，以避免恶劣的天气时段，降低外界环境对其使用性能的影响［5］。在水泥贮存方面，要建立专用仓储库房。根据国家规定，还要建立合适的温度和湿度环境，并采取必要的防潮隔热措施，保证水泥不会受潮或结冰。同时，要对水泥进行定期的存货盘点与质量检查，并与仓库管理系统相结合，对进出库信息进行实时记录，并对每种水泥的存放时间进行实时记录，对超出保质期的水泥要进行处置，不能在道路工程中使用。

3.3 提升施工现场管理

为确保道路建材水泥质量的最优控制，施工单位必须在正式投入使用前，建立和实施严密的检测体系。该体系适用于每一批进场水泥，不论从何而来，都要对其物性（细度、凝结时间、安定性等）进行检验，并结合化学成份检测，确认其符合设计及国家标准。例如，在工程前期，可在现场建立一个专用的水泥样库，当水泥到达后，首先从现场取样，并对其进行全面检测，通过后才能使用。在此基础上，利用快速便携水泥强度测试仪、红外光谱等原位测试手段，实现对水泥性能参数的快速检测。确保每一辆车、每吨水泥的质量监控［6］。此外，应加强对建筑工人的教育和培训，提高他们对水泥质量的认识。在施工过程中严格按照正确的加水量、合理的浇筑顺序、振捣的时间等要求，保证混凝土在施工期间的工作性能。同时还应严格控制水泥的贮存条件，防止受潮、雨水或长期暴晒于高温环境，保证其性能的稳定性。通过以上措施，不仅提高了施工现场水泥质量管理的科学性和高效性，也极大地提升了公路工程建设的整体质量和耐久性。为打造安全、高效的公路网络奠定了坚实基础。路面基层材料是道路路面工程中最基本也是最重要的部分。路面基层材料施工前需要具备一定的质量要求和技术指标。因此在施工过程中需要对其进行严格控制和管理［7］。一是在材料进场时进行验收。二是对基层材料进行验收，验收时需注意以下几点：检查材料是否存在影响质量、性能的问题；对其外观质量进行检查；对其强度、硬度和体积密度等物理指标进行检查；对其含水率、孔隙率等化学指标进行检查。三是在基层材料施工时需注意以下几点：基层材料在运输过程中需注意防水、防潮；基层材料在存放过程中需注意防潮；基层材料在存放过程中需注意通风。

3.4 技术创新引领

技术革新是提高道路建材水泥品质的核心动力。随着我国道路建设及环保要求的不断提高，促进新型水泥材料的研究开发和应用已是大势所趋。本项目研究成果将为解决我国高速公路建设中面临的关键科学问题提供新思路，具有重要的理论意义和应用价值。比如，在研究开发新型高性能水泥方面，各研究单位及企业都取得了较大的成就。活性粉末混凝土（RPC）是一种高强韧耐久的新型胶凝材料，因其超细粉化、高密度等特性，可显著提高道路、桥梁等结构的承载性能和使用寿命［8］。另外，一些新的材料如自修复水泥、低碳环保水泥等，在水泥中加入专用助剂或改进加工技术，使其具有自愈合作用，降低碳排放，更符合我国高速公路的绿色可持续发展理念。同时，智能检测技术在水泥生产过程中起到了很大的作用。基于大数据、云计算和物联网等先进技术，实现对水泥生产全过程的实时监控，对工艺参数进行精准控制，保证了水泥性能的一致性。比如，智能化配料系统能够根据具体的工作条件，对原材料配比进行自动调节，保证所生产的水泥能够满足具体的施工要求；利用无线传感网络技术，可以对水泥在储存和运输过程中的环境变化进行实时监测，对可能出现的质量问题进行预警，避免出现质量问题。总之，不断推进新型水泥材料的研究开发和应用，对于改善道路工程的综合质量及耐久性具有重要意义。该研究既涉及到产品自身的性能提升，又涉及到生产、运输、施工等各个环节的质量管控技术创新，对促进我国道路建筑产业的绿色发展与转型升级有着重要的现实意义。

3.5 建立健全质量追溯体系

在信息化快速发展的今天，构建完善的质量可追溯体系是实现水泥产品质量精细化管理的一条重要途径。本系统通过对水泥从生产、运输到施工使用等各个环节的数据进行采集、整合和分析，保证在出现质量问题的情况下，可以快速查找问题根源，并采取有针对性的修复措施，保证道路工程的质量。具体而言，信息化的质量可追溯体系，是通过在生产过程中，将生产过程中的原材料来源、生产工艺参数、出厂检验结果等信息，嵌入到生产过程中的电子标签、二维码等标识中。通过 GPS定位、温湿度传感等技术对水泥在流通过程中的运输环境进行实时监测，保证了水泥在合适的贮存、运输过程中不会出现质量问题。在施工过程中，每辆混凝土的进场时间、批次、使用的具体位置等都可以通过信息化平台进行登记，与混凝土搅拌站的自动控制系统相结合，可以对混凝土的配合比和搅拌过程进行全面监测。如果发现有质量问题，可以通过可追踪系统迅速查找出有问题的批次以及它们的上游生产和运输环节，从而进行责任追究和纠正。以某高速公路工程为例，将信息化质量可追溯体系应用于某路段，一旦检测到某路段出现了早期裂纹，可通过溯源技术快速判断出问题是由于某一批水泥的水化热过高所致，随即及时将其召回，并对后续工艺进行了调整和优化，从而避免了类似问题重演。通过项目研究，建立基于信息技术的全程质量可溯源体系，既可以对路面材料、水泥等进行实时监测，又可以极大地提高发现问题的快速反应能力，提高修复的效率，为高质量的道路建设奠定基础。

4 总语

综上所述，在高速公路施工过程中，对水泥原料进行质量检验和质量控制，是保证道路施工质量和服务年限的重要环节。通过本项目的实施，有望实现对道路水泥原料质量管理的整体提升，从而为构筑稳固耐用的公路网络贡献力量，保障国家交通运输事业的可持续发展。

参考文献：

［1］郭凯荣.钻芯法在软土地层水泥搅拌桩质量检测中的应用［J］.四川水泥，2023（9）：170-171，180.

［2］王旭.水泥检测的影响因素分析及质量检测方法研究［J］.佛山陶瓷，2023，33（8）：72-74.

［3］魏晓荷.建筑工程水泥混凝土原材料试验检测及质量控制分析［J］.中国建筑装饰装修，2023（12）：79-81.

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［5］苏道录.市政道路软基水泥搅拌桩质量检测评定探讨［J］.江西建材，2022（11）：60-61，64.

［6］邓晴.水工混凝土水泥、砂石骨料检测及质量控制［J］.珠江水运，2022（21）：15-17.

［7］黄彩蓉.水泥物理性能检验能力验证的过程及质量控制研究［J］.建筑与预算，2022（3）：70-72.

［8］钟晓强.水泥混凝土材料试验检测及相关质量控制研究［J］.江西建材，2021（8）：60-61.