高速公路的高性能混凝土试验检测分析

文／肖君亮 北京市政路桥锐诚科技有限公司 北京 100071

引言：

现阶段随着我国高速公路施工规模的不断提升，加速地方区域经济的快速发展。因此，使得人们对高速公路施工质量越来越重视。所以，本文结合高速公路施工特点，从高性能混凝土材料，如砂石、掺合料等材料的选择以及配比设计等方面展开了试验检测。旨在能够以此促进高速公路整体施工质量的提升，促使高速公路使用寿命延长更加通顺。

1、高速公路的高性能混凝土使用要求

针对高速公路施工过程中的高性能混凝土使用要求，是由设计来规定应用混凝土标号。一般情况下，高速公路的桥梁桩基所使用的混凝土为C30水下混凝土、桥墩为C35，盖梁为C40、预制梁为C50混凝土。

2、工程现状概述

以我国某市的绕城高速公路工程为例，该段高速公路工程施工总长度为60km。不过，由于该工程在施工过程当中，共设计了4处互通式立交桥设计，还包含1处停车场。同时，从此次工程的设计及方面中得知，高速公路的设计速度为120km/h，宽度为25m等。在项目工程施工过程中，由于施工位置不同，要求的混凝土类型相对较多。并且，在不同的施工环节中所应用的施工材料也有所不同。如桥面施工，为提高桥面的铺装质量，需要用到沥青混凝土等。因此，此次高速公路工程施工过程当中，选择C30～C50等级范围内的高性能混凝土。针对强度标准的混凝土材料的水灰比、水泥空隙率等相对较大，所以导致混凝土材料的耐久性能差。甚至会对高速公路工程施工质量造成一定程度的影响。同时，需要加强高性能混凝土材料进行试验检测，以此来保证高性能混凝土材料的每一项性能都能够充分地满足工程施工的标准，并有效避免对高速公路工程施工质量造成不良影响。

3、影响高速公路高性能混凝土性能的因素的分析

3.1 混凝土中的钢筋保护层对质量的影响分析

首先，在高速公路工程施工的过程当中，针对混凝土材料对公路的耐久度以及施工质量有着直接的联系。而针对混凝土来看，由于自身使用年限和质量之间存在明显的联系，特别是钢筋保护层，其厚度越大，则使用的年限就越长。其次，实际工程施工过程当中，相关的施工人员一般会利用增加钢筋保护层的方式，来提升混凝土材料的质量。同时，该方式不仅具备安全性、还拥有非常明显的经济性。因此，在施工过程当中，施工人员只需要结合高速公路实际工程和施工情况，对其保护层混凝土的厚度进行设定即可。但保护层的厚度过大，结构物承力不稳定，可能会导致出现裂缝，太薄可能会导致，钢筋锈蚀。所以，保护层方面来看，对钢筋材料也会存在一定程度的影响。

3.2 水胶比分析

高速公路工程施工过程当中，传统的混凝土材料制备方面来看，如果水胶比与最低值向接近，那么就会使得混凝土材料的密实度进一步提高，从而对性能会造成一定程度的影响。因此，想要将混凝土材料的水胶比控制在合理的标准范围当中，就需要结合实际工程施工情况，对混凝土材料的性能进行全面的优化，并加强其抗腐蚀能力，只有这样才能够使得高速公路工程施工达到相应的标准。

4、配合比试验检测分析

4.1 水泥材料试验

在该部分高性能混凝土材料试验检测过程当中，需要结合实际的高速公路工程情况及特点，以及水泥材料的原料，来选择合适的胶凝材料。同时，在选择试验水泥材料时，还需要保证水泥的强度符合高性能混凝土制备工艺的标准。但受高强度水泥材料的水化热大的影响，在工程施工过程当中，非常容易出现结构开裂的问题。所以，在针对水泥强度标号的选择上，可以优先选择强度较低的水泥材料。不过，也存在部分单位要求在施工过程中使用强度为PO52.5的水泥材料，来制作C50混凝土，这是一种提高混凝土强度的错误方式。那么，在工程施过程中避免该问题的出现，只有在水泥材料的选择规则方面，优先选用PO42.5水泥。

4.2 粉煤灰材料试验

粉煤灰试验过程中，需要结合高速公路的施工实际情况来判断选择什么级别的粉煤灰材料。不过，一般情况下，针对粉煤灰的选择，就是使用一级标准或者二级标准的粉煤灰。由于，在混凝土中掺入过量的粉煤灰可能会使混凝土炭化速度减慢，所以在制备过程中，需要先对水灰比的参数结合需求进行控制。同时，在施工过程当中，所使用的混凝土材料针对粉煤灰的掺入量不高于30%。若是存在需要掺入大量粉煤灰时，则可以通过将水灰比设置在0.4以下即可。工程施工完成之后的混凝土当前具备的抗压强度与没有融入矿粉的普通混凝土强度基本上一致。因此，随着在混凝土中加入矿粉，还要避免矿粉过量导致密浆以及强度下降等问题的出现。所以，在掺入粉煤灰时，需要结合最终的试验结果为基准。只有这样才能够保证高速公路的高性能混凝土材料能够到达相关适应标准。此工程中所使用的粉煤灰材料和水灰比分别对应为27%和0.4。

4.3 骨料实验

试验检测过程中，还需要保证混凝土材料的物理性能和耐久度。因此，在该方面的材料选择上可以从骨料自身性能方面以及品种类型方面来选择，并对其骨料颗粒的大小实施有效控制、含泥量、压碎值以及碱活性组分含量进行把控。通常情况下，骨料的选择为机制砂、石灰岩碎石等材料为主。所以，可以通过对骨料材料质量的检测，来保证其质量符合该工程使用的标准。进而，在高性能混凝土材料制备过程中，并要对其混凝土材料进行控制，还要保证配料和颗粒形态符合相关施工标准。如此次项目工程中所用的骨料为粗、细两种，简单来说就是碎石和机制砂，具体集料的质量指标见表1所示。

表1 集料质量指标分析

4.4 高性能减水剂

高速公路的高性能混凝土当中含有多种不同的矿物掺和料，但该些掺合料虽然能够促使混凝土的性能得到提升，不过会导致其水胶比降低，促使混凝土的黏稠度高。因此，可以通过融入减水剂，使得制备后的混凝土能够符合该高速公路的施工标准要求。但在使用前，需要针对工程施工的实际情况以及需求对减水剂进行配比。

4.5 配合比设计

在配合比方面的设计，需要结合工程中所应用的混凝土强度等级以及材料使用的部位，利用不同的设计方法来实现高性能混凝土的配比。一般是利用对水灰比的控制，来实践骨料级配优化。这样不仅可以有效提高混凝土材料中骨料的堆积程度，还能够进一步降低填充空气所需水泥浆的总量。对于高性能混凝土材料来说，泵送混凝土的实际用水量需要保持在160～175kg/m之间。

5、高性能混凝土试验检测分析

5.1 和易性试验与结果分析

5.1.1 检测方法

针对该次试验检测过程中，选择利用坍落度试验仪设备（见图1所示）。利用常规的混凝土试验流程实施有序检测时，还需要在实际工作注重以下几点问题。

图1 混凝土坍落度试验仪

第一，黏聚性问题的检测，该方面的检测利用捣棒，对平板上拌和物侧面进行检测。并且，在检测的过程当中需要及时的观察拌和物的状态。如果，坍落速度快，则表示混凝土黏聚性差，反之坍落速度慢则表示混凝土黏聚性好。

第二，保水性问题，针对该问题的检测，需要通过对坍落度筒实验结束后进行观察混凝土的状态，若是底部没有流出大量的水，那就说混凝土具有良好的保水性，反之保水性较差。

第三，流动性问题，对于高性能混凝土的流动性检测，现行改良后的坍落度方法能够充分地反映出该类型混凝土的流变性能。如通过测定坍落度和时间的关系曲线，利用拌和物平均坍落速率来表征塑性粘度。

5.1.2 结果分析

该实验，通过选取10组高性能能混凝土作为1个单元的试验检测制备样品，因此在试验过程中，通过对不同样品的坍落度进行分析，样品中的坍落度平均值为207mm，样品之间的标准差为7.658mm。从其保水性方和黏聚性方面分析来看，得知该组混凝土的性能均能够满足该工程施工的需求。同时，从此次试验过程中，只所以呈现出良好的和易性样品，其原因是由于事先对所有材料进行了配比，因此使得高性能混凝土材料的质量得到有效地保障。

5.2 混凝土抗压性试验检测及结果

5.2.1 试验检测方法

针对高性能混凝土的抗压性试验检测，首先以150＊15 0＊150标准立方体抗压试样为基础，进行相应的试验。只有这样才能够更好地对混凝土的抗压性进行分析，以此反映出高性能混凝土的质量。同时，可以结合《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2013)，来判断高性能混凝土的抗压强度值。然后结合所试验的结果对比发现，高性能混凝土的抗压强度能够有效满足高速公路工程施工所需的要求。

5.2.2 结果分析

此次试验分析，以C30混凝土为基础，通过指制备立方体试件，结合相应的抗压试验，在所选的10组试件当中。通过检测分析发现，28d抗压强度平均值达到了37.3MPa，其标准差值为1.471MPa以及变异系数值为0.038。因此，从上述试验检测结果来看，所选的高性能混凝土质量存在一定的稳定性。并且，从其变异系数值方面来看，试验过程中的高性能混凝土还具备可靠性。最后，结合《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2013)中的相关规定与其验算的结果进行对比发现，混凝土具有较强的抗压性能，且达到了项目工程施工的要求。

5.3 混凝土抗渗性试验检测及结果

5.3.1 检测方法

针对混凝土的抗渗性试验检测，选用逐级加压的方式，结合适量的混凝土样本，实施分级式强化水压。试验过程中需要注重混凝土的抗水渗透性，然后结合其结果与相关数据进行对比。

5.3.2 结果分析

通过上述试验对比，选用了粉煤灰和高效减水剂。经过制备三种不同的水灰比试验样本。在试验测试结束后期具体结果数据见表2所示。

表2 3种水灰比各异试验结构数据分析

从上述表中可以发现，经过配置的高性能混凝土，通过掺入适量的硅粉和减水剂后。高性能混凝土的强度和密度得到一定程度的提升，同时还提高了混凝土的抗渗能力。因此，该次试验检测，也间接的说明了在高性能混凝土生产过程当中，通过适当的方法如降低水灰比，可以实现高性能混凝土综合质量的提升。

5.4 经济性

通过，力学性能分析、耐久性测试等方式，对高速公路的高性能混凝土进行全面的试验检测后发现，想要促进混凝土性能的提高，可以通过对其配合比进行优化。这样一来，不仅能够促进其性能的全面提升，还能够有效降低施工的成本。不过，由于混凝土的配合比不同，因此选用的材料成本方面也会存在一定的差异性。所以，为了能够进一步保障试验检测数据的精准性，还可以从高速公路项目施工所在区域的气候条件以及地址条件等方面进行综合考量，从而选择相应的混凝土配合比，如表3所示。例如，选择C40混凝土配合比进行合理的优化，能够实现高速公路工程质量的提高。并且，在相应的混凝土工艺作用下，不仅可以降低外界人为因素导致混凝土质量下降的出现。还可以减轻施工人员的压力。

表3 C40高性能混凝土配合比分析

6、试验优化

6.1 搅拌系统与工艺方面的优化

想要进一步提高，高速公路的混凝土性能，首选可以从其搅拌系统方面为切入点。对其相关设备进行针对性的调整，这样不仅能够保证在高性能混凝土材料搅拌的过程当中，使得其质量得到一定程度的提升。还可以利用减水剂来合理的控制加水量，对混凝土质量所造成的影响。其次，想要保证混凝土的搅拌效果，需采用自动化搅拌设备，以此来实现对混凝土材料的自动搅拌处理。这样既可以有效提供工作效率，降低人工成本，还能够保障混凝土的质量。

6.2 浇筑工艺方面的优化

在高速公路工程施工项目中，进行混凝土浇筑时，为了有效确保混凝土的合理配比，以及搅拌环境符合规定的要求。可以利用吊斗或者泵送机，实现转运工作，这样一来，从一定程度上能够有效改善浇筑过程中存在的问题。因此，对该工艺方面的优化，还可以有效提高混凝土的轻度和耐久性。

结语：

综上所述，高速公路工程施工过程当中，对高性能混凝土材料的应用，工程最后的质量有着密切的联系，因此相关部门或施工单位必要加强对混凝土材料的注重。同时，通过对高速公路混凝土的试验检测分析发现，确认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优势，降低了高速公路施工过程中出现病害问题几率。实践结果证明，做好高速公路高性能混凝土试验检测工作，不仅可以有效促进公路施工质量的提高，还能够有效避免造成材料的浪费。