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 03:26刘涛
运输经理世界 2023年3期
关键词:高性能骨料试件

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。

3.4 对减水剂进行合理的选择

在高速公路工程施工过程中,部分施工人员会利用矿物掺和料来提高混凝土的使用性能,在混凝土使用性能得到强化的同时,水胶比也受到了严重影响,提高混凝土黏稠度的同时,也降低了混凝土的施工强度。此时,合理应用减水剂可解决其弊端,使混凝土材料拥有足够的施工强度,保障混凝土的施工效果。

3.5 对混凝土的配合比设计进行优化

在高速公路施工中,优化混凝土的配合比,同样是一种发挥其材料优势的方法。例如,在某高速公路工程施工中,使用的混凝土材料为C60 混凝土。在设计配合比时,按照表2 进行了优化。

表2 C60 高性能混凝土配合比分析

4 结语

综上所述,高性能混凝土在高速公路工程中的应用,有着非常突出的优势。只有加强高性能混凝土性能的检测,并根据检测结果和工程施工需求,合理选择胶凝材料与骨料材料,优化混凝土的配合比设计,才能够借助高性能混凝土材料,提高高速公路工程的施工质量。

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