市政路桥工程建筑材料质量检测措施

杨 刚

山东华邦建设集团有限公司,山东 潍坊 261071

0 引言

市政路桥工程的建筑材料包括钢筋、碎石、砂、水泥、砂浆、混凝土等,材料检测的质量直接影响工程质量。在各类原材料的进场验收阶段,应根据技术规范检验其性能,如钢筋的伸缩性、弯曲性和质量偏差等进行检测;进入施工阶段,应检测混凝土的抗压强度、坍落度、密度等性能参数,以提高施工材料的整体质量,降低隐患发生的概率。本文基于某市政路桥工程,分析了影响材料质量检测的因素,并以混凝土抗压强度检测和沥青密度检测为例,提出了材料质量检测的详细步骤,可为相关工作的开展提供实践参考。

1 某市政路桥工程概况

某市政公路桥梁的上部结构采用钢筋混凝土简支T型梁,跨径组合为8 m×20 m,每跨T型梁数量为12片,采用C30混凝土进行浇筑。桥面设计为双向四车道,宽度达到28.0 m,载荷水平为汽-20、挂-100,横向组成包括人行道、非机动车道、机动车道、分隔线、机动车道、非机动车道、人行道,各部分的宽度为3.0、3.0、7.5、1.0、7.5、3.0、3.0 m。在T型梁下部设置桩柱式桥墩,每排5根,单桩直径为100 cm。

2 建筑材料的分类及质量检测内容

2.1 施工材料的分类

根据案例市政路桥工程的设计方案,其桥梁施工原材料包括水泥、粗骨料、细骨料、外加剂、钢筋、沥青混凝土。主筋采用HRB335钢筋,箍筋设计为Q235钢筋,沥青混凝土用于桥面铺装。C30混凝土的设计配比如表1所示。

表1 混凝土简支T型梁C30混凝土设计配比

2.2 施工材料质量检测项目

为保证桥梁工程的设计强度和施工质量,在施工之前必须按照工程技术规范检验各类原材料和混凝土的性能,各类材料的检测内容如表2所示。

表2 施工材料检测项目

3 建筑材料检测质量的影响因素

3.1 标准试件的制备与养护

水泥、砂浆、混凝土的检验内容和方法具有一定的相似性,需要制作标准试件,并进行充分的养护,待试件在标准养护条件下达到预期的强度之后,再开展抗压、抗折、凝结时间等试验内容[1]。如果试件制作不规范、养护不到位、加荷方法不正确,材料检验的结果将会受到影响。

3.2 检测环境

施工材料的应用与环境因素存在密切的联系:制备砂浆、混凝土时,应保证其含水率;混凝土浇筑施工对环境温度和湿度也提出了一定的要求,如果温度过低,有可能引起混凝土冻胀,温度过高时容易造成水分流失,影响配比。因此,在检验施工材料的性能时,应保证良好的环境条件。以砂浆强度检验为例,根据相关规范,环境温度应达到18～22 ℃,环境相对湿度应达到50%,否则会影响检验结果的准确性[2]。

3.3 材料取样

在砂、碎石、钢筋等材料的性能检验中,要求检验人员对材料进行取样,如果取样方法不规范、取样结果不具代表性、取样数量不足,都会影响材料检验的效果。例如,在碎石的颗粒级配、泥块含量、不规则颗粒含量检测中,规定了最少取样量,如果取样数量不足量,将影响检测结果的可靠性。

4 路桥工程建筑材料质量检测措施

鉴于案例路桥工程所用建筑材料较多,文章篇幅有限,本文以混凝土抗压强度检测和沥青密度检测为例,从严格制作试件、加强材料取样的规范性以及落实标准的试验方法等方面阐述控制检测质量的举措。

4.1 混凝土抗压强度检测

4.1.1 标准试件制作

在进行混凝土抗压强度试验过程中,制作了150 mm×150 mm×150 mm的立方体标准试件,能够较为准确地反映混凝土在实际应用中的抗压能力。由于需要测试混凝土轴心抗压强度,以及静力受压弹性模量的试验,除了立方体试件,还制作了150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体标准试件,这种试件形状的设计考虑了试验的特定要求,能够更好地模拟混凝土在实际工程中受力的情况。

在制备混凝土试件时,每层混凝土的厚度通常控制在30 mm,并同步进行振捣操作,通过振捣排除混凝土中的气泡以及多余的水分,确保混凝土在试件模具中均匀分布和密实。当进行上层混凝土的振捣时,应将振捣棒插入下层混凝土30 mm,以确保2层混凝土之间的良好结合。每10 000 mm2的混凝土截面应至少振捣12次,以保证混凝土的整体均匀性和密实性。

在完成试件制备工序后,需要对试件进行养护,养护龄期为28 d,龄期的允许偏差见表3,务必确保混凝土达到设计强度。

表3 混凝土试件制作养护龄期允许偏差

4.1.2 试验方法及结果

完成试件制作之后,将其安装并固定在压力试验机上,操作时必须确保试验机的承压板调整得当,上下公差、平行度公差分别小于0.04、0.05 mm,避免因设备问题导致的数据偏差。

接下来需要按照0.3～1.0 MPa/s的速度连续均匀地向试件施加压力,制备的C30混凝土试块检测中,加荷速度要设置在0.5～0.8 MPa/s。需要注意的是,该阶段的加载速度应根据具体的工程要求以及材料特性来灵活控制,这样既能保证试验的顺利进行,又能避免因加载速度过快或过慢而对试验结果产生影响。当混凝土试件在压力作用下发生破坏时,研究人员记录下此时的载荷值,记为F,同时,测量试件的承压面积A。通过这2个数据计算出试件的抗压强度为F/A。此外,为了确保试验结果的准确性,通常应进行多次试验,并取多次试验结果的平均值作为最终的抗压强度试验结果。

本次研究中,使用同批次的试件,对C30混凝土试块进行了3种类型的抗压强度检测,并分别进行了3次不同的项目检测,避免因个体差异或偶然因素导致出现误差的情况,其结果如表4所示。

表4 C30混凝土试块强度检测统计 单位:MPa

从表4中可以看出,3种类型的C30混凝土试块抗压强度数值均达到了合格标准。其中,全部试块的平均抗压强度大于等于35.3 MPa,28 d标准养护试块的平均抗压强度大于等于36.2 MPa,同条件养护试块的平均抗压强度为大于等于34.5 MPa。这些数值均高于C30混凝土的抗压强度等级要求,表明该工程混凝土结构在强度方面具有较高的保证。进一步分析可以发现,标准养护试块和同条件养护试块的抗压强度数值相差不大,说明该工程在混凝土施工过程中,对混凝土养护的控制较为到位,没有出现明显的养护不足或过度养护的情况,有助于保证混凝土结构的整体强度和稳定性。

4.2 沥青密度检测

4.2.1 检测方法及计算方法

该桥梁工程的路面以密集配沥青混凝土铺筑而成,其检测内容包括密度、抗剪强度、单轴压缩试验等。试验之前应获取试件,可在路面铺筑时切割作业现场的材料,或者在室内制作试件。

本次检测采用表干法,待试件表面彻底干燥之后,称取其质量,记为ma,保持溢流箱水箱温度,控制在25 ℃左右,偏差不超过0.5 ℃[3]。将网篮挂在试验装置上,浸入溢流水箱,待天平调平、复零后,再将干燥的沥青混凝土试件放置在网篮中,200～230 s后,取出试件,重新称取质量,记为mw。取出试件之后,使用毛巾将其表面的水分擦干,使其达到表干程度,称取此时的质量,记为mf。模试件的毛体积相对密度计算方法如下。

(1)

式中:γf为试件的毛体积相对密度;ma为干燥试件的空中质量;mw为试件的水中质量;试件的表干质量记为mf。将试件的毛体积密度记为ρf,则该指标的计算方法如下。

(2)

式中:ρw为25 ℃时水的密度,取值为0.977 1 g/cm3。

4.2.2 检测过程及结果

对该桥梁工程路面进行钻芯取样10个。试验使用仪器设备为静水天平,厂家为上海良平仪器仪表有限公司,型号YP50001,经检定合格,准确度为Ⅲ级,最大允许误差为±0.1 g[4]。经试验,10 个芯样的空气中质量、表干质量、水中质量及毛体积相对密度各项指标数据汇总如表5所示。

表5 毛体积密度试验结果

通过检测结果可知,该工程10个沥青混凝土试块的毛体积密度试验结果中,毛体积密度平均值为(2.153±0.004) g/cm3,满足标准规范要求[5]。

5 结束语

路桥工程施工中需要使用的建筑材料种类较多,其中混凝土、沥青是最为常见材料,基于某市政路桥工程,本文重点对这2种材料的检测方法进行总结分析,明确工程施工质量,客观判定施工结果是否满足设计要求。经过研究表明,该工程所用材料和施工结果均达到标准规范要求。