高速公路高性能混凝土試驗(yàn)檢測分析

肖飛

【摘要】在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動下，高速公路工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，項(xiàng)目數(shù)量也越來越多，人們也愈加重視混凝土材料的性能。因此，需要深入分析高速公路高性能混凝土試驗(yàn)檢測工作。首先概述其含義和特點(diǎn)，對影響其性能的因素進(jìn)行探討，著重論述其試驗(yàn)檢測方法，體現(xiàn)在和易性試驗(yàn)、力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)等方面，旨可為同類工程提供借鑒參考。

【關(guān)鍵詞】高速公路;高性能混凝土;試驗(yàn)檢測

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.14.041

引言：

現(xiàn)階段，在建筑工程施工過程中，混凝土是一種比較常見的施工材料，不僅易于成型，還具有良好的質(zhì)量，較低的成本，在工程建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。將其應(yīng)用在高速公路建設(shè)中，應(yīng)不斷提高混凝土質(zhì)量，通過對其進(jìn)行試驗(yàn)檢測，深入了解高性能混凝土的特點(diǎn)，為工程建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

1、高性能混凝土的含義與特點(diǎn)

1.1高性能混凝土的含義

高性能混凝土是一種新型高科技混凝土，在不改變原材料的情況下，使用普通的生產(chǎn)工藝，也能生產(chǎn)出滿足力學(xué)性能的構(gòu)件，并且耐久性良好，體積穩(wěn)定性高、工作性也比較高。在設(shè)計(jì)高性能混凝土?xí)r，主要基于耐久性進(jìn)行，根據(jù)周圍的環(huán)境，結(jié)合各方面影響因素，合理設(shè)計(jì)耐久性指標(biāo)，選擇優(yōu)質(zhì)材料，有效控制水膠比，在采用礦物摻合料的基礎(chǔ)上，融入外加劑，保障混凝土性能滿足質(zhì)量要求。高性能混凝土的原材料主要有水泥和外加劑等，其中最重要的材料就是水泥，直接關(guān)系著高性能混凝土的質(zhì)量。而高性能混凝土的各項(xiàng)性能，主要取決于集料的形狀和強(qiáng)度。礦物摻合料可以提高凝膠材料的性能，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，外加劑可以通過減少水灰比，增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度。在制作高性能混凝土?xí)r，需要使用大量膠凝材料，對其質(zhì)量有著較高的要求，所以在實(shí)際選用該材料的過程中，要有效掌控其質(zhì)量。在選擇骨料時，應(yīng)注意其種類、有害物質(zhì)含量和集配等，保障其質(zhì)量符合施工要求，才能控制高性能混凝土的耐久性與和易性等。

1.2高性能混凝土的特點(diǎn)

高性能混凝土主要具有以下特點(diǎn)：

（1）工作性能高。在對混凝土工作性能進(jìn)行評價時，主要的參數(shù)依據(jù)是混凝土拌合物的和易性。高性能混凝土具有良好的和易性，主要由于其水膠比小，比較容易控制塌落度，具有良好的保水性能，難以出現(xiàn)骨料離析的情況。所以其具有良好的工作性能，可以確保混凝土在不發(fā)生泌水現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，具有良好的流動性能。

（2）力學(xué)性能高。一般情況下，混凝土的力學(xué)性能包括彈性模量和抗壓強(qiáng)度等。混凝土這種材料具有不均勻性，很多因素都會對其力學(xué)性能產(chǎn)生影響，特別是水灰比，高性能混凝土在摻加高效減水劑的情況下，不僅能夠增強(qiáng)力學(xué)性能，也能節(jié)約水泥用量。

（3）耐久性高?；炷恋哪途眯灾饕侵冈陂L期的工作狀態(tài)下，混凝土能夠不受外部環(huán)境的影響，一直保持結(jié)構(gòu)性能。該指標(biāo)包含耐腐蝕性和抗?jié)B性等。其中耐腐蝕性是指混凝土抵抗鹽和酸等腐蝕的能力，腐蝕會碳化混凝土的保護(hù)層，降低其周圍的堿度，降低混凝土的耐久性?？?jié)B性是指混凝土在受到水壓作用時，能夠有效抵抗浸透。對于高性能混凝土而言，由于結(jié)合使用了礦物摻合料和高效減水劑，使其內(nèi)部空隙減少，促進(jìn)其耐久性的提升。

（4）體積穩(wěn)定性高。若混凝土的體積穩(wěn)定性比較差，很容易由于收縮產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致其耐久性降低。一般的混凝土?xí)l(fā)生收縮或溫度變形。高性能混凝土由于使用水泥量較少，所以后期硬化過程中收縮變形也比較輕微。

2、高性能混凝土性能影響因素

2.1鋼筋保護(hù)層

在高速公路工程建設(shè)的過程中，施工質(zhì)量也會對混凝土的耐久性產(chǎn)生影響，特別是鋼筋保護(hù)層中，混凝土材料越厚，使用壽命越長，具有良好的使用耐久度。在實(shí)際施工過程中，相關(guān)施工人員要想提升混凝土材料施工質(zhì)量，可以合理增加鋼筋保護(hù)層。這種方法不僅施工便捷，沒有安全隱患，也具有良好的經(jīng)濟(jì)性。施工人員在設(shè)定混凝土施工厚度時，應(yīng)根據(jù)公路實(shí)際情況，準(zhǔn)確確定其厚度，以免由于過厚出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，影響鋼筋材料。

2.2水膠比

在普通的混凝土材料中，一旦其水膠比接近最低值，會增加材料密實(shí)度，影響其使用性能。因此，在制備高性能混凝土材料時，需根據(jù)工程實(shí)際情況，不斷優(yōu)化混凝土材料性能，合理控制水膠比，增強(qiáng)混凝土材料的抗腐蝕性，確保能夠滿足整體施工質(zhì)量要求。

2.3路面防水性能

在高速公路施工過程中，相關(guān)施工單位應(yīng)積極配合管理單位，做好公路路面防水工作，提高路面防水性能。有效處理路面施工中存在的問題，提高其排水性能，增強(qiáng)路面的壓實(shí)程度，滿足當(dāng)前施工需求。

3、高速公路高性能混凝土試驗(yàn)檢測

3.1配合比試驗(yàn)

3.1.1材料選擇

（1）對膠凝材料的選擇，這對高性能混凝土配置具有重要的作用，應(yīng)結(jié)合實(shí)際施工特點(diǎn)，合理進(jìn)行選擇。在選擇水泥材料時，應(yīng)選擇普通硅酸鹽水泥，保障其強(qiáng)度符合要求。為了防止水泥結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)裂縫，應(yīng)在選擇強(qiáng)度時，盡量選擇較低強(qiáng)度的水泥。在選擇粉煤灰時，應(yīng)優(yōu)先選擇Ⅰ級，最少其三大指標(biāo)中有兩項(xiàng)符合Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)。同時，應(yīng)降低水灰比，以免加快混凝土碳化的速度。在實(shí)際使用粉煤灰的過程中，應(yīng)確保其摻量少于30%。在選擇粒化高爐礦煤渣時，確保其等級超過S95以上。不管是粉煤灰的摻量，還是礦渣粉的摻量，都應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定，確保其符合規(guī)范要求。

（2）骨料的選擇。在選擇骨料前，應(yīng)先確定混凝土的耐久性，了解其物理性能，有效控制骨料粒徑以及堿活性組分含量[1]。另外，在選擇骨料時，應(yīng)注意機(jī)制砂的選擇，并對其進(jìn)行全面檢測，確保其與施工標(biāo)準(zhǔn)要求相一致。為了降低混凝土泵送的阻力，可以對碎石的形狀進(jìn)行調(diào)整。

（3）高性能減水劑的選擇。在高性能混凝土中，存在大量的礦物摻和料，導(dǎo)致混凝土水膠比下降，所以需要使用高性能減水劑，確?；炷临|(zhì)量符合施工要求。在融入混凝土前，應(yīng)合理進(jìn)行配比，確保其能夠有效提升混凝土性能。

3.1.2配合比設(shè)計(jì)

在對高性能混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時，應(yīng)根據(jù)其強(qiáng)度等級，結(jié)合實(shí)際使用部位，設(shè)計(jì)不同的方案。在有效控制水灰比的基礎(chǔ)上，提高骨料振實(shí)堆積密度，減少水泥漿使用量。在實(shí)際施工過程中，要合理控制單位用水量，一般在160kg-175kg之間。在設(shè)計(jì)時，應(yīng)盡量采用體積法或采用質(zhì)量法。

3.2和易性試驗(yàn)

3.2.1影響和易性的因素

影響新拌混凝土和易性的因素主要包含組成材料的影響和環(huán)境因素的影響。其中組成材料主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）水灰比的影響。在混凝土拌合物中，一旦確定水泥漿總量，其稠度主要取決于水灰比。水灰比小，混凝土拌合物難以密實(shí)成型，流動性較差。反之混凝土比較稀，保水性較差，但流動性比較好，容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象。只有水灰比合適的情況下，才能確?；炷涟韬衔锬軌蛎軐?shí)成型，并比較均勻，具有優(yōu)良的耐久性。因此，在實(shí)際施工過程中，應(yīng)合理控制水灰比，科學(xué)增減用水量[2]。

（2）水泥漿數(shù)量的影響。一旦水灰比確定，水泥漿過多，會降低混凝土的保水性，產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，降低其耐久性。若水泥漿過少，不能完全填充集料間隙，就會導(dǎo)致混凝土黏聚性較差。因此，應(yīng)根據(jù)流動性要求，合理控制水泥漿數(shù)量。

（3）砂率的影響。即混凝土砂石中砂所占的比例。砂率大，混凝土拌合物具有較強(qiáng)的稠度，影響其流動性，砂率小，則會降低混凝土拌合物的流動性，降低其保水性和流動性。因此，應(yīng)合理確定砂率值，以保障混凝土拌合物具有良好的保水性和流動性。環(huán)境因素的影響主要表現(xiàn)在溫度方面，隨著溫度的升高，會加快水分蒸發(fā)的速度，混凝土的塌落度損失增加。此外，在配合比設(shè)計(jì)相同的情況下，相較于人工拌和的方式，機(jī)械拌和的塌落度更大。

3.2.2試驗(yàn)方法

準(zhǔn)備好塌落度試驗(yàn)儀（如圖1所示），按照試驗(yàn)流程規(guī)范開展試驗(yàn)。在實(shí)際試驗(yàn)的過程中，需要先檢測黏聚性，使用搗棒對拌合物側(cè)面進(jìn)行敲擊，觀察拌合物塌落速度，若比較慢，則說明其具有良好的黏聚性，若塌落速度較快，則說明混凝土黏聚性較差。然后需對其保水性進(jìn)行檢測，在提起塌落度筒的過程中，觀察混凝土底部是否流出大量水分，若有，說明其保水性較差，若沒有，則說明混凝土具有良好的保水性[3]。

3.2.3試驗(yàn)結(jié)果分析

選取多組高性能混凝土樣品，對其塌落度進(jìn)行分析。所有樣品的平均塌落度數(shù)值為207mm，標(biāo)準(zhǔn)差為7.66mm。通過上述分析可知，其保水性和黏聚性皆滿足要求。這些混凝土樣品由于生產(chǎn)初期對其原材料質(zhì)量采取有效的控制措施，并科學(xué)優(yōu)化其配比，所以均具有良好的和易性，質(zhì)量比較高。

3.3泌水率試驗(yàn)

混凝土在運(yùn)輸和泵送的過程中，會產(chǎn)生拌合水和集料分層的問題，即泌水現(xiàn)象。水膠比越大，越容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要因?yàn)樗z比越大，其中的自由水越多，進(jìn)而延長水泥水化的時間。同時，外加劑的量越多，也會加劇泌水現(xiàn)象，降低混凝土保水性能，使得集料產(chǎn)生離析現(xiàn)象，對混凝土硬化產(chǎn)生影響[4]。高性能混凝土由于水膠比小，具有良好的保水性，即使混凝土拌合物的塌落度較大，也不會出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。

3.3.1試驗(yàn)方法

首先對常壓泌水率進(jìn)行檢測，將混凝土拌合物裝入帶蓋容器當(dāng)中，然后加水拌合，先間隔10min，吸一次試樣表面泌出的水，1h后，間隔30min吸一次水，直到?jīng)]有水泌出。除了吸水時，其余時間應(yīng)蓋好蓋子，防止水分蒸發(fā)。計(jì)算總共吸水量，以算出泌水率。其次對壓力泌水率進(jìn)行檢測，需要使用專門的壓力泌水儀（如圖2所示），在確定恒壓力后，分別對加壓10s后和140s后的拌合物泌水量進(jìn)行檢測，以計(jì)算壓力泌水率。

3.3.2試驗(yàn)結(jié)果

通過對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)高性能混凝土由于配合使用外加劑和摻和料，增強(qiáng)了可泵性，在正常情況下，不僅泵送比較順利，也不會出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。

3.4力學(xué)性能試驗(yàn)

3.4.1立方體抗壓強(qiáng)度

（1）試驗(yàn)方法

取出經(jīng)過養(yǎng)護(hù)的混凝土試件，在相應(yīng)時間內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。將試件表面擦拭干凈，然后放置到壓力機(jī)下承壓板上，保障承壓面處于對中狀態(tài)。開動壓力機(jī)，將試件調(diào)整至與上壓板表面接觸的位置，然后停止，對壓力機(jī)球座進(jìn)行調(diào)整，使其接觸的更加均勻，然后開動壓力機(jī)，破壞試件，對破壞荷載值進(jìn)行記錄，計(jì)算抗壓力強(qiáng)度值。

（2）試驗(yàn)結(jié)果分析

選取多組具有代表性的混凝土，對其立方體抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測試。試驗(yàn)結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)差僅為1.471Mpa，表明混凝土強(qiáng)度質(zhì)量變化較小，質(zhì)量比較穩(wěn)定，抗壓強(qiáng)度值符合要求。

3.4.2劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)方法

采用圓柱體試件開展試驗(yàn)，對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，取出測量其高度，對其外觀進(jìn)行檢查，標(biāo)記劈裂面位置線。將試件放置在壓力機(jī)下承壓板上，開動機(jī)器，對其球座進(jìn)行調(diào)整，讓它和試件表面均勻接觸，然后破壞試件，記錄極限值，對劈裂抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。

（2）試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)混凝土在施工期間，抗裂系數(shù)達(dá)到1.6，可以通過采取有效的溫控措施，以免混凝土受到溫度影響，發(fā)生開裂現(xiàn)象，保障混凝土使用的安全。

3.4.3抗壓彈性模量試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)方法

對于混凝土來說，抗壓彈性模量也是一項(xiàng)重要的力學(xué)指標(biāo)。在試驗(yàn)過程中，先將試件取出，并將上下承壓板整理干凈。選擇一組試件，然后進(jìn)行軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得出相應(yīng)數(shù)值。再選擇一組試件進(jìn)行抗壓彈性模量試驗(yàn)，放置變形測量設(shè)備。將試件放于壓力機(jī)球座上，開動壓力面，使球座接觸試件表面。然后進(jìn)行預(yù)壓，加荷載值，記錄不同測點(diǎn)的變形讀數(shù)值，然后繼續(xù)加荷，記錄相應(yīng)數(shù)值，直到各讀數(shù)差值大于20%，才能完成試驗(yàn)[5]。將試件對中后，進(jìn)行卸荷，再進(jìn)行兩次預(yù)壓，記錄各測點(diǎn)的變形讀數(shù)值，重復(fù)加荷，記錄相應(yīng)變形讀數(shù)值。

（2）試驗(yàn)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試配試驗(yàn)，并優(yōu)化高性能混凝土配合比，采取多組試件進(jìn)行檢測，得出抗壓強(qiáng)度值，以及相應(yīng)的靜力抗壓彈性模量。試驗(yàn)結(jié)果顯示7d抗壓強(qiáng)度為60Mpa左右，28d抗壓強(qiáng)度為70Mpa左右，相應(yīng)的抗壓彈性模量符合預(yù)應(yīng)力張拉要求。這說明對配合比進(jìn)行優(yōu)化，可以克服混凝土大體積施工后出現(xiàn)裂縫的問題，不僅滿足施工要求，還能節(jié)約施工成本[6]。

3.5耐久性試驗(yàn)檢測

3.5.1抗?jié)B性試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)方法

采用逐級加壓法。試件為圓柱形，取出晾干，并在其側(cè)面涂抹密封材料，將試件裝入抗?jié)B儀，開動機(jī)器，按照規(guī)定間隔時間，不斷增加水壓，觀察試件滲水情況。如試件有一半出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，則停止試驗(yàn)，計(jì)算抗?jié)B等級。若在加壓至相應(yīng)抗?jié)B等級后，8h后仍然有一半試件沒有出現(xiàn)滲水情況，說明試件滿足要求，可以不再進(jìn)行試驗(yàn)。

（2）試驗(yàn)結(jié)果

采用高效減水劑和硅粉融合的方式，配置了三組高性能混凝土。經(jīng)過抗?jié)B試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部的密實(shí)度得到了強(qiáng)化，所以高性能混凝土不僅具有良好的抗?jié)B性能，強(qiáng)度也比較優(yōu)異。

3.5.2抗氯離子滲透性試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)方法

現(xiàn)階段，對混凝土抗氯子滲透進(jìn)行檢測的主要有兩種方法。一種為電通量法，通過對混凝土試件電能量的評定，來檢測其抗氯子滲透性能。在電場的作用下，正負(fù)離子會發(fā)生遷移，通過流過的電量，可以判斷混凝土抗氯子滲透性。在試驗(yàn)開始之前，先將試件進(jìn)行真空飽水，然后安入試驗(yàn)槽內(nèi)，通電6h，間隔30min記錄一次電流，并計(jì)算通過的總電量。還有一種為快速氯子遷移系數(shù)法，通過對氯子在混凝土中非穩(wěn)態(tài)遷移的系數(shù)測定，評估其抗氯子滲透性能。在試驗(yàn)開始前，先對試件進(jìn)行切割，確保其為標(biāo)準(zhǔn)尺寸[7]。在橡膠桶中注入氫氧化鉀溶液，在試驗(yàn)槽中注入氫氧化鉀溶液，然后通電，根據(jù)初始電流，確定試驗(yàn)時間，完成通電后，取出試件，將其劈成兩半，觀察氯離子的擴(kuò)散深度，然后對其擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

（2）試驗(yàn)結(jié)果

為了對混凝土抗氯子滲透性能進(jìn)行對比，配置了一組普通混凝土，以及三組高性能混凝土，對其氯子擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，高性能混凝土由于摻入了優(yōu)質(zhì)摻合料。對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，阻斷了氯離子的滲透路徑，測得的氯離子擴(kuò)散系數(shù)還不到普通混凝土的一半。

4、保障高性能混凝土性能的措施

4.1優(yōu)化攪拌系統(tǒng)

在當(dāng)前的混凝土攪拌施工中，應(yīng)明確該工藝的重要性，根據(jù)實(shí)際施工情況，采取合理的混凝土攪拌工藝，保障攪拌質(zhì)量符合施工要求。相關(guān)施工人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇相應(yīng)設(shè)備，在攪拌過程中，科學(xué)添加減水劑，并有效控制水量，以免影響整體質(zhì)量。同時，相應(yīng)工作人員應(yīng)積極升級現(xiàn)有的攪拌系統(tǒng)，及時更新設(shè)備，以免出現(xiàn)人工操作失誤的情況，影響混凝土質(zhì)量[8]。在加入相應(yīng)原材料的過程中，應(yīng)使用自動化設(shè)備進(jìn)行攪拌，充分混合各類原材料，并保障攪拌的均勻性。

4.2優(yōu)化澆筑工藝

在混凝土澆筑期間，不僅要保障其配比的合理性和科學(xué)性，也要按照規(guī)定要求設(shè)置攪拌環(huán)境。使用專門的攪拌車對混凝土進(jìn)行運(yùn)輸，如需進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，則需要使用泵送機(jī)，以有效改善混凝土澆筑問題。在對梁體進(jìn)行澆筑時，應(yīng)按照分層法進(jìn)行，依次澆筑底板和腹板，最后進(jìn)行密封處理。條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用二次振搗工藝，提高混凝土的耐久性，增強(qiáng)其強(qiáng)度。在澆筑深樁時，應(yīng)在使用人工振搗的同時，配合導(dǎo)管澆筑，能夠更好地防止混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象。

結(jié)語：

綜上所述，在我國高速公路項(xiàng)目中，高性能混凝土具有重要作用，在實(shí)際施工過程中，要在有效把控整體施工過程的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對其性能的重視，以保障工程建設(shè)質(zhì)量。因此，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對高性能混凝土試驗(yàn)檢測工作的重視程度，通過試驗(yàn)檢測分析，合理確定其原材料配比參數(shù)，充分發(fā)揮高性能混凝土的優(yōu)勢作用，提升建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)效益，也能保障公路工程使用的安全性和穩(wěn)定性。

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