工程混凝土與外加劑質(zhì)量檢測分析

廖榮國

（廣州市市政工程試驗檢測有限公司，廣東 廣州 510520）

0 引言

高速公路工程中，混凝土材料被大量使用，屬于主要材料，究其原因，主要是其具備非常強(qiáng)的抗壓力，且制作簡單，可以大規(guī)模生產(chǎn)，有助于節(jié)省工程成本，增加項目效益。但混凝土質(zhì)量存在問題，將會對工程整體質(zhì)量造成影響，甚至?xí)l(fā)安全事故。故在材料進(jìn)場前，需要采取有效檢測方法，對混凝土和外加劑質(zhì)量加以檢測，合格后方能進(jìn)場，以此保證高速公路工程質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

1 加強(qiáng)混凝土和外加劑質(zhì)量檢測的重要性

自進(jìn)入21 世紀(jì)以來，為加強(qiáng)各區(qū)域之間的聯(lián)系，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國建設(shè)了規(guī)模龐大的高速公路體系，但高速公路工程施工對混凝土質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，只有從源頭上杜絕材料質(zhì)量問題，才能保證工程質(zhì)量符合預(yù)期。為此，采取合適的質(zhì)量檢測技術(shù)，對混凝土和外加劑質(zhì)量進(jìn)行檢測，避免問題材料進(jìn)入施工現(xiàn)場，其重要性不言而喻。

2 混凝土和外加劑質(zhì)量檢測要點(diǎn)

2.1 混凝土質(zhì)量檢測

2.1.1 砂石檢測

在混凝土質(zhì)量檢測中，砂石檢測是重要組成部分。其檢測內(nèi)容主要包括級配、含泥量。其要點(diǎn)如下。

（1）級配質(zhì)量檢測。所謂的級配，主要是指砂石各級顆粒組合的大小搭配。級配是否合理，與混凝土工作性、強(qiáng)度存在密切的關(guān)聯(lián)。若級配合理，可以使混凝土拌和物的用水量減少，有助于提高其質(zhì)量。在質(zhì)量檢測過程中，應(yīng)依據(jù)公稱直徑0.60mm 篩孔的累計篩余量，做好級配區(qū)的劃分，總共分為3 個，保證砂石位于某一級配區(qū)。如果粒徑累計篩余超過5%，則表明砂石級配質(zhì)量不合格[1]。

（2）含泥量控制。所謂的含泥量是指砂石中，粒徑小于0.075mm 顆粒所占的比重。若含泥量過多，會降低混凝土強(qiáng)度。在含泥量超過5%時，應(yīng)對試樣做水洗處理。在測量石的泥塊過程中，應(yīng)使用篩子，將粒徑小于4.75mm 的顆粒去除，然后對其余材料進(jìn)行水洗，并使用直徑2.36mm 的篩子過濾，此時，篩除的粒徑即為泥塊。

2.1.2 水泥檢測

在混凝土中，水泥（圖1）屬于主要原料。故需要對其強(qiáng)度進(jìn)行檢測，以判斷其質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。將水膠比公式作為依據(jù)，可知混凝土強(qiáng)度與水泥強(qiáng)度存在直接關(guān)聯(lián)。若工程所使用的混凝土強(qiáng)度等級為C30，使用水泥的強(qiáng)度為48MPa，水膠比為0.59。如果采用強(qiáng)度等級為38 兆帕的水泥，若水膠比保持不變，混凝土強(qiáng)度會出現(xiàn)下降的情況，具體值為29.0MPa，故與使用要求不符。為此，加強(qiáng)對水泥質(zhì)量的檢測尤為關(guān)鍵。以實驗室檢測為例，檢測要點(diǎn)如下。

圖1 水泥

（1）用水量。此項指標(biāo)是指水泥在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度過程中水的用量，首先，應(yīng)制作水泥凈漿試樣，然后將其裝在錐模之中，使用小刀拍打5 次排除多余的孔隙。在抹平后，立即將其放置到維卡儀上。同時，降低試桿，使凈漿面與試桿相互觸碰，并擰緊螺絲，待2s 后放松，此時，試桿會在水泥漿中下沉，記錄其在下陷30s 時試桿距底板的距離[2]。

（2）水泥凝結(jié)時間。在玻璃板上放置圓模，將機(jī)油或白凡土林涂抹到其內(nèi)側(cè)。然后將水泥凈漿放置到圓模內(nèi)，將其置于養(yǎng)護(hù)箱。加水時間為初始時間，在加水半個小時后，取出圓模，開始檢測。具體檢測方式為調(diào)整圓模位置，降低試針與水泥漿面直接觸碰，在擰緊螺絲后立即放松，此時，試針會在水泥漿中下沉，記錄其下沉30s 時讀數(shù)。在水泥初凝的過程中，測試間隔時間為5min。在終凝階段，間隔應(yīng)增加為15min。在判斷水泥漿的凝固狀態(tài)時，可以將試驗針的下沉程度作為依據(jù)。試驗結(jié)果表明，試針與底板的距離為（4±1）mm 時，屬于初凝狀態(tài)。當(dāng)用終凝試針下沉0.5mm，環(huán)形附件開始不能在試體上留下痕跡時，則表明水泥為終凝。

2.1.3 摻合料檢測

為使高速公路工程施工質(zhì)量得到保證，在施工階段，通常會使用摻合料，其中，常用摻合料包括礦渣、粉煤灰等，待檢測合格后，方能投入使用。筆者將以粉煤灰為例，對摻合料檢測要點(diǎn)進(jìn)行分析。

（1）含水率。首先用烘箱烘干稱量瓶，并通過稱量的方式，確定其重量，由m0表示。然后將試樣加入瓶內(nèi)，重新稱量，確定此時試樣和稱量瓶的總重量，由m1表示。最后，打開瓶蓋，將瓶子放置到烘箱內(nèi)烘干，時間為半小時，待冷卻后，繼續(xù)稱重，由m2表示。在計算含水率時，可以采取下述公式：

為保證測試的準(zhǔn)確，試驗應(yīng)取兩個試樣，并以兩次試驗結(jié)果的平均值表示，結(jié)果精確度應(yīng)為0.01%[3]。

（2）細(xì)度檢測。在吸塵器的吸口處安裝軟管，軟管另一端則安裝到氣流篩的抽氣口處。選擇10g 的試樣，并將其倒入篩網(wǎng)中，本檢測所使用的篩網(wǎng)，其孔徑為45μm，其中，篩子所處位置是氣流篩的篩座，加蓋。氣流篩運(yùn)行時間設(shè)置為2min，在其運(yùn)行時，確保負(fù)壓在4000Pa～6000Pa。在停機(jī)后，收集篩網(wǎng)內(nèi)的物質(zhì)，并使用稱量裝置確定其重量，精確到0.01g。

在計算細(xì)度時，需使用下述公式：

2.2 外加劑檢測

外加劑（圖2）的應(yīng)用?？梢允够炷恋母黜椥阅艿玫礁纳?，但如果外加劑質(zhì)量不合格，則會起到適得其反的作用。為此，需要加強(qiáng)外加劑的質(zhì)量監(jiān)控，其檢測要點(diǎn)如下。

圖2 外加劑

（1）檢測外加劑中的氯離子。在檢測此項指標(biāo)時，可以將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，使用電位滴定法。在燒杯中放入試樣，檢測的試樣總量為0.5000～5.0000g。向燒杯內(nèi)加入水和硝酸，其中，前者添加量為200ml，后者為4mL，然后通過攪拌的方式，使其被溶解，若溶解不充分，需要利用快速定性濾紙，做好過濾處理，并在此基礎(chǔ)上，使用蒸餾水對殘渣加以處理。待上述處理完成后，將氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液加入其中，并使燒杯內(nèi)部與電磁計連接，啟動電磁攪拌器，同時，將氯電極和甘汞電極插入其中，然后，使用硝酸銀溶液滴定，記錄電勢和滴定管讀數(shù)即可。

（2）密度測定。針對液體外加劑的密度，可使用的檢測方法主要有3 種，分別為比重天平、精密密度計和比重瓶法。在具體檢測階段，應(yīng)將實際情況作為依據(jù)，選擇合適的方法。以比重瓶為例，在檢測過程中，需要將試樣放入比重瓶內(nèi)，并在恒溫水下放置20min，取出后使用天平測其重量，在經(jīng)過計算后，即可明確外加劑的密度。

（3）細(xì)度測定。在檢測此項指標(biāo)時，可以依據(jù)《混凝土外加劑均勻性試驗方法》，檢測步驟如下。

將其放入烘箱內(nèi)烘干，選擇10g 試樣，之后，倒入篩中，其孔徑為0.315mm，由測試人員負(fù)責(zé)篩樣，在每分鐘通過質(zhì)量＜0.005g 時方可停止，對剩余試樣質(zhì)量進(jìn)行稱重，結(jié)果精確到0.001g，篩余物質(zhì)量所占試樣的百分比，該結(jié)果即為外加劑的細(xì)度。

（4）pH 測定。在測定此項指標(biāo)時，可以將測試與參比電極相結(jié)合，使用酸度計即可完成pH 的測定。

（5）含固量測定。在稱量瓶內(nèi)放置試樣，3～5g。將稱量瓶放置到烘箱內(nèi)烘干，對瓶內(nèi)試樣的質(zhì)量進(jìn)行稱取，通過計算后，即可完成測定。

（6）硫酸鈉含量測定。測定該指標(biāo)時，可以使用重量法。其原理如下：通過氯化鋇溶液的使用，與試樣內(nèi)的硫酸鈉相互反應(yīng)，在反應(yīng)后，會生成硫酸鋇沉淀，將沉降物過濾后，在高溫爐中灼燒，注：高溫爐的溫度為800℃。經(jīng)過計算后，便可以完成硫酸鈉含量測定[4]。

3 工程混凝土質(zhì)量控制措施

3.1 做好混凝土配合比設(shè)計

做好混凝土配合比設(shè)計，是保證工程混凝土質(zhì)量的有效措施，設(shè)計要點(diǎn)如下。

（1）確定水泥用量。水泥用量計算如式（3）所示。

式中：C——水泥用量；W——用水量；W/C——水膠比。

值得注意的是，在確定水泥用量的過程中，應(yīng)保證水泥用量不低于標(biāo)準(zhǔn)要求用量。對摻合料種類和用量予以明確。實踐結(jié)果表明，在混凝土中摻加各類摻合料代替水泥，有利于降低成本、減少水化熱。粉煤灰如圖3所示。

圖3 粉煤灰

（2）控制砂率。高速公路工程施工過程中，混凝土具有體積大的特點(diǎn)，與普通混凝土相比，含砂率較高，為保證混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，應(yīng)該將上述指標(biāo)控制在35%～45%。

（3）合理使用減水劑?，F(xiàn)階段，市面的減水劑種類和品牌繁多。如果減水劑選擇和用量不合理，會導(dǎo)致其與水泥不兼容，引發(fā)質(zhì)量問題。為此，在選擇減水劑之前，應(yīng)做好兼容性試驗，并將試驗結(jié)果作為選擇依據(jù)。此外，減水劑的加入后，應(yīng)減少混凝土用水量，減少量以減水劑減水率為依據(jù)。

（4）混凝土配比試配。在這個過程中，需要對粗細(xì)骨料的重量加以明確，在稱量時，應(yīng)該保持骨料處在干燥的狀態(tài)，并通過攪拌的方式，使試配質(zhì)量得到保證，通常情況下，混凝土用量應(yīng)達(dá)到15L。

若混凝土用水量不足，其坍落度偏小，此時，可以在其中摻加減水劑，使和易性符合設(shè)計要求。

3.2 鋼筋質(zhì)量控制

在鋼筋材料進(jìn)場前，應(yīng)將設(shè)計要求作為依據(jù)，讓供貨廠商提供試驗單和質(zhì)量證明書。同時，按照級別和規(guī)格，通過抽樣檢測的方式，對鋼筋進(jìn)行實驗檢測。抽樣應(yīng)遵循隨機(jī)性的原則，且在同一批鋼筋中選擇，若檢測合格，方能準(zhǔn)許鋼筋入場。具體檢測步驟如下所述。

（1）細(xì)致檢查樣品的數(shù)量、尺寸，并測量試件的直徑，同時做好編號標(biāo)記。由于溫度會對檢測結(jié)果造成影響，應(yīng)該對儀器溫度加以控制，使其處在10～35℃。

（2）抽取5 個試件實施重量偏差檢驗，2 個試件實施冷彎試驗，以及1 個試件進(jìn)行反向彎曲試驗。

（3）鋼材試件拉伸試驗試樣在兩端夾持之前，設(shè)定力測量系統(tǒng)的零點(diǎn)。通常采用應(yīng)力速率控制（方法B）。一般情況下，拉伸速度2MPa/s～20MPa/s，在拉伸屈服后，試驗速率可增加到不大于0.008s-1的應(yīng)變速率。隨著荷載的增加，試件被拉斷的荷載，即為最大荷載。

3.3 加強(qiáng)數(shù)據(jù)和試驗檢測環(huán)境的管理

試驗檢測得到的數(shù)據(jù)，屬于判斷材料質(zhì)量的依據(jù)。在獲得測定數(shù)據(jù)后，應(yīng)對數(shù)據(jù)加以處理和審核，同時，做好日期核對，以此使測試結(jié)果的時效性得到保證。同時，還應(yīng)確保測試數(shù)據(jù)完整無遺漏。在核對階段，還應(yīng)遵循下述原則：①基于實際情況，對失真數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和記錄。②設(shè)置臺賬，同時采取紙質(zhì)和電子相結(jié)合的記錄方式，避免數(shù)據(jù)遺失所引發(fā)的問題。

此外，為保證測試結(jié)果的精確性，應(yīng)做好環(huán)境管理，使其保持在標(biāo)準(zhǔn)管理的狀態(tài)，為檢測工作的開展，創(chuàng)造有利條件。試驗環(huán)境涉及內(nèi)容較多，如實驗室面積、水電設(shè)施等[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，在高速公路工程中，混凝土材料質(zhì)量決定了工程整體質(zhì)量，故建議施工單位在材料進(jìn)場前，需要采取行之有效的措施進(jìn)行檢測，確保水泥、摻合料、外加劑等材料與要求相符，在此基礎(chǔ)上，還要做好混凝土配比設(shè)計，并加強(qiáng)質(zhì)量管控，從根本上杜絕質(zhì)量隱患。