公路工程水泥試驗(yàn)檢測中常見細(xì)節(jié)問題分析

摘 要：水泥是公路工程建設(shè)中所使用的重要材料，水泥質(zhì)量會(huì)直接影響公路工程質(zhì)量水平，因此要對水泥質(zhì)量進(jìn)行測試和檢驗(yàn)，評估水泥質(zhì)量是否符合施工要求。水泥試驗(yàn)檢測項(xiàng)目較多，要點(diǎn)復(fù)雜，極其容易出現(xiàn)問題?；诖?，對公路工程水泥試驗(yàn)檢測中常見細(xì)節(jié)問題和注意要點(diǎn)進(jìn)行分析，以期為水泥試驗(yàn)檢測提供參考。

關(guān)鍵詞：公路工程；水泥試驗(yàn)檢測；細(xì)節(jié)問題

0 引言

公路工程使用時(shí)間過久，會(huì)造成病害問題頻發(fā)，影響行車舒適性以及安全性，為此加強(qiáng)公路工程建設(shè)質(zhì)量管控十分重要。水泥作為主要原材料之一，在使用之前需要進(jìn)行一系列的測試和檢驗(yàn)，要求其各項(xiàng)指標(biāo)均符合施工設(shè)計(jì)，為公路工程建設(shè)打下良好基礎(chǔ)，提升工程建設(shè)性能。

1 公路工程水泥試驗(yàn)檢測難點(diǎn)及其應(yīng)對措施

1.1 檢測指標(biāo)不全面

在水泥試驗(yàn)檢測中，如果不重視試驗(yàn)檢測的必要性，就會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)檢測過程中的檢測指標(biāo)并不全面。如果在檢測中，不重視比表面積、凝結(jié)時(shí)間、安定性等指標(biāo)的檢測，就難以針對水泥的整體質(zhì)量進(jìn)行評估。

為了能夠細(xì)化檢測指標(biāo)，應(yīng)當(dāng)重視對檢測標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行建設(shè)，通過加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的方式為水泥測試檢驗(yàn)提供基礎(chǔ)，讓相關(guān)人員能夠明確水泥測試檢驗(yàn)的具體指標(biāo)[1]。

1.2 檢測管理不規(guī)范

在進(jìn)行檢測過程中缺少規(guī)范化的管理機(jī)制，對于檢驗(yàn)的步驟環(huán)節(jié)要求較少，會(huì)影響檢驗(yàn)質(zhì)量，導(dǎo)致水泥試驗(yàn)檢測過程中頻繁出現(xiàn)各類細(xì)節(jié)問題。例如，在檢驗(yàn)時(shí)缺少完善的管理制度和責(zé)任制度，試驗(yàn)環(huán)境不合格，影響了試驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)性。在進(jìn)行試驗(yàn)測試時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視加快實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，打造標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)機(jī)制和環(huán)境，以此來滿足水泥試驗(yàn)檢測要求。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)需要設(shè)置規(guī)范化的制度內(nèi)容，明確不同的責(zé)任制度來安排和管理分工，要求不同人員負(fù)責(zé)不同試驗(yàn)環(huán)節(jié)，盡可能避免失誤問題的出現(xiàn)。

2 公路工程水泥試驗(yàn)檢測細(xì)節(jié)要點(diǎn)

2.1 水泥細(xì)度檢驗(yàn)

2.1.1 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備

普通硅酸鹽水泥是公路工程中常用的水泥類型，該種類型水泥細(xì)度檢驗(yàn)通常選擇比表面積試驗(yàn)檢測，具體是指對單位質(zhì)量下水泥粉末總表面積數(shù)據(jù)進(jìn)行測驗(yàn)，要求比表面積控制在350～400 m2/kg。試驗(yàn)設(shè)備包括烘干箱、天平、秒表、方孔篩、透氣儀等。

2.1.2 檢驗(yàn)步驟和注意要點(diǎn)

取出已知比表面積、密度的標(biāo)準(zhǔn)粉末倒出后進(jìn)行攪拌，取100 g進(jìn)行烘干，控制溫度在105～115℃，1 h后冷卻，放入到密封瓶內(nèi)部，搖晃振碎試樣，靜置2 min 后進(jìn)行攪拌。利用0.9 mm方孔篩篩選水泥試樣，放入烘干箱內(nèi)，放置在干燥器內(nèi)進(jìn)行冷卻。將穿孔板放在透氣圓筒突緣位置，邊緣保持壓緊，按照0.001 g的精確度確定水泥用量，保持水泥面平臺(tái)，放入濾紙進(jìn)行振搗。將帶有試料層的透氣圓筒和壓力計(jì)進(jìn)行連接，將空氣抽出，當(dāng)壓力計(jì)內(nèi)液面上升到擴(kuò)大部下部時(shí)將閥門及時(shí)關(guān)閉，在凹月面下降的第1刻線的時(shí)候進(jìn)行計(jì)時(shí)，繼續(xù)下降到達(dá)第2條刻線時(shí)停止計(jì)時(shí)，記錄時(shí)間數(shù)據(jù)、試驗(yàn)溫度。根據(jù)已知比表面積的標(biāo)準(zhǔn)粉末測得的液面下落時(shí)間以及測時(shí)的空氣粘度進(jìn)行比表面積計(jì)算。

2.2 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量測定

2.2.1 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備

水泥漿稠度、水泥凝結(jié)速度以及水泥安定性聯(lián)系緊密。每種水泥都存在標(biāo)準(zhǔn)稠度指標(biāo)，需要通過不斷的試驗(yàn)檢測明確不同類型水泥漿稠度用水量，為后續(xù)水泥應(yīng)用提供精準(zhǔn)的用水量標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量主要采取標(biāo)準(zhǔn)法進(jìn)行測試，試桿進(jìn)入凈漿且與底板之間的距離需要控制在5～7 mm，即（6±1） mm便達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度，此時(shí)在拌合時(shí)使用的水量即為標(biāo)準(zhǔn)用水量[2]。如果選擇代用法實(shí)施測試標(biāo)準(zhǔn)稠度，用水量的確定需要根據(jù)試錐下沉量進(jìn)行測定。當(dāng)下沉26～30 mm時(shí)，對用水量進(jìn)行分析，該結(jié)果即為標(biāo)準(zhǔn)用水量。水泥凈漿攪拌機(jī)、微卡儀是主要的檢驗(yàn)設(shè)備。

2.2.2 檢驗(yàn)步驟和注意要點(diǎn)

在試驗(yàn)前需要將攪拌機(jī)的外部和內(nèi)部進(jìn)行仔細(xì)擦拭，在攪拌鍋內(nèi)部放入適量水，等待5～10 min后放入水泥，初始加入量為500 g。在進(jìn)行拌合過程中，需要將攪拌機(jī)調(diào)整到低速狀態(tài)，在持續(xù)2 min后停止攪拌，及時(shí)對攪拌機(jī)內(nèi)壁的水泥進(jìn)行清理，并再次放入攪拌鍋內(nèi)部，調(diào)整到高速狀態(tài)繼續(xù)攪拌2 min。

在攪拌結(jié)束后，將水泥漿放入到試驗(yàn)?zāi)＞邇?nèi)，使用小刀針對水泥進(jìn)行持續(xù)振搗，刮除其他的多余漿液。水泥漿磨平處理后在微卡儀上方放置模具、地板，要求試桿和漿液平面間保持完全接觸。將螺栓擰緊后將其松開，按照垂直方向在水泥漿內(nèi)插入試桿，當(dāng)試桿不再下沉或者持續(xù)下沉30 s之后，測量試桿以及底板之間的距離。測試過程中，需要注意微卡儀帶有金屬棒，要求金屬棒能夠進(jìn)行自由滑動(dòng)。在對下沉深度進(jìn)行檢測時(shí)，要在漿體成型之后盡快進(jìn)行測試，避免水泥凝結(jié)影響檢驗(yàn)結(jié)果。

2.3 水泥凝結(jié)時(shí)間檢驗(yàn)

2.3.1 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備

水泥凝結(jié)時(shí)間檢驗(yàn)需要針對初凝和終凝兩項(xiàng)時(shí)間進(jìn)行測定，與標(biāo)準(zhǔn)凝結(jié)時(shí)間實(shí)施對比分析，評估水泥材料凝結(jié)時(shí)間是否和施工設(shè)計(jì)要求保持一致。

水泥類型的不同使其凝結(jié)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)存在一定差異，普通硅酸鹽水泥是公路工程中最常用的水泥類型，初凝和終凝時(shí)間分別要在45 min以上、6.5 h以內(nèi)。檢驗(yàn)中除去量水器、天平等基礎(chǔ)設(shè)備外，還需要準(zhǔn)備測定儀、溫度養(yǎng)護(hù)箱，防止溫度給水泥凝結(jié)帶來影響。

2.3.2 檢驗(yàn)步驟和注意要點(diǎn)

在測試前需要先準(zhǔn)備好試驗(yàn)樣本，將其放入模具內(nèi)，保證試模裝滿，隨后針對試模進(jìn)行振動(dòng)并放入溫度養(yǎng)護(hù)箱的內(nèi)部，將水泥放入水內(nèi)后開始記錄時(shí)間，此時(shí)即為凝結(jié)時(shí)間起始數(shù)值。

溫度養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)需要持續(xù)對試件實(shí)施養(yǎng)護(hù)干預(yù)，而且試針需要直接和水泥漿的外表面接觸，擰緊螺釘后即可松開。要求試針保持垂直狀態(tài)并放入水泥漿內(nèi)部，對試針不再下沉之后的對應(yīng)讀數(shù)和持續(xù)下沉?xí)r間進(jìn)行記錄。應(yīng)在初凝狀態(tài)形成之前，每間隔5 min進(jìn)行一次數(shù)據(jù)測定，試針和底板距離為（4±1） mm時(shí)，經(jīng)過的時(shí)間便為水泥的初凝時(shí)間。

明確水泥初凝時(shí)間后，取下試模并進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)角度為180°，之后再次放入溫度養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)部。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)評估是否要到達(dá)終凝時(shí)間，如果即將到達(dá)，為了保證測試的精準(zhǔn)度應(yīng)當(dāng)每間隔15 min進(jìn)行一次測定，試針下沉到達(dá)試體內(nèi)部0.5 mm的位置時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間代表終凝時(shí)間。

在檢驗(yàn)測試開始前需要對試件進(jìn)行調(diào)整，要求其和玻璃板保持直接接觸，校對指針，指針需要精準(zhǔn)對向零點(diǎn)。試針在下沉過程中應(yīng)當(dāng)保持自由下落，并且和試模內(nèi)壁保持一定距離，一般情況下間距設(shè)定為10 mm。在完成測定后，需要避免試針進(jìn)入到原孔內(nèi)，及時(shí)擦拭試針，保證外部干凈。將試模放入溫度養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)部時(shí)，應(yīng)防止養(yǎng)護(hù)箱隨意振動(dòng)。在水泥凝結(jié)后，需要立即實(shí)施測試和檢驗(yàn)，要求檢驗(yàn)兩次，兩次檢驗(yàn)結(jié)果一致，便認(rèn)為水泥凝結(jié)狀態(tài)較為理想。

2.4 水泥安定性檢驗(yàn)

2.4.1 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備

安定性檢驗(yàn)主要是對試樣在沸煮后，對其外部形狀和體積所出現(xiàn)的變化進(jìn)行測定。如果安定性檢驗(yàn)結(jié)果不合格，會(huì)直接影響水泥的性能。在后期公路工程使用過程中，容易出現(xiàn)各類病害問題。

水泥安定性體現(xiàn)了水泥在凝結(jié)硬化時(shí)體積所出現(xiàn)的變化，如果體積變化不均勻會(huì)使水泥出現(xiàn)各種不安定現(xiàn)象，例如松脆、龜裂等，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)崩潰的問題。沸煮法是最為常用的安定性檢驗(yàn)方法，其操作較為簡單。如果在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)安定性檢驗(yàn)結(jié)果存在出入或者差距，可以利用雷氏夾法進(jìn)行實(shí)際檢測，并將該種方法的檢測結(jié)果作為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。在檢驗(yàn)過程中，雷氏夾、沸煮箱為主要檢驗(yàn)設(shè)備，配備攪拌機(jī)和濕熱養(yǎng)護(hù)箱，利用專門測定膨脹值的儀器對水泥體積出現(xiàn)的變化進(jìn)行檢測。

2.4.2 檢驗(yàn)步驟和注意要點(diǎn)

安定性檢驗(yàn)需要利用水泥試驗(yàn)檢測的其他結(jié)果，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量檢驗(yàn)結(jié)果選擇水量，將其和水泥凈漿進(jìn)行拌和。針對雷氏夾進(jìn)行提前校準(zhǔn)，保證檢驗(yàn)數(shù)值的準(zhǔn)確性，之后將其放在表面涂抹黃油玻璃板的上方。在試模內(nèi)部倒入水泥凈漿，通過小刀振搗的方式讓水泥凈漿保持密實(shí)狀態(tài)。每種水泥在測試時(shí)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備2個(gè)以上的試樣，放好后需要將玻璃板蓋好，利用濕熱養(yǎng)護(hù)箱實(shí)施養(yǎng)護(hù)管理。

在檢測前，調(diào)整濕熱養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)部的水位，在沸煮的過程中要求水沒過試件。在檢測過程中不能在中途加入其他水，因此在檢測前務(wù)必要保證水量的適宜性，要求在25～35 min內(nèi)可以達(dá)到煮沸的狀態(tài)。將雷氏夾取出后揭去玻璃板，對雷氏夾指針之間的距離，要求間距測量結(jié)果精確到0.5 mm。

測定間距后，將試件放入沸煮箱內(nèi)進(jìn)行持續(xù)加熱，要求0.5 h內(nèi)水可以達(dá)到沸騰的狀態(tài)，并讓水保持在恒溫狀態(tài)。在沸煮后放掉箱內(nèi)熱水，開啟箱蓋等待冷卻，當(dāng)其溫度到達(dá)室內(nèi)溫度后拿出時(shí)間，再次對雷氏夾指標(biāo)尖端的距離進(jìn)行測定。

2.5 水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)

2.5.1 強(qiáng)度判斷和檢測設(shè)備

水泥膠砂強(qiáng)度的檢測步驟較為煩瑣，在實(shí)際檢驗(yàn)中，需要針對不同階段的交叉抗壓強(qiáng)度以及抗折強(qiáng)度進(jìn)行測試，評估水泥強(qiáng)度的重要指標(biāo)。水泥強(qiáng)度如果無法達(dá)到預(yù)期要求，會(huì)使公路工程整體質(zhì)量存在隱患問題，為此務(wù)必保證水泥強(qiáng)度和施工設(shè)計(jì)要求一致。在試驗(yàn)過程中，需要使用到膠砂攪拌機(jī)、膠砂試模以及試體成型振實(shí)臺(tái)，并利用抗折、抗壓試驗(yàn)設(shè)備對抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.5.2 檢驗(yàn)步驟和注意要點(diǎn)

在檢驗(yàn)之前，需要提前準(zhǔn)備好膠砂，制備方式為將水泥、水和標(biāo)準(zhǔn)砂，三者配比比例為1：0.5：3，每一鍋膠砂可以完成3條試體的制備。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部溫度調(diào)整試驗(yàn)用具的溫度數(shù)值，并對天平精度、自動(dòng)滴管精度進(jìn)行校準(zhǔn)和核對，天平稱量、自動(dòng)滴管滴水量的精度誤差應(yīng)當(dāng)控制在1 g以內(nèi)。

在膠砂攪拌的過程中，需要提前針對攪拌機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行測試。先在攪拌鍋內(nèi)放入適量水和水泥，之后調(diào)整攪拌鍋的位置。在開啟攪拌鍋后需要先將其調(diào)整到低速狀態(tài)，持續(xù)攪拌30 s之后放入沙子。不同類型的砂應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理分裝，按照從粗到細(xì)的順序加入，一直持續(xù)到達(dá)到添加標(biāo)準(zhǔn)。在添加之后將攪拌機(jī)調(diào)整為高速狀態(tài)，同樣持續(xù)攪拌30 s，在停止攪拌后需要將葉片以及攪拌鍋內(nèi)的其他膠砂，通過刮拭的方式放入到攪拌鍋內(nèi)部，之后以高速狀態(tài)持續(xù)攪拌1 min即可。試驗(yàn)時(shí)要求保證攪拌時(shí)間準(zhǔn)確，時(shí)間誤差最多為1 s。

在膠砂制備結(jié)束后應(yīng)當(dāng)保證其可以在短時(shí)間成型，將空試模、模套放上振實(shí)臺(tái)，將攪拌鍋內(nèi)部膠砂放入到試模內(nèi)部，按照分層的方式倒入。第一層需要先放入300 g膠砂，將料層抹平之后進(jìn)行振實(shí)處理，振實(shí)次數(shù)為60次，隨后放入第二層膠砂，在抹平后再次振實(shí)，振實(shí)次數(shù)和第1次相同。

振實(shí)結(jié)束后，將膜套去除，及時(shí)取下試模。脫模之前應(yīng)當(dāng)將試模周圍其他殘留膠砂進(jìn)行完全清理，并放入濕箱內(nèi)實(shí)施養(yǎng)護(hù)，到達(dá)一定時(shí)間便可脫模。試件應(yīng)當(dāng)放在水內(nèi)實(shí)施養(yǎng)護(hù)，放置時(shí)應(yīng)當(dāng)要求刮平面朝向上方，且試件間距、表面水深均應(yīng)當(dāng)超過5 mm。

養(yǎng)護(hù)池只能對類型相同的試件實(shí)施養(yǎng)護(hù)處理，養(yǎng)護(hù)池內(nèi)應(yīng)當(dāng)先放滿自來水，要求在水位處于恒定狀態(tài)，因此在養(yǎng)護(hù)時(shí)需要定期加水，但是不能完全將水換掉。在正式進(jìn)行強(qiáng)度測定之前，需要將試件取出，并將試件上方的沉淀物進(jìn)行清理，在試件上再覆蓋濕布，起到保濕的作用。

在進(jìn)行抗折強(qiáng)度測定時(shí)，需要將試件放入到試驗(yàn)機(jī)上方，要求試件長軸以及圓柱保持垂直狀態(tài)。之后調(diào)整速度，要求豎直方向下荷載保持均勻分布，一直持續(xù)到棱柱體折斷。在試驗(yàn)過程中要求棱柱體處于濕潤狀態(tài)。在進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試時(shí)，主要針對棱柱體側(cè)面進(jìn)行測試，中心和壓板受壓中心之間的位置誤差應(yīng)當(dāng)控制在0.5 mm以內(nèi)，壓板表面棱柱體外露的長度應(yīng)當(dāng)控制在10 mm以內(nèi)，在強(qiáng)度測試時(shí)加合速度需要控制在2 000～2 600 N/s，一直持續(xù)到檢驗(yàn)柱體被破壞。在進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，要在試膜內(nèi)壁提前抹上一層隔離劑，在涂抹過程中也應(yīng)當(dāng)避免模型受損，并且不能將試模疊放在一起。

3 結(jié)束語

公路工程建設(shè)中水泥試驗(yàn)檢測所需的環(huán)節(jié)較多，在實(shí)際檢測工作中經(jīng)常出現(xiàn)檢測指標(biāo)不全面、檢測管理不規(guī)范的問題，需要進(jìn)一步加快檢測標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，滿足水泥試驗(yàn)檢測需求。水泥試驗(yàn)檢測中需要對細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、膠砂強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間以及安全性進(jìn)行細(xì)化檢驗(yàn)，明確檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)步驟，落實(shí)檢驗(yàn)要點(diǎn)提升試驗(yàn)檢測有效性。相關(guān)人員需要重視針對水泥試驗(yàn)檢測的過程進(jìn)行規(guī)范化管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測過程中的細(xì)節(jié)不標(biāo)準(zhǔn)問題，以此來細(xì)化水泥試驗(yàn)檢測流程。在檢測時(shí)也需要經(jīng)過多次試驗(yàn)，確保檢驗(yàn)結(jié)果不會(huì)有過多差錯(cuò)，確保水泥質(zhì)量符合相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)以及本次項(xiàng)目施工技術(shù)要求，提升水泥質(zhì)量水平。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2023-09-25

作者簡介：彭思遠(yuǎn)（1994—），男，四川內(nèi)江人，本科，研究方向：工地試驗(yàn)室常規(guī)試驗(yàn)檢測。