現(xiàn)代化道路橋梁工程施工原材料試驗檢測工藝探究

摘 要：施工原材料質(zhì)量對道路橋梁工程的結(jié)構(gòu)安全、耐久性及服役壽命至關重要，傳統(tǒng)檢測手段存在諸多缺陷。文章系統(tǒng)探討現(xiàn)代化檢測工藝在道路橋梁原材料質(zhì)量控制中的應用，分析鋼筋、混凝土、瀝青混合料、鋼結(jié)構(gòu)材料等的檢測指標，闡述智能化、無損、快速檢測技術的應用。構(gòu)建“五維立體化”材料進場檢驗流程和質(zhì)量控制體系，結(jié)合實際案例評估檢測工藝改進效果。研究表明，現(xiàn)代化檢測工藝優(yōu)勢顯著，智能化檢測提升鋼筋檢測效率并降低不合格率，無損檢測提高混凝土內(nèi)部缺陷檢出率，快速檢測大幅縮短檢測周期。

關鍵詞：道路橋梁工程 原材料檢測 智能化技術 無損檢測 快速檢測

1 緒論

施工原材料作為工程實體的核心組成部分，其質(zhì)量直接決定了道路橋梁的結(jié)構(gòu)安全、耐久性及服役壽命。據(jù)統(tǒng)計，我國每年因原材料質(zhì)量問題引發(fā)的工程事故占比達30%以上，劣質(zhì)材料導致的裂縫、鋼筋銹蝕、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等問題已成為制約工程品質(zhì)的關鍵因素。

文章立足工程實踐需求，系統(tǒng)探討現(xiàn)代化檢測工藝在道路橋梁原材料質(zhì)量控制中的應用模式。通過分析鋼筋、混凝土、瀝青混合料等關鍵材料的檢測指標，結(jié)合智能化檢測、無損檢測等先進技術，構(gòu)建覆蓋材料進場、過程控制、結(jié)果判定的全流程質(zhì)量管控體系。研究成果將為提升工程材料檢測的科學性與可靠性提供理論支撐，助力道路橋梁工程向精細化、智能化方向發(fā)展。

2 道路橋梁工程原材料分類與檢測指標

2.1 鋼筋材料檢測

鋼筋材料作為核心承重構(gòu)件，主要分為熱軋帶肋鋼筋（如HRB400E、HRB500E等抗震鋼筋）、光圓鋼筋（HPB300）、預應力鋼筋（鋼絞線、精軋螺紋鋼筋）及冷軋帶肋鋼筋（CRB600H）。其檢測需涵蓋力學性能（屈服強度、抗拉強度、伸長率）、工藝性能（冷彎及反向彎曲性能）、化學成分（碳當量、硫磷含量）及尺寸偏差，抗震鋼筋還需滿足強屈比≥1.25、超強比≤1.30等特殊指標。

2.2 混凝土材料檢測

混凝土材料作為工程主體，分為普通混凝土（C15-C60）、高性能混凝土（C60以上）、預應力混凝土及特殊混凝土（纖維混凝土等）。檢測內(nèi)容包括拌合物性能（坍落度、含氣量、凝結(jié)時間）、力學性能（7d/28d 抗壓強度、劈裂抗拉強度）及耐久性（抗凍性、抗?jié)B性、氯離子擴散系數(shù)），高性能混凝土還需檢測電通量、收縮率等指標。

2.3 瀝青混合料檢測

根據(jù)級配設計與功能需求，主要分為三類典型結(jié)構(gòu)：密級配瀝青混凝土（AC）以連續(xù)級配礦料與瀝青結(jié)合形成密實結(jié)構(gòu)，適用于高等級公路面層；瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）通過間斷級配形成骨架-密實結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和抗滑性能；升級配排水式磨耗層（OGFC）則采用大孔隙率設計，可迅速排除路面積水并降低噪聲。

針對不同類型瀝青混合料，需開展多維度性能檢測。物理力學指標方面，馬歇爾穩(wěn)定度（≥8kN）與流值（2～4mm）反映材料的抗變形能力，空隙率（AC型3%～5%、SMA型3%～4%、OGFC型18%～22%）直接影響耐久性與排水功能，礦料間隙率（VMA）和瀝青飽和度（VFA）則體現(xiàn)材料組成的合理性。功能性檢測包括：車轍試驗動穩(wěn)定度（≥3000次/mm）評估高溫抗車轍能力，低溫彎曲試驗破壞應變（≥2000με）表征抗開裂性能，水穩(wěn)定性通過殘留穩(wěn)定度（≥85%）和凍融劈裂強度比（≥80%）驗證材料在干濕循環(huán)下的黏結(jié)力保持能力。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)材料檢測

鋼結(jié)構(gòu)材料主要包括碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q235）、低合金高強度鋼（Q345、Q390）及耐候鋼，檢測指標涉及屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、冷彎性能及沖擊韌性（－20℃或－40℃沖擊功），焊接結(jié)構(gòu)用鋼還需檢測碳當量及焊接裂紋敏感性指數(shù)。特殊環(huán)境下使用的鋼材需增加抗腐蝕性能（如鹽霧試驗）或疲勞性能測試。

3 現(xiàn)代化試驗檢測工藝技術

3.1 智能化檢測技術應用

智能化檢測技術通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能與數(shù)字孿生技術的深度融合，構(gòu)建了全要素感知、全流程管控的新型檢測體系。在材料檢測領域，基于機器視覺的智能識別系統(tǒng)可自動完成鋼筋銹蝕等級評估與尺寸偏差測量，通過深度學習算法實現(xiàn)缺陷特征的精準識別。該系統(tǒng)采用YOLOv5目標檢測模型，可同時識別多種類型缺陷，并通過邊緣計算設備實現(xiàn)現(xiàn)場實時分析。

3.2 無損檢測技術

無損檢測技術通過多物理場耦合實現(xiàn)材料內(nèi)部性能的非破壞性評估。超聲波相控陣技術采用電子聚焦與動態(tài)掃描，可對混凝土結(jié)構(gòu)進行三維成像檢測，精準定位孔洞、裂縫等缺陷，檢測深度可達1.5米。沖擊回波法與空氣耦合超聲技術的聯(lián)合應用，可有效判別預應力管道壓漿飽滿度，通過分析應力波反射信號特征，實現(xiàn)缺陷類型的智能分類。電磁檢測技術在鋼筋檢測中展現(xiàn)獨特優(yōu)勢，脈沖渦流技術可穿透30mm厚混凝土保護層，獲取鋼筋直徑、位置及銹蝕率等參數(shù)。

3.3 快速檢測技術

快速檢測技術通過微型化設備與化學分析方法創(chuàng)新，顯著縮短檢測周期?；赬射線熒光光譜的手持式分析儀可在5分鐘內(nèi)完成材料化學成分定性分析，支持多元素同時檢測；微型X射線衍射儀實現(xiàn)骨料礦物組成的快速鑒定，檢測時間從傳統(tǒng)方法的24小時縮短至1小時。微流控芯片技術在混凝土耐久性檢測中取得突破，通過微通道內(nèi)的電遷移實驗，可將氯離子遷移系數(shù)檢測周期從28天壓縮至24小時。表面增強拉曼光譜技術實現(xiàn)瀝青老化程度的現(xiàn)場快速評估，通過特征峰強度變化定量分析羰基指數(shù)；離子色譜法可在15分鐘內(nèi)完成外加劑中Na+、K+、SO42-等離子濃度檢測，為精準控制外加劑摻量提供數(shù)據(jù)支持。

4 試驗檢測流程與質(zhì)量控制體系

4.1 材料進場檢驗流程

材料進場檢驗遵循“五維立體化”管控模式，通過智能設備與標準化流程實現(xiàn)全要素質(zhì)量把控。首先通過區(qū)塊鏈技術核驗材料出廠合格證與檢測報告的真實性，運用AI視覺識別系統(tǒng)自動分級評估鋼筋銹蝕程度（按GB/T 1499.2-2018標準分為A-E級），同步采用激光測徑儀測量鋼筋尺寸偏差。對于瀝青混合料，使用近紅外光譜儀快速檢測針入度、軟化點等關鍵指標，檢測結(jié)果與標準值偏差超過±5%時啟動雙倍抽樣復檢。抽樣過程嚴格遵循GB/T2828.1-2012標準，抽樣比例不低于5%且不少于3個批次，樣品經(jīng)唯一性編碼后通過冷鏈運輸至第三方檢測機構(gòu)。檢測數(shù)據(jù)實時上傳至工程管理平臺，生成包含材料溯源信息、檢測項目、判定結(jié)果的數(shù)字化質(zhì)量檔案。對于外觀質(zhì)量不合格率超過10%的批次，執(zhí)行整批次退場處理，并將供應商質(zhì)量數(shù)據(jù)納入信用評價體系，連續(xù)兩次不合格的供應商將被列入黑名單。

4.2 檢測結(jié)果分析與判定

實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

從檢測數(shù)據(jù)看，20%粉煤灰摻量組的氯離子擴散系數(shù)分別為1.85×10-12m2/s、1.78×10-12m2/s

和1.92×10-12m2/s，呈現(xiàn)正態(tài)分布特征。其中HPC-02的最小值與HPC-03的最大值相差0.14×10-12m2/s，表明該配合比下混凝土密實度均勻性較好。當摻量增加至25%時，擴散系數(shù)顯著上升至2.28×10-12m2/s、2.35×10-12m2/s

和2.19×10-12m2/s，最大值較20%摻量組提高22.4%，說明粉煤灰摻量過大會導致混凝土孔隙率增加。通過對比HPC-04與HPC-05的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，相同配合比下擴散系數(shù)仍存在0.07×10-12m2/s的差異，與試件成型時的振搗工藝有關。統(tǒng)計分析顯示，20%摻量組平均值為1.85×10-12m2/s，標準差0.07×10-12m2/s，變異系數(shù)3.8%；25%摻量組平均值2.27×10-12m2/s，

標準差0.09×10-12m2/s，變異系數(shù)4.0%，均滿足GB/T50082-2009的精度要求。

5 案例分析與工程應用

5.1 某橋梁工程原材料檢測實例

某大型跨海橋梁工程，主橋為雙塔雙索面斜拉橋，全長約2.5公里，是連接兩岸交通的關鍵樞紐。該工程對原材料質(zhì)量要求極高，因為其處于海洋環(huán)境，需承受強風、海浪、海水侵蝕等惡劣條件。在施工前期，對各類原材料進行了嚴格且全面的檢測。

針對HRB400E鋼筋，采用傳統(tǒng)的拉伸試驗和彎曲試驗進行力學性能檢測。從多批次鋼筋中隨機抽取樣本，按照相關標準進行操作。部分批次鋼筋的屈服強度檢測結(jié)果在420-450MPa之間波動，抗拉強度在560-590MPa之間，伸長率大多在18%-22%范圍內(nèi)。對鋼筋的重量偏差進行檢測，發(fā)現(xiàn)個別批次的重量偏差超出了規(guī)范允許的±4%范圍，達到了±5%。

對于混凝土原材料，檢測項目涵蓋了水泥的安定性、強度，骨料的級配、含泥量，以及外加劑的性能等。水泥的安定性檢測采用雷氏法，部分水泥樣品的雷氏夾膨脹值在4-6mm之間，個別接近規(guī)范上限5mm。骨料含泥量檢測顯示，部分細骨料含泥量達到了3%，超過了規(guī)范要求的不大于2%。

5.2 檢測工藝改進效果評估

從表2數(shù)據(jù)可以看出，智能化檢測技術在鋼筋檢測方面有顯著優(yōu)勢。在屈服強度、抗拉強度和伸長率指標上，智能化檢測得到的平均結(jié)果更接近標準要求的上限，說明其檢測結(jié)果更為準確和可靠。傳統(tǒng)檢測工藝下，重量偏差的不合格率達到3%，而智能化檢測將其降低至0.5%，大大提高了鋼筋質(zhì)量的檢測精度。

在混凝土內(nèi)部缺陷檢測中，傳統(tǒng)檢測方法存在諸多局限性。傳統(tǒng)超聲檢測的檢測深度僅為30cm，最小可檢測缺陷尺寸為10mm，缺陷定位誤差達到±5mm，漏檢率高達15%，且檢測時間需要4小時。而智能化超聲相控陣檢測將檢測深度提高到50cm，最小可檢測缺陷尺寸縮小至5mm，缺陷定位誤差降低到±2mm，漏檢率降至3%，檢測時間縮短至1小時。沖擊回波-紅外熱成像聯(lián)合檢測效果更為顯著，檢測深度達到40cm，最小可檢測缺陷尺寸僅為3mm，缺陷定位誤差為±1mm，漏檢率低至1%，檢測時間僅需0.5小時。

6 結(jié)論

研究通過系統(tǒng)分析與工程實踐驗證，明確了現(xiàn)代化檢測工藝在道路橋梁原材料質(zhì)量控制中的核心作用。數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)檢測手段在效率與精度上存在顯著局限性，而智能化檢測技術通過物聯(lián)網(wǎng)與AI算法融合，使鋼筋檢測效率提升250%、重量偏差不合格率從3%降至0.5%，混凝土坍落度檢測標準差收窄53%；無損檢測技術通過多物理場耦合，將混凝土內(nèi)部缺陷檢出率從65%提升至82%，最小可測缺陷尺寸縮小67%；快速檢測技術將氯離子擴散系數(shù)檢測周期從28天壓縮至24小時，瀝青老化檢測時間減少90%。某跨海大橋工程應用顯示，檢測工藝改進使材料不合格率從4.7%降至1.9%，施工質(zhì)量投訴減少68%，混凝土耐久性提升25%，預計延長結(jié)構(gòu)壽命12年。研究結(jié)果證實，智能化、無損化、快速化檢測技術的協(xié)同應用，可實現(xiàn)從材料進場到工程服役的全生命周期質(zhì)量管控，為交通基礎設施安全提供可靠保障。

基金項目：基于集料微觀特征的瀝青混合料性能研究，項目編號：2022-14。

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