摘要 為了研究公路工程中水泥混凝土原材料的質(zhì)量與工程性能，文章首先闡述了水泥、骨料、水、外加劑等原材料的性能標(biāo)準(zhǔn)和要求，然后探討了不同原材料質(zhì)量對(duì)水泥混凝土性能的影響，以及環(huán)境因素和操作技術(shù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，采用標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)檢測(cè)方法，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析與評(píng)價(jià)，提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制策略，為保證公路工程質(zhì)量提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞 公路工程；水泥混凝土；原材料；試驗(yàn)檢測(cè)；質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào) U415.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）07-0148-03

0 引言

在公路工程中，水泥混凝土作為主要施工材料，其質(zhì)量直接關(guān)系到道路的路用性能和經(jīng)濟(jì)性。由于水泥混凝土性能受原材料質(zhì)量的影響較為顯著，因此對(duì)原材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)至關(guān)重要。

1 水泥混凝土原材料類(lèi)型及性能要求

水泥混凝土的主要原材料包括水泥、骨料、水和外加劑，每種材料需滿(mǎn)足特定的性能標(biāo)準(zhǔn)和要求。

1.1 水泥

水泥作為混凝土的主要黏結(jié)劑，其質(zhì)量直接關(guān)系到混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、耐久性和穩(wěn)定性[1]。水泥的化學(xué)成分，尤其硅酸鹽含量對(duì)其性能有顯著影響。水泥強(qiáng)度等級(jí)是其在標(biāo)準(zhǔn)固化時(shí)間后能達(dá)到的最小壓縮強(qiáng)度，是確保結(jié)構(gòu)承載能力和安全性的保證。此外，水泥的穩(wěn)定性包括收縮性和膨脹特性，也是評(píng)價(jià)水泥適用性的重要因素，收縮和膨脹過(guò)大的水泥都會(huì)導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，影響結(jié)構(gòu)完整性。因此，選擇合適的水泥類(lèi)型和等級(jí)，根據(jù)《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2023）對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，是確保公路工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。

1.2 骨料

骨料作為水泥混凝土的主要組成部分，分為粗骨料和細(xì)骨料。在骨料選擇和使用中，其物理性質(zhì)是主要考量因素。首先，粒徑對(duì)混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度有直接影響，需要根據(jù)具體工程要求來(lái)確定。其次，骨料的形狀和表面紋理（如圓滑或棱角分明）會(huì)影響混凝土的工作性和抗裂性能，骨料還需具備良好的抗風(fēng)化和抗化學(xué)侵蝕能力，其性能指標(biāo)要求具體見(jiàn)表1。

1.3 水

水作為混合其他原材料的媒介，對(duì)混凝土的工作性和最終強(qiáng)度有重要影響?；炷烈笫褂眉儍舻乃缓}分和有機(jī)物等有害物質(zhì)，以避免腐蝕鋼筋或影響凝結(jié)。此外，水的溫度、堿度等也是重要考慮因素，在混凝土制備過(guò)程中對(duì)水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保其符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 外加劑

外加劑是根據(jù)混凝土的特定需求優(yōu)化其流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間和耐久性等特性，常見(jiàn)的外加劑包括減水劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑等[2]，外加劑的選擇需符合特定的化學(xué)和物理性能標(biāo)準(zhǔn)。

2 水泥混凝土原材料性能的影響因素

水泥混凝土原材料的性能對(duì)混凝土的最終質(zhì)量和性能有著顯著影響。

2.1 原材料質(zhì)量

水泥混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性主要由水泥的化學(xué)成分和強(qiáng)度等級(jí)決定[3]，不同類(lèi)型和牌號(hào)的水泥具有不同的硅酸鹽、鋁酸鹽和鐵酸鹽含量，這些化學(xué)成分決定了水泥的水化反應(yīng)速率和最終強(qiáng)度，不同強(qiáng)度等級(jí)的水泥則決定了混凝土的承載能力和使用壽命。骨料的粒徑和形狀對(duì)混凝土的工作性和強(qiáng)度具有重要影響，粗骨料的選擇會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和抗壓強(qiáng)度，而細(xì)骨料則對(duì)流動(dòng)性和抗裂性能有顯著影響。水作為混合原材料的介質(zhì)，其純凈度和化學(xué)性質(zhì)對(duì)混凝土的品質(zhì)至關(guān)重要，高純凈度水可以避免混凝土的化學(xué)反應(yīng)和劣化，確保結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。外加劑的選擇和配比是調(diào)整混凝土性能的重要手段，減水劑可提高混凝土的流動(dòng)性，早強(qiáng)劑可加速凝結(jié)，而緩凝劑可延緩凝結(jié)時(shí)間。

2.2 環(huán)境因素

環(huán)境條件，特別是溫度、濕度和風(fēng)速，對(duì)水泥混凝土的性能有顯著影響。溫度直接影響水泥的水化速率，高溫環(huán)境下水化速率加快，導(dǎo)致混凝土更快硬化，從而影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性；而低溫會(huì)延緩水泥的水化反應(yīng)，進(jìn)而延遲混凝土的硬化過(guò)程。濕度對(duì)混凝土中水分的蒸發(fā)和保持有直接影響，濕度過(guò)低可能導(dǎo)致混凝土水分過(guò)快蒸發(fā)，影響其養(yǎng)護(hù)過(guò)程和干縮性能。風(fēng)速則通過(guò)加速水分蒸發(fā)作用影響混凝土，尤其是在混凝土初凝階段，高風(fēng)速可能導(dǎo)致表面過(guò)早干燥，從而影響混凝土的整體質(zhì)量和抗裂性能。

2.3 操作技術(shù)

在混凝土的制備、混合、澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)等過(guò)程中，要確保所有原材料均勻混合，澆筑時(shí)必須確?；炷猎谀＞咧芯鶆蚍植?，振搗過(guò)程通過(guò)去除混凝土中的空氣泡，增加混凝土的密實(shí)度和均勻性。在養(yǎng)護(hù)階段，適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸仁谴_?；炷吝_(dá)到所需強(qiáng)度和耐久性的關(guān)鍵。

3 水泥混凝土原材料試驗(yàn)檢測(cè)方法

3.1 水泥檢測(cè)方法

在水泥的檢測(cè)方法中，化學(xué)成分分析、強(qiáng)度測(cè)試和穩(wěn)定性評(píng)估是關(guān)鍵步驟。在化學(xué)成分分析中，檢測(cè)方法主要有X射線(xiàn)熒光光譜分析和化學(xué)滴定，用于測(cè)定水泥中的硅酸、鋁酸、鐵酸鹽等化學(xué)成分[4]。X射線(xiàn)熒光光譜分析依賴(lài)于元素特有的X射線(xiàn)熒光定量分析水泥中的元素含量，而化學(xué)滴定則通過(guò)反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)測(cè)量特定化學(xué)物質(zhì)的濃度。在強(qiáng)度測(cè)試中，首先將配比嚴(yán)格控制的水泥砂漿固化在標(biāo)準(zhǔn)尺寸的模具中，然后在7 d養(yǎng)生固化期后，采用壓力機(jī)對(duì)試件施加壓力，直至試件破壞。通過(guò)測(cè)量破壞時(shí)試件所承受的最大壓力，評(píng)定水泥的強(qiáng)度等級(jí)。在穩(wěn)定性評(píng)估中，采用勒沙特利耳膨脹儀測(cè)定水泥的體積穩(wěn)定性，通過(guò)測(cè)量水泥樣品在水化過(guò)程中的膨脹率，確保水泥在實(shí)際使用中不會(huì)因不良膨脹而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

3.2 骨料檢測(cè)方法

骨料檢測(cè)主要包括粒徑分析、形狀和表面紋理評(píng)估以及強(qiáng)度和耐久性測(cè)試。粒徑分析是通過(guò)篩分試驗(yàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)對(duì)骨料進(jìn)行篩選，分離出不同粒徑的骨料，從而確定骨料的級(jí)配，即粒徑的大小范圍和分布，確保其滿(mǎn)足混凝土設(shè)計(jì)要求；形狀和表面紋理評(píng)估是通過(guò)視覺(jué)和手感檢查，以及形狀指數(shù)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行，用以評(píng)估骨料的幾何特性，包括其形狀（如圓形、角形、扁平或針狀）和表面粗糙度。在骨料強(qiáng)度和耐久性測(cè)試中，通常采用洛氏硬度計(jì)和長(zhǎng)期浸泡試驗(yàn)評(píng)估，洛氏硬度計(jì)用于測(cè)定骨料的硬度，衡量骨料能否承受混凝土中應(yīng)力，長(zhǎng)期浸泡試驗(yàn)則用以評(píng)估骨料在水中的耐久性，測(cè)試其在長(zhǎng)期暴露于水分環(huán)境下是否容易發(fā)生化學(xué)或物理變化[5]。

3.3 水質(zhì)檢測(cè)方法

在水質(zhì)檢測(cè)中，pH值測(cè)試是確保水酸堿平衡的重要環(huán)節(jié)，適宜的pH值有助于防止混凝土中的化學(xué)反應(yīng)失衡，酸性或堿性過(guò)強(qiáng)的水則可能會(huì)損害混凝土中的水泥基質(zhì)，影響其結(jié)構(gòu)完整性，也可能加速鋼筋的腐蝕，降低混凝土結(jié)構(gòu)的整體耐久性和安全性。硬度測(cè)試通常是評(píng)估水中的鈣鎂離子含量，過(guò)硬的水會(huì)促進(jìn)鋼筋的腐蝕過(guò)程，降低混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)，硬水還可能干擾混凝土中水泥的正常水化反應(yīng)，影響混凝土的凝結(jié)和硬化過(guò)程，進(jìn)而降低混凝土的整體性能和耐久性，有機(jī)物和鹽分測(cè)試可以確保水中不含有害物質(zhì)。

3.4 外加劑檢測(cè)方法

外加劑檢測(cè)方法主要包括化學(xué)穩(wěn)定性測(cè)試和對(duì)混凝土性能的影響測(cè)試?；瘜W(xué)穩(wěn)定性測(cè)試是通過(guò)化學(xué)分析方法確保外加劑成分的穩(wěn)定性，避免與水泥或其他混凝土材料發(fā)生不良反應(yīng)，涉及多種化學(xué)和物理分析技術(shù)，如光譜分析、色譜分析和熱分析等，用于全面評(píng)估外加劑的化學(xué)穩(wěn)定性和兼容性[6]，如圖1所示，（a）、（b）分別為某外加劑1 500倍和8 000倍下的SEM成像圖。通過(guò)這些測(cè)試，可以確保外加劑在長(zhǎng)期儲(chǔ)存和使用過(guò)程中保持化學(xué)性質(zhì)的一致性，且在與水泥混合時(shí)不會(huì)引發(fā)化學(xué)變化或產(chǎn)生有害物質(zhì)。對(duì)混凝土性能的影響測(cè)試關(guān)鍵在于評(píng)估外加劑對(duì)混凝土特性的具體影響，包括流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度。流動(dòng)性測(cè)試通過(guò)坍落度試驗(yàn)來(lái)評(píng)估混凝土的可操作性，確保其易于澆筑和成型。凝結(jié)時(shí)間測(cè)試通過(guò)維卡特針試驗(yàn)來(lái)確定外加劑對(duì)混凝土凝結(jié)速率的具體影響。強(qiáng)度測(cè)試通過(guò)壓力試驗(yàn)機(jī)對(duì)固化后的混凝土試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)量混凝土的最終承載能力。

4 水泥混凝土原材料質(zhì)量控制策略

4.1 完善原材料檢測(cè)方案

為提高公路工程中水泥混凝土原材料的檢測(cè)效率，施工單位應(yīng)制定針對(duì)性的檢測(cè)方案，綜合考慮以往施工經(jīng)驗(yàn)及當(dāng)前項(xiàng)目需求，包括選擇同一生產(chǎn)廠家和批次的原材料，減少質(zhì)量波動(dòng)。同時(shí)，根據(jù)公路建設(shè)規(guī)范，委托專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的材料檢測(cè)，關(guān)注檢測(cè)重點(diǎn)的調(diào)整。采用高級(jí)檢測(cè)設(shè)備和信息技術(shù)，對(duì)材料進(jìn)行分類(lèi)和質(zhì)量分析，確保檢測(cè)全面有效。最終，形成全面的質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，為施工提供準(zhǔn)確參考。此外，還要重視專(zhuān)業(yè)檢測(cè)的引入和技術(shù)的運(yùn)用。試驗(yàn)檢測(cè)流程如圖2所示。

4.2 建立采購(gòu)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

為確保水泥混凝土原材料的質(zhì)量，需建立嚴(yán)格的采購(gòu)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。首先，制定詳細(xì)的原材料規(guī)范，包括水泥的化學(xué)成分和強(qiáng)度等級(jí)、骨料的粒徑和形狀、水的純凈度、外加劑的化學(xué)穩(wěn)定性等。其次，與供應(yīng)商簽訂質(zhì)量協(xié)議，確保提供的原材料符合規(guī)范。然后，實(shí)施到貨檢驗(yàn)程序，對(duì)每批原材料進(jìn)行抽樣測(cè)試，驗(yàn)證其質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的材料實(shí)施退貨或更換，確保所有用于生產(chǎn)的原材料都達(dá)到要求，建立原材料質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)，記錄供應(yīng)商信息、到貨日期、檢驗(yàn)結(jié)果等，以便于質(zhì)量追溯。

4.3 定期質(zhì)量檢測(cè)

在水泥混凝土原材料的定期質(zhì)量檢測(cè)方面，重點(diǎn)是確保原材料持續(xù)滿(mǎn)足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。定期對(duì)水泥進(jìn)行化學(xué)成分和強(qiáng)度等級(jí)測(cè)試，以監(jiān)測(cè)其一致性。骨料的粒徑、形狀和耐久性也需定期檢測(cè)，以保持混凝土的質(zhì)量和性能。對(duì)用水進(jìn)行pH值、硬度和雜質(zhì)含量的定期測(cè)試，確保水質(zhì)不會(huì)影響混凝土的質(zhì)量和鋼筋的耐蝕性。外加劑的化學(xué)穩(wěn)定性和對(duì)混凝土性能的影響也應(yīng)定期檢查，以維持混凝土的優(yōu)良性能。

4.4 采用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備

在水泥混凝土原材料質(zhì)量控制中，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備是提高檢測(cè)準(zhǔn)確性和效率的關(guān)鍵。例如，使用自動(dòng)化的化學(xué)分析儀器，如高性能液相色譜儀（HPLC）和X射線(xiàn)熒光光譜儀，可以快速且準(zhǔn)確地評(píng)估水泥和外加劑的化學(xué)成分。先進(jìn)的壓力和彎曲測(cè)試設(shè)備能精確測(cè)量水泥砂漿和混凝土的力學(xué)性能，數(shù)字化的粒徑分析設(shè)備能夠提高骨料粒徑和形狀評(píng)估的準(zhǔn)確性和效率。環(huán)境模擬設(shè)備如溫濕度控制室，用于模擬不同條件下的混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程，確?；炷猎诟鞣N環(huán)境下的性能。

5 結(jié)語(yǔ)

該文主要探討了水泥混凝土原材料的質(zhì)量控制優(yōu)化策略，從確立嚴(yán)格的原材料采購(gòu)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，到進(jìn)行定期的質(zhì)量檢測(cè)，包括化學(xué)成分分析、強(qiáng)度測(cè)試和穩(wěn)定性評(píng)估，詳細(xì)闡述了保證原材料質(zhì)量的方法。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)了環(huán)境因素和操作技術(shù)對(duì)原材料性能的影響，如溫度、濕度和施工技巧。最后，提出采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備以提高檢測(cè)準(zhǔn)確性和效率，確?；炷廉a(chǎn)品的整體質(zhì)量和性能。

參考文獻(xiàn)

[1]李文泉. 公路工程水泥混凝土原材料試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究[J]. 運(yùn)輸經(jīng)理世界， 2022（33）： 142-144.

[2]張廣. 公路工程水泥混凝土原材料的試驗(yàn)檢測(cè)及質(zhì)量控制[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)， 2023（10）： 213-215.

[3]李佳佳. 公路工程水泥混凝土原材料的試驗(yàn)檢測(cè)及質(zhì)量控制[J]. 甘肅科技縱橫， 2022（4）： 51-53.

[4]宋鑫. 公路工程水泥混凝土原材料的試驗(yàn)檢測(cè)方法[J]. 江蘇建材， 2023（5）： 30-31.

[5]王麗萍. 公路水泥混凝土原材料的試驗(yàn)檢測(cè)及質(zhì)量控制[J]. 交通世界， 2023（8）： 100-102+105.

[6]黃光祥. 公路工程水泥混凝土原材料的試驗(yàn)檢測(cè)及質(zhì)量控制[J]. 低碳世界， 2023（7）： 163-165.