楊 剛

山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司,山東 濰坊 261071

0 引言

市政路橋工程的建筑材料包括鋼筋、碎石、砂、水泥、砂漿、混凝土等,材料檢測(cè)的質(zhì)量直接影響工程質(zhì)量。在各類原材料的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收階段,應(yīng)根據(jù)技術(shù)規(guī)范檢驗(yàn)其性能,如鋼筋的伸縮性、彎曲性和質(zhì)量偏差等進(jìn)行檢測(cè);進(jìn)入施工階段,應(yīng)檢測(cè)混凝土的抗壓強(qiáng)度、坍落度、密度等性能參數(shù),以提高施工材料的整體質(zhì)量,降低隱患發(fā)生的概率。本文基于某市政路橋工程,分析了影響材料質(zhì)量檢測(cè)的因素,并以混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)和瀝青密度檢測(cè)為例,提出了材料質(zhì)量檢測(cè)的詳細(xì)步驟,可為相關(guān)工作的開(kāi)展提供實(shí)踐參考。

1 某市政路橋工程概況

某市政公路橋梁的上部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T型梁,跨徑組合為8 m×20 m,每跨T型梁數(shù)量為12片,采用C30混凝土進(jìn)行澆筑。橋面設(shè)計(jì)為雙向四車道,寬度達(dá)到28.0 m,載荷水平為汽-20、掛-100,橫向組成包括人行道、非機(jī)動(dòng)車道、機(jī)動(dòng)車道、分隔線、機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道,各部分的寬度為3.0、3.0、7.5、1.0、7.5、3.0、3.0 m。在T型梁下部設(shè)置樁柱式橋墩,每排5根,單樁直徑為100 cm。

2 建筑材料的分類及質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容

2.1 施工材料的分類

根據(jù)案例市政路橋工程的設(shè)計(jì)方案,其橋梁施工原材料包括水泥、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑、鋼筋、瀝青混凝土。主筋采用HRB335鋼筋,箍筋設(shè)計(jì)為Q235鋼筋,瀝青混凝土用于橋面鋪裝。C30混凝土的設(shè)計(jì)配比如表1所示。

表1 混凝土簡(jiǎn)支T型梁C30混凝土設(shè)計(jì)配比

2.2 施工材料質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目

為保證橋梁工程的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和施工質(zhì)量,在施工之前必須按照工程技術(shù)規(guī)范檢驗(yàn)各類原材料和混凝土的性能,各類材料的檢測(cè)內(nèi)容如表2所示。

表2 施工材料檢測(cè)項(xiàng)目

3 建筑材料檢測(cè)質(zhì)量的影響因素

3.1 標(biāo)準(zhǔn)試件的制備與養(yǎng)護(hù)

水泥、砂漿、混凝土的檢驗(yàn)內(nèi)容和方法具有一定的相似性,需要制作標(biāo)準(zhǔn)試件,并進(jìn)行充分的養(yǎng)護(hù),待試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度之后,再開(kāi)展抗壓、抗折、凝結(jié)時(shí)間等試驗(yàn)內(nèi)容[1]。如果試件制作不規(guī)范、養(yǎng)護(hù)不到位、加荷方法不正確,材料檢驗(yàn)的結(jié)果將會(huì)受到影響。

3.2 檢測(cè)環(huán)境

施工材料的應(yīng)用與環(huán)境因素存在密切的聯(lián)系:制備砂漿、混凝土?xí)r,應(yīng)保證其含水率;混凝土澆筑施工對(duì)環(huán)境溫度和濕度也提出了一定的要求,如果溫度過(guò)低,有可能引起混凝土凍脹,溫度過(guò)高時(shí)容易造成水分流失,影響配比。因此,在檢驗(yàn)施工材料的性能時(shí),應(yīng)保證良好的環(huán)境條件。以砂漿強(qiáng)度檢驗(yàn)為例,根據(jù)相關(guān)規(guī)范,環(huán)境溫度應(yīng)達(dá)到18～22 ℃,環(huán)境相對(duì)濕度應(yīng)達(dá)到50%,否則會(huì)影響檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。

3.3 材料取樣

在砂、碎石、鋼筋等材料的性能檢驗(yàn)中,要求檢驗(yàn)人員對(duì)材料進(jìn)行取樣,如果取樣方法不規(guī)范、取樣結(jié)果不具代表性、取樣數(shù)量不足,都會(huì)影響材料檢驗(yàn)的效果。例如,在碎石的顆粒級(jí)配、泥塊含量、不規(guī)則顆粒含量檢測(cè)中,規(guī)定了最少取樣量,如果取樣數(shù)量不足量,將影響檢測(cè)結(jié)果的可靠性。

4 路橋工程建筑材料質(zhì)量檢測(cè)措施

鑒于案例路橋工程所用建筑材料較多,文章篇幅有限,本文以混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)和瀝青密度檢測(cè)為例,從嚴(yán)格制作試件、加強(qiáng)材料取樣的規(guī)范性以及落實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法等方面闡述控制檢測(cè)質(zhì)量的舉措。

4.1 混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)

4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)試件制作

在進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中,制作了150 mm×150 mm×150 mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)試件,能夠較為準(zhǔn)確地反映混凝土在實(shí)際應(yīng)用中的抗壓能力。由于需要測(cè)試混凝土軸心抗壓強(qiáng)度,以及靜力受壓彈性模量的試驗(yàn),除了立方體試件,還制作了150 mm×150 mm×300 mm的棱柱體標(biāo)準(zhǔn)試件,這種試件形狀的設(shè)計(jì)考慮了試驗(yàn)的特定要求,能夠更好地模擬混凝土在實(shí)際工程中受力的情況。

在制備混凝土試件時(shí),每層混凝土的厚度通?？刂圃?0 mm,并同步進(jìn)行振搗操作,通過(guò)振搗排除混凝土中的氣泡以及多余的水分,確保混凝土在試件模具中均勻分布和密實(shí)。當(dāng)進(jìn)行上層混凝土的振搗時(shí),應(yīng)將振搗棒插入下層混凝土30 mm,以確保2層混凝土之間的良好結(jié)合。每10 000 mm2的混凝土截面應(yīng)至少振搗12次,以保證混凝土的整體均勻性和密實(shí)性。

在完成試件制備工序后,需要對(duì)試件進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)齡期為28 d,齡期的允許偏差見(jiàn)表3,務(wù)必確?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

表3 混凝土試件制作養(yǎng)護(hù)齡期允許偏差

4.1.2 試驗(yàn)方法及結(jié)果

完成試件制作之后,將其安裝并固定在壓力試驗(yàn)機(jī)上,操作時(shí)必須確保試驗(yàn)機(jī)的承壓板調(diào)整得當(dāng),上下公差、平行度公差分別小于0.04、0.05 mm,避免因設(shè)備問(wèn)題導(dǎo)致的數(shù)據(jù)偏差。

接下來(lái)需要按照0.3～1.0 MPa/s的速度連續(xù)均勻地向試件施加壓力,制備的C30混凝土試塊檢測(cè)中,加荷速度要設(shè)置在0.5～0.8 MPa/s。需要注意的是,該階段的加載速度應(yīng)根據(jù)具體的工程要求以及材料特性來(lái)靈活控制,這樣既能保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行,又能避免因加載速度過(guò)快或過(guò)慢而對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。當(dāng)混凝土試件在壓力作用下發(fā)生破壞時(shí),研究人員記錄下此時(shí)的載荷值,記為F,同時(shí),測(cè)量試件的承壓面積A。通過(guò)這2個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算出試件的抗壓強(qiáng)度為F/A。此外,為了確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,通常應(yīng)進(jìn)行多次試驗(yàn),并取多次試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為最終的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。

本次研究中,使用同批次的試件,對(duì)C30混凝土試塊進(jìn)行了3種類型的抗壓強(qiáng)度檢測(cè),并分別進(jìn)行了3次不同的項(xiàng)目檢測(cè),避免因個(gè)體差異或偶然因素導(dǎo)致出現(xiàn)誤差的情況,其結(jié)果如表4所示。

表4 C30混凝土試塊強(qiáng)度檢測(cè)統(tǒng)計(jì) 單位:MPa

從表4中可以看出,3種類型的C30混凝土試塊抗壓強(qiáng)度數(shù)值均達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)。其中,全部試塊的平均抗壓強(qiáng)度大于等于35.3 MPa,28 d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊的平均抗壓強(qiáng)度大于等于36.2 MPa,同條件養(yǎng)護(hù)試塊的平均抗壓強(qiáng)度為大于等于34.5 MPa。這些數(shù)值均高于C30混凝土的抗壓強(qiáng)度等級(jí)要求,表明該工程混凝土結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度方面具有較高的保證。進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊和同條件養(yǎng)護(hù)試塊的抗壓強(qiáng)度數(shù)值相差不大,說(shuō)明該工程在混凝土施工過(guò)程中,對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)的控制較為到位,沒(méi)有出現(xiàn)明顯的養(yǎng)護(hù)不足或過(guò)度養(yǎng)護(hù)的情況,有助于保證混凝土結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

4.2 瀝青密度檢測(cè)

4.2.1 檢測(cè)方法及計(jì)算方法

該橋梁工程的路面以密集配瀝青混凝土鋪筑而成,其檢測(cè)內(nèi)容包括密度、抗剪強(qiáng)度、單軸壓縮試驗(yàn)等。試驗(yàn)之前應(yīng)獲取試件,可在路面鋪筑時(shí)切割作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的材料,或者在室內(nèi)制作試件。

本次檢測(cè)采用表干法,待試件表面徹底干燥之后,稱取其質(zhì)量,記為ma,保持溢流箱水箱溫度,控制在25 ℃左右,偏差不超過(guò)0.5 ℃[3]。將網(wǎng)籃掛在試驗(yàn)裝置上,浸入溢流水箱,待天平調(diào)平、復(fù)零后,再將干燥的瀝青混凝土試件放置在網(wǎng)籃中,200～230 s后,取出試件,重新稱取質(zhì)量,記為mw。取出試件之后,使用毛巾將其表面的水分擦干,使其達(dá)到表干程度,稱取此時(shí)的質(zhì)量,記為mf。模試件的毛體積相對(duì)密度計(jì)算方法如下。

(1)

式中:γf為試件的毛體積相對(duì)密度;ma為干燥試件的空中質(zhì)量;mw為試件的水中質(zhì)量;試件的表干質(zhì)量記為mf。將試件的毛體積密度記為ρf,則該指標(biāo)的計(jì)算方法如下。

(2)

式中:ρw為25 ℃時(shí)水的密度,取值為0.977 1 g/cm3。

4.2.2 檢測(cè)過(guò)程及結(jié)果

對(duì)該橋梁工程路面進(jìn)行鉆芯取樣10個(gè)。試驗(yàn)使用儀器設(shè)備為靜水天平,廠家為上海良平儀器儀表有限公司,型號(hào)YP50001,經(jīng)檢定合格,準(zhǔn)確度為Ⅲ級(jí),最大允許誤差為±0.1 g[4]。經(jīng)試驗(yàn),10 個(gè)芯樣的空氣中質(zhì)量、表干質(zhì)量、水中質(zhì)量及毛體積相對(duì)密度各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

表5 毛體積密度試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)檢測(cè)結(jié)果可知,該工程10個(gè)瀝青混凝土試塊的毛體積密度試驗(yàn)結(jié)果中,毛體積密度平均值為(2.153±0.004) g/cm3,滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

路橋工程施工中需要使用的建筑材料種類較多,其中混凝土、瀝青是最為常見(jiàn)材料,基于某市政路橋工程,本文重點(diǎn)對(duì)這2種材料的檢測(cè)方法進(jìn)行總結(jié)分析,明確工程施工質(zhì)量,客觀判定施工結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)研究表明,該工程所用材料和施工結(jié)果均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。