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【摘要】道路橋梁工程的抗環(huán)境腐蝕作用日益受到建筑行業(yè)的重視,而其從本質(zhì)上而言是由工程材料質(zhì)量決定的。當(dāng)前質(zhì)量檢測的重心更多傾向于材料的強(qiáng)度檢測,而在其耐久性方面則有所欠缺,有鑒于此,本文討論了道路橋梁工程材料質(zhì)量檢測的重要性。
【關(guān)鍵詞】道路橋梁工程;材料質(zhì)量檢測;抗腐蝕性;耐久性;優(yōu)化策略
引言
道路橋梁工程建設(shè)完成后,在長期的使用過程中,各類外部因素會(huì)對(duì)其使用性能及使用壽命造成影響。這就對(duì)其抗腐蝕性能提出了較高要求,現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與相關(guān)施工規(guī)范,更多關(guān)注的是工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及其荷載能力,側(cè)重于其安全性與適用性,而對(duì)其在建成投入使用后的各類因素造成的性能及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下視不足。尤其是環(huán)境因素在長期使用過程中造成材料性能的降低,進(jìn)而造成混凝土結(jié)構(gòu)性能下降是造成工程整體使用功能性減弱的主要原因。這就對(duì)原材料的質(zhì)量提出了更高要求,高質(zhì)量的原材料在環(huán)境作用下可以較長年限的保證其使用性能,保障其構(gòu)造的混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,增強(qiáng)道路橋梁工程的抗腐蝕性能。
1道路橋梁工程抗腐蝕性能
道路橋梁工程的抗腐蝕性能主要由混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān),環(huán)境作用對(duì)于混凝土的腐蝕首先在表層進(jìn)行,損傷其截面或是表面混凝土材料強(qiáng)度性能,進(jìn)而損傷內(nèi)部結(jié)構(gòu),造成鋼筋銹蝕等,劣質(zhì)混凝土材料的存在會(huì)加速這個(gè)過程,尤其是和易性差的材料組成的混凝土,其密實(shí)度不足,使環(huán)境作用等外部因素可以乘隙而入,而有害物質(zhì)如氯離子等含量超標(biāo),也會(huì)加速混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕。道路橋梁工程抗腐蝕性能不足,一方面導(dǎo)致維修保養(yǎng)的成本增加,另一方面也會(huì)很大程度上降低工程的使用壽命,縮短重復(fù)建設(shè)周期,造成資源浪費(fèi)。
2道路橋梁工程材料檢測的重要性
2.1水泥對(duì)混凝土性能的影響
水泥是混凝土的主要構(gòu)成材料,其質(zhì)量直接決定了混凝土材料的性能。水泥的水化熱是混凝土結(jié)構(gòu)成型過程中形成結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因,劣質(zhì)的水泥不僅強(qiáng)度性能較差,而且其與其它配料的相容性差,形成較大的混凝土結(jié)構(gòu)缺陷,在后續(xù)使用中,環(huán)境對(duì)其侵蝕作用更為明顯,結(jié)構(gòu)上的裂縫為外部因素提供了入侵通道。
2.2骨料對(duì)混凝土性能的影響
骨料作為混凝土強(qiáng)度結(jié)構(gòu)及耐久性構(gòu)造的重要材料,其泥沙含量、堅(jiān)固性、化學(xué)物質(zhì)含量、級(jí)配、抗壓強(qiáng)度、吸水性等都對(duì)混凝土性能產(chǎn)生重要的影響。骨料中的粗集料在吸水后其強(qiáng)度和性能會(huì)存在一定程度的變化,不合適的骨料類型會(huì)降低骨料抗壓強(qiáng)度,形成混凝土內(nèi)部細(xì)微裂縫,在長期使用過程中發(fā)展為大裂縫,降低混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。未清理干凈的骨料使用過程中,如果有害物質(zhì)超標(biāo),會(huì)對(duì)混凝土組成材料之間的物理化學(xué)作用造成不利影響,使的配比出現(xiàn)錯(cuò)誤,降低混凝土質(zhì)量水平。
2.3外加劑對(duì)混凝土性能的影響
化學(xué)外加劑是提升混凝土性能的重要物質(zhì)。如減水劑等,可以很大程度上降低混凝土澆筑、成型過程中的水化放熱,對(duì)溫度裂縫的形成起到良好的抑制作用;阻銹劑則可以對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)的銹蝕起到保護(hù)作用,引氣劑、混凝劑、膨脹劑等都可以一定程度上改善混凝土的性能,提升其環(huán)境耐受力。但是,各種外加劑中的化學(xué)成分之間也會(huì)存在有沖突情況,如果不進(jìn)行兼容性測定,外加劑的添加可能起到相反的作用,同時(shí)外加劑中的氯離子含量如果不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),也會(huì)導(dǎo)致混凝土耐久性的下降。
2.4摻合料對(duì)混凝土性能的影響
以摻粉煤灰為例說明摻混合料對(duì)混凝土性能的影響。在拌制混凝土過程中加入粉煤灰,對(duì)混凝土膠結(jié)材級(jí)配能夠起到較好的改良作用,因?yàn)榛炷恋墓羌苡纱旨?xì)集料構(gòu)成,其物理結(jié)構(gòu)中存在空隙,水泥顆粒則填充在這些縫隙中,因?yàn)樗囝w粒仍舊呈現(xiàn)不規(guī)則狀態(tài),其組成的結(jié)構(gòu)中仍舊留有較小的空隙,而粉煤灰的粒徑更小,摻入后可以進(jìn)一步填充這些縫隙,由此可以對(duì)混凝土體系的顆粒級(jí)配起到很好的優(yōu)化效果。該過程釋放原有該空隙中的水,提升混凝土體系自由水含量,從而提高混凝土和易性。從另一個(gè)角度而言,粉煤灰的使用降低了水泥用量,對(duì)水化熱的產(chǎn)生起到一定程度上的抑制作用,同時(shí)其可以延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間,使得放熱的過程更為緩慢,避免了急劇溫度變化導(dǎo)致的劇烈形變,對(duì)混泥土裂縫尤其是大體積混凝土裂縫的產(chǎn)生起到良好的制約作用。除此之外,空隙的減少提升混凝土的密實(shí)度,減少混凝土膨脹并對(duì)水化反應(yīng)起到促進(jìn)作用,由此提升混凝土抗?jié)B性能、抗腐蝕性能以及耐久性。總而言之,材料是混凝土質(zhì)量的基本保證,也是其耐久性和抗腐蝕能力的基礎(chǔ)性能保障,優(yōu)質(zhì)的材料才能保障混凝土的性能,進(jìn)而保障道路橋梁工程的質(zhì)量,進(jìn)行材料檢測的重要性不言而喻。目前而言,因?yàn)椴牧腺|(zhì)量的檢測更為偏向于荷載強(qiáng)度性能的保障,而一定程度上忽視了材料耐久性方面的檢測,實(shí)質(zhì)上,這兩者之間并沒有嚴(yán)格的沖突。下文將在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)上,提出強(qiáng)化材料耐久性能檢測的優(yōu)化策略。
3道路橋梁工程質(zhì)量檢測的優(yōu)化策略
3.1水泥質(zhì)量檢測優(yōu)化策略
所用水泥質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥(強(qiáng)度≥42.5級(jí))。為保證其耐久性,立窯水泥是不允許選用的,同時(shí)要選用緩凝、低水化熱及適度C3A含量的水泥,檢測中,水泥中C3A含量滿足在6~12%之間的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于環(huán)境作用等級(jí)為D、E、F,水泥中C3A含量不宜超過8%;所用水泥的氯離子含量應(yīng)低于0.06%,總堿量應(yīng)低于0.6%。
3.2集料質(zhì)量檢測優(yōu)化策略
集料檢測時(shí)除應(yīng)符合現(xiàn)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的一般技術(shù)要求。必須對(duì)堿集料的潛在活性進(jìn)行檢測,要求活性集料不會(huì)產(chǎn)生堿和集料堿的化學(xué)反應(yīng);粗集料含泥量在0.7%以下,泥塊含量在0.25%以下;細(xì)集料含泥量不超過1.0%,泥塊含量則應(yīng)不超過0.5%。堅(jiān)固性試驗(yàn)結(jié)果質(zhì)量損失應(yīng)小于10%(粗集料)和5%(細(xì)集料)。細(xì)集料一般選用優(yōu)質(zhì)河砂,云母檢測含量在2%以下,細(xì)度模數(shù)(Mx)分為:粗砂Mx=3.7~3.1,中砂Mx=3.0~2.3,細(xì)砂Mx=2.2~1.6;在混凝土配制時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮砂的細(xì)度模數(shù)和級(jí)配情況,不得使用細(xì)砂,顆粒級(jí)配應(yīng)滿足Ⅱ區(qū)級(jí)配要求;粗集料檢測:①要求達(dá)到級(jí)配要求,因通常采用碎石即卵石等,應(yīng)對(duì)其壓碎指標(biāo)進(jìn)行檢測,要求在10%以下,針片狀顆粒所占比例應(yīng)小于7%;②要進(jìn)行有害物質(zhì)檢測,硫化物含量要求在0.5%以下;③堆積密度要求在1500kg/m3以上,致密性石子則要求在1600kg/m3以上;④粒徑的檢測,最大粒徑小于1/4結(jié)構(gòu)物最小尺寸,同時(shí)應(yīng)小于結(jié)構(gòu)鋼筋最小凈距的3/4及保護(hù)層2/3,耐久性混凝土的粗集料最大粒徑還不應(yīng)超過25mm;⑤按照《公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》檢測粗集料來源巖體抗壓強(qiáng)度,其強(qiáng)度應(yīng)在混凝土強(qiáng)度的兩倍以上。
3.3外加劑質(zhì)量檢測優(yōu)化策略
所采用的化學(xué)外加劑,要由相關(guān)部門依據(jù)《混凝土外加劑》相關(guān)規(guī)定嚴(yán)格檢驗(yàn)并出具合格證,使用前復(fù)驗(yàn)效果,使用時(shí)應(yīng)符合產(chǎn)品說明及《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》。結(jié)合化學(xué)外加劑自身特點(diǎn)及使用目的,分析其經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)條件選擇品種后,再依據(jù)具體狀況進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)整摻量,檢驗(yàn)其實(shí)用性能。配制耐久性混凝土所用的化學(xué)外加劑及其使用尚應(yīng)符合如下要求:①各種化學(xué)外加劑應(yīng)具備推薦摻量及相應(yīng)減水率等重要信息的廠家配套相關(guān)說明書。包括主要成分化學(xué)名稱等基本信息,含堿量以及氯離子含量等基本參數(shù)。同時(shí)應(yīng)有注意事項(xiàng)說明,包括超量或欠量使用時(shí)的有害影響、摻和方法和使用說明等;②配制耐久性混凝土所用的外加劑減水率應(yīng)至少達(dá)到20%;③當(dāng)混合使用多類外加劑時(shí),進(jìn)行相容性檢測;④氯離子含量檢測中需滿足混凝土中膠凝材料總重的0.01%以下的技術(shù)要求。
3.4拌合物質(zhì)量檢測優(yōu)化策略
混凝土拌合物中總堿量及氯離子總量在質(zhì)量檢測中應(yīng)予以嚴(yán)格控制。總堿量一般應(yīng)在3.0kg/m3以下;其中的水溶氯離子總量,潮濕或半潮濕環(huán)境條件下,檢測結(jié)果應(yīng)在膠凝材料重量的0.2%以下;干燥條件下檢測結(jié)果則應(yīng)在0.3%以下;其他氯鹽環(huán)境下,如海水、除冰鹽等,則應(yīng)在0.1%以下;預(yù)應(yīng)力混凝土檢測要求需要更高,應(yīng)達(dá)至0.06%以下的檢測標(biāo)準(zhǔn)。此外,混凝土強(qiáng)度評(píng)定驗(yàn)收應(yīng)分批進(jìn)行,同一驗(yàn)收批的混凝土應(yīng)由強(qiáng)度等級(jí)相同、配合比和生產(chǎn)工藝基本相同的混凝土組成,對(duì)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件宜按分項(xiàng)工程劃分;對(duì)于有抗氯子滲透要求的混凝土,則應(yīng)在現(xiàn)場制作成型混凝土試件,委托有資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)檢測抗氯離子滲透指標(biāo),以評(píng)價(jià)混凝土的耐久性指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求。
4結(jié)束語
道路橋梁工程是城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施,在人們的工作生活中發(fā)揮著重要的作用,其在長期使用中的安全性必須得到充分的保障。因此,其抗環(huán)境腐蝕能力及耐久性需要建設(shè)者予以足夠的重視,要做好相關(guān)工作,就要從源頭上的材料質(zhì)量做起,注重材料質(zhì)量性能的檢測,在傳統(tǒng)材料強(qiáng)度性能的要求上,增加對(duì)材料耐久性能的關(guān)注度,并采取有效措施,從而在不斷的實(shí)踐工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn),改進(jìn)方法,提高道路橋梁工程較長時(shí)間周期內(nèi)的使用性能。
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作者:謝信友 單位:廈門合誠工程檢測有限公司