高速公路高性能混凝土試驗檢測分析

肖飛

【摘要】在我國社會經濟發展的推動下，高速公路工程建設規模不斷擴大，項目數量也越來越多，人們也愈加重視混凝土材料的性能。因此，需要深入分析高速公路高性能混凝土試驗檢測工作。首先概述其含義和特點，對影響其性能的因素進行探討，著重論述其試驗檢測方法，體現在和易性試驗、力學強度試驗和耐久性試驗等方面，旨可為同類工程提供借鑒參考。

【關鍵詞】高速公路;高性能混凝土;試驗檢測

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.14.041

引言：

現階段，在建筑工程施工過程中，混凝土是一種比較常見的施工材料，不僅易于成型，還具有良好的質量，較低的成本，在工程建設中發揮著重要的作用。將其應用在高速公路建設中，應不斷提高混凝土質量，通過對其進行試驗檢測，深入了解高性能混凝土的特點，為工程建設奠定良好的基礎。

1、高性能混凝土的含義與特點

1.1高性能混凝土的含義

高性能混凝土是一種新型高科技混凝土，在不改變原材料的情況下，使用普通的生產工藝，也能生產出滿足力學性能的構件，并且耐久性良好，體積穩定性高、工作性也比較高。在設計高性能混凝土時，主要基于耐久性進行，根據周圍的環境，結合各方面影響因素，合理設計耐久性指標，選擇優質材料，有效控制水膠比，在采用礦物摻合料的基礎上，融入外加劑，保障混凝土性能滿足質量要求。高性能混凝土的原材料主要有水泥和外加劑等，其中最重要的材料就是水泥，直接關系著高性能混凝土的質量。而高性能混凝土的各項性能，主要取決于集料的形狀和強度。礦物摻合料可以提高凝膠材料的性能，優化其結構，外加劑可以通過減少水灰比，增強混凝土強度。在制作高性能混凝土時，需要使用大量膠凝材料，對其質量有著較高的要求，所以在實際選用該材料的過程中，要有效掌控其質量。在選擇骨料時，應注意其種類、有害物質含量和集配等，保障其質量符合施工要求，才能控制高性能混凝土的耐久性與和易性等。

1.2高性能混凝土的特點

高性能混凝土主要具有以下特點：

（1）工作性能高。在對混凝土工作性能進行評價時，主要的參數依據是混凝土拌合物的和易性。高性能混凝土具有良好的和易性，主要由于其水膠比小，比較容易控制塌落度，具有良好的保水性能，難以出現骨料離析的情況。所以其具有良好的工作性能，可以確?；炷猎诓话l生泌水現象的基礎上，具有良好的流動性能。

（2）力學性能高。一般情況下，混凝土的力學性能包括彈性模量和抗壓強度等?；炷吝@種材料具有不均勻性，很多因素都會對其力學性能產生影響，特別是水灰比，高性能混凝土在摻加高效減水劑的情況下，不僅能夠增強力學性能，也能節約水泥用量。

（3）耐久性高?；炷恋哪途眯灾饕侵冈陂L期的工作狀態下，混凝土能夠不受外部環境的影響，一直保持結構性能。該指標包含耐腐蝕性和抗滲性等。其中耐腐蝕性是指混凝土抵抗鹽和酸等腐蝕的能力，腐蝕會碳化混凝土的保護層，降低其周圍的堿度，降低混凝土的耐久性?？節B性是指混凝土在受到水壓作用時，能夠有效抵抗浸透。對于高性能混凝土而言，由于結合使用了礦物摻合料和高效減水劑，使其內部空隙減少，促進其耐久性的提升。

（4）體積穩定性高。若混凝土的體積穩定性比較差，很容易由于收縮產生裂紋，導致其耐久性降低。一般的混凝土會發生收縮或溫度變形。高性能混凝土由于使用水泥量較少，所以后期硬化過程中收縮變形也比較輕微。

2、高性能混凝土性能影響因素

2.1鋼筋保護層

在高速公路工程建設的過程中，施工質量也會對混凝土的耐久性產生影響，特別是鋼筋保護層中，混凝土材料越厚，使用壽命越長，具有良好的使用耐久度。在實際施工過程中，相關施工人員要想提升混凝土材料施工質量，可以合理增加鋼筋保護層。這種方法不僅施工便捷，沒有安全隱患，也具有良好的經濟性。施工人員在設定混凝土施工厚度時，應根據公路實際情況，準確確定其厚度，以免由于過厚出現裂縫現象，影響鋼筋材料。

2.2水膠比

在普通的混凝土材料中，一旦其水膠比接近最低值，會增加材料密實度，影響其使用性能。因此，在制備高性能混凝土材料時，需根據工程實際情況，不斷優化混凝土材料性能，合理控制水膠比，增強混凝土材料的抗腐蝕性，確保能夠滿足整體施工質量要求。

2.3路面防水性能

在高速公路施工過程中，相關施工單位應積極配合管理單位，做好公路路面防水工作，提高路面防水性能。有效處理路面施工中存在的問題，提高其排水性能，增強路面的壓實程度，滿足當前施工需求。

3、高速公路高性能混凝土試驗檢測

3.1配合比試驗

3.1.1材料選擇

（1）對膠凝材料的選擇，這對高性能混凝土配置具有重要的作用，應結合實際施工特點，合理進行選擇。在選擇水泥材料時，應選擇普通硅酸鹽水泥，保障其強度符合要求。為了防止水泥結構物出現裂縫，應在選擇強度時，盡量選擇較低強度的水泥。在選擇粉煤灰時，應優先選擇Ⅰ級，最少其三大指標中有兩項符合Ⅰ級標準。同時，應降低水灰比，以免加快混凝土碳化的速度。在實際使用粉煤灰的過程中，應確保其摻量少于30%。在選擇?；郀t礦煤渣時，確保其等級超過S95以上。不管是粉煤灰的摻量，還是礦渣粉的摻量，都應根據試驗結果確定，確保其符合規范要求。

（2）骨料的選擇。在選擇骨料前，應先確定混凝土的耐久性，了解其物理性能，有效控制骨料粒徑以及堿活性組分含量[1]。另外，在選擇骨料時，應注意機制砂的選擇，并對其進行全面檢測，確保其與施工標準要求相一致。為了降低混凝土泵送的阻力，可以對碎石的形狀進行調整。

（3）高性能減水劑的選擇。在高性能混凝土中，存在大量的礦物摻和料，導致混凝土水膠比下降，所以需要使用高性能減水劑，確?；炷临|量符合施工要求。在融入混凝土前，應合理進行配比，確保其能夠有效提升混凝土性能。

3.1.2配合比設計

在對高性能混凝土進行配合比設計時，應根據其強度等級，結合實際使用部位，設計不同的方案。在有效控制水灰比的基礎上，提高骨料振實堆積密度，減少水泥漿使用量。在實際施工過程中，要合理控制單位用水量，一般在160kg-175kg之間。在設計時，應盡量采用體積法或采用質量法。

3.2和易性試驗

3.2.1影響和易性的因素

影響新拌混凝土和易性的因素主要包含組成材料的影響和環境因素的影響。其中組成材料主要包括以下幾點：

（1）水灰比的影響。在混凝土拌合物中，一旦確定水泥漿總量，其稠度主要取決于水灰比。水灰比小，混凝土拌合物難以密實成型，流動性較差。反之混凝土比較稀，保水性較差，但流動性比較好，容易產生離析現象。只有水灰比合適的情況下，才能確?；炷涟韬衔锬軌蛎軐嵆尚?，并比較均勻，具有優良的耐久性。因此，在實際施工過程中，應合理控制水灰比，科學增減用水量[2]。

（2）水泥漿數量的影響。一旦水灰比確定，水泥漿過多，會降低混凝土的保水性，產生泌水現象，降低其耐久性。若水泥漿過少，不能完全填充集料間隙，就會導致混凝土黏聚性較差。因此，應根據流動性要求，合理控制水泥漿數量。

（3）砂率的影響。即混凝土砂石中砂所占的比例。砂率大，混凝土拌合物具有較強的稠度，影響其流動性，砂率小，則會降低混凝土拌合物的流動性，降低其保水性和流動性。因此，應合理確定砂率值，以保障混凝土拌合物具有良好的保水性和流動性。環境因素的影響主要表現在溫度方面，隨著溫度的升高，會加快水分蒸發的速度，混凝土的塌落度損失增加。此外，在配合比設計相同的情況下，相較于人工拌和的方式，機械拌和的塌落度更大。

3.2.2試驗方法

準備好塌落度試驗儀（如圖1所示），按照試驗流程規范開展試驗。在實際試驗的過程中，需要先檢測黏聚性，使用搗棒對拌合物側面進行敲擊，觀察拌合物塌落速度，若比較慢，則說明其具有良好的黏聚性，若塌落速度較快，則說明混凝土黏聚性較差。然后需對其保水性進行檢測，在提起塌落度筒的過程中，觀察混凝土底部是否流出大量水分，若有，說明其保水性較差，若沒有，則說明混凝土具有良好的保水性[3]。

3.2.3試驗結果分析

選取多組高性能混凝土樣品，對其塌落度進行分析。所有樣品的平均塌落度數值為207mm，標準差為7.66mm。通過上述分析可知，其保水性和黏聚性皆滿足要求。這些混凝土樣品由于生產初期對其原材料質量采取有效的控制措施，并科學優化其配比，所以均具有良好的和易性，質量比較高。

3.3泌水率試驗

混凝土在運輸和泵送的過程中，會產生拌合水和集料分層的問題，即泌水現象。水膠比越大，越容易出現這種現象，主要因為水膠比越大，其中的自由水越多，進而延長水泥水化的時間。同時，外加劑的量越多，也會加劇泌水現象，降低混凝土保水性能，使得集料產生離析現象，對混凝土硬化產生影響[4]。高性能混凝土由于水膠比小，具有良好的保水性，即使混凝土拌合物的塌落度較大，也不會出現泌水現象。

3.3.1試驗方法

首先對常壓泌水率進行檢測，將混凝土拌合物裝入帶蓋容器當中，然后加水拌合，先間隔10min，吸一次試樣表面泌出的水，1h后，間隔30min吸一次水，直到沒有水泌出。除了吸水時，其余時間應蓋好蓋子，防止水分蒸發。計算總共吸水量，以算出泌水率。其次對壓力泌水率進行檢測，需要使用專門的壓力泌水儀（如圖2所示），在確定恒壓力后，分別對加壓10s后和140s后的拌合物泌水量進行檢測，以計算壓力泌水率。

3.3.2試驗結果

通過對試驗結果進行分析，發現高性能混凝土由于配合使用外加劑和摻和料，增強了可泵性，在正常情況下，不僅泵送比較順利，也不會出現泌水現象。

3.4力學性能試驗

3.4.1立方體抗壓強度

（1）試驗方法

取出經過養護的混凝土試件，在相應時間內進行試驗。將試件表面擦拭干凈，然后放置到壓力機下承壓板上，保障承壓面處于對中狀態。開動壓力機，將試件調整至與上壓板表面接觸的位置，然后停止，對壓力機球座進行調整，使其接觸的更加均勻，然后開動壓力機，破壞試件，對破壞荷載值進行記錄，計算抗壓力強度值。

（2）試驗結果分析

選取多組具有代表性的混凝土，對其立方體抗壓強度進行測試。試驗結果顯示標準差僅為1.471Mpa，表明混凝土強度質量變化較小，質量比較穩定，抗壓強度值符合要求。

3.4.2劈裂抗拉強度試驗

（1）試驗方法

采用圓柱體試件開展試驗，對其進行養護，取出測量其高度，對其外觀進行檢查，標記劈裂面位置線。將試件放置在壓力機下承壓板上，開動機器，對其球座進行調整，讓它和試件表面均勻接觸，然后破壞試件，記錄極限值，對劈裂抗拉強度進行計算。

（2）試驗結果分析

根據測試結果，發現混凝土在施工期間，抗裂系數達到1.6，可以通過采取有效的溫控措施，以免混凝土受到溫度影響，發生開裂現象，保障混凝土使用的安全。

3.4.3抗壓彈性模量試驗

（1）試驗方法

對于混凝土來說，抗壓彈性模量也是一項重要的力學指標。在試驗過程中，先將試件取出，并將上下承壓板整理干凈。選擇一組試件，然后進行軸心抗壓強度試驗，得出相應數值。再選擇一組試件進行抗壓彈性模量試驗，放置變形測量設備。將試件放于壓力機球座上，開動壓力面，使球座接觸試件表面。然后進行預壓，加荷載值，記錄不同測點的變形讀數值，然后繼續加荷，記錄相應數值，直到各讀數差值大于20%，才能完成試驗[5]。將試件對中后，進行卸荷，再進行兩次預壓，記錄各測點的變形讀數值，重復加荷，記錄相應變形讀數值。

（2）試驗結果

在實驗室進行試配試驗，并優化高性能混凝土配合比，采取多組試件進行檢測，得出抗壓強度值，以及相應的靜力抗壓彈性模量。試驗結果顯示7d抗壓強度為60Mpa左右，28d抗壓強度為70Mpa左右，相應的抗壓彈性模量符合預應力張拉要求。這說明對配合比進行優化，可以克服混凝土大體積施工后出現裂縫的問題，不僅滿足施工要求，還能節約施工成本[6]。

3.5耐久性試驗檢測

3.5.1抗滲性試驗

（1）試驗方法

采用逐級加壓法。試件為圓柱形，取出晾干，并在其側面涂抹密封材料，將試件裝入抗滲儀，開動機器，按照規定間隔時間，不斷增加水壓，觀察試件滲水情況。如試件有一半出現滲水現象，則停止試驗，計算抗滲等級。若在加壓至相應抗滲等級后，8h后仍然有一半試件沒有出現滲水情況，說明試件滿足要求，可以不再進行試驗。

（2）試驗結果

采用高效減水劑和硅粉融合的方式，配置了三組高性能混凝土。經過抗滲試驗，發現混凝土內部的密實度得到了強化，所以高性能混凝土不僅具有良好的抗滲性能，強度也比較優異。

3.5.2抗氯離子滲透性試驗

（1）試驗方法

現階段，對混凝土抗氯子滲透進行檢測的主要有兩種方法。一種為電通量法，通過對混凝土試件電能量的評定，來檢測其抗氯子滲透性能。在電場的作用下，正負離子會發生遷移，通過流過的電量，可以判斷混凝土抗氯子滲透性。在試驗開始之前，先將試件進行真空飽水，然后安入試驗槽內，通電6h，間隔30min記錄一次電流，并計算通過的總電量。還有一種為快速氯子遷移系數法，通過對氯子在混凝土中非穩態遷移的系數測定，評估其抗氯子滲透性能。在試驗開始前，先對試件進行切割，確保其為標準尺寸[7]。在橡膠桶中注入氫氧化鉀溶液，在試驗槽中注入氫氧化鉀溶液，然后通電，根據初始電流，確定試驗時間，完成通電后，取出試件，將其劈成兩半，觀察氯離子的擴散深度，然后對其擴散系數進行計算。

（2）試驗結果

為了對混凝土抗氯子滲透性能進行對比，配置了一組普通混凝土，以及三組高性能混凝土，對其氯子擴散系數進行試驗。試驗結果表明，高性能混凝土由于摻入了優質摻合料。對其結構進行了優化，阻斷了氯離子的滲透路徑，測得的氯離子擴散系數還不到普通混凝土的一半。

4、保障高性能混凝土性能的措施

4.1優化攪拌系統

在當前的混凝土攪拌施工中，應明確該工藝的重要性，根據實際施工情況，采取合理的混凝土攪拌工藝，保障攪拌質量符合施工要求。相關施工人員應根據實際情況，合理選擇相應設備，在攪拌過程中，科學添加減水劑，并有效控制水量，以免影響整體質量。同時，相應工作人員應積極升級現有的攪拌系統，及時更新設備，以免出現人工操作失誤的情況，影響混凝土質量[8]。在加入相應原材料的過程中，應使用自動化設備進行攪拌，充分混合各類原材料，并保障攪拌的均勻性。

4.2優化澆筑工藝

在混凝土澆筑期間，不僅要保障其配比的合理性和科學性，也要按照規定要求設置攪拌環境。使用專門的攪拌車對混凝土進行運輸，如需進行轉運，則需要使用泵送機，以有效改善混凝土澆筑問題。在對梁體進行澆筑時，應按照分層法進行，依次澆筑底板和腹板，最后進行密封處理。條件允許的情況下，應盡量采用二次振搗工藝，提高混凝土的耐久性，增強其強度。在澆筑深樁時，應在使用人工振搗的同時，配合導管澆筑，能夠更好地防止混凝土出現離析現象。

結語：

綜上所述，在我國高速公路項目中，高性能混凝土具有重要作用，在實際施工過程中，要在有效把控整體施工過程的基礎上，加強對其性能的重視，以保障工程建設質量。因此，相關人員應加強對高性能混凝土試驗檢測工作的重視程度，通過試驗檢測分析，合理確定其原材料配比參數，充分發揮高性能混凝土的優勢作用，提升建設單位的經濟效益，也能保障公路工程使用的安全性和穩定性。

參考文獻：

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