道路橋梁工程原材料試驗(yàn)檢測技術(shù)探究

李亢

（1.河北交規(guī)院瑞志交通技術(shù)咨詢有限公司，石家莊 050000；2.河北省道路結(jié)構(gòu)與材料技術(shù)創(chuàng)新中心，石家莊 050000）

1 引言

我國道路橋梁工程建設(shè)迅猛發(fā)展，規(guī)劃至2030年將形成覆蓋廣泛、布局合理的國家交通網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)各大城市多路通行。但是，過去20年是道路橋梁建設(shè)黃金階段，項(xiàng)目投入與國家資金加大同時(shí)，工程事故也頻繁發(fā)生，多是原材料因素導(dǎo)致。原材料質(zhì)量合格與否，不僅會對道路橋梁工程的施工管理造成影響，還會影響工程建設(shè)后的保養(yǎng)維護(hù)。因此，道路橋梁工程中，應(yīng)當(dāng)以質(zhì)量安全為施工生命線，做好原材料試驗(yàn)檢測工作，合理利用原材料，提高工程質(zhì)量。

2 道路橋梁工程原材料試驗(yàn)檢測程序

道路橋梁工程原材料是指建設(shè)施工中所用的各種材料及制品總稱，是建設(shè)工程的基礎(chǔ)物質(zhì)，常用道路橋梁工程原材料有集料、水泥、巖石、鋼筋、混凝土、瀝青等[1]。原材料試驗(yàn)檢測中，需明確操作流程，方能保證結(jié)果準(zhǔn)確。具體流程如下。

2.1 抽樣試驗(yàn)

工程原材料試驗(yàn)檢測中，抽樣是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，抽樣數(shù)量、部位、方法不當(dāng)，均會引發(fā)試驗(yàn)檢測誤差，對結(jié)果準(zhǔn)確性造成影響。因此，必須采用科學(xué)的方法、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽樣，保證抽取樣本具備代表性、完整性與真實(shí)性。相同批次原材料需隨機(jī)抽取不同部位，不同批次的材料則應(yīng)根據(jù)規(guī)定比例抽取[2]。

2.2 控制溫濕度

原材料性能易受到環(huán)境溫濕度影響，現(xiàn)場施工需選擇適合養(yǎng)護(hù)、貯存材料的環(huán)境。試驗(yàn)檢測人員，也要根據(jù)相關(guān)規(guī)定操作原材料，把控實(shí)驗(yàn)室溫濕度，方能獲得有效結(jié)果。

2.3 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果統(tǒng)計(jì)

為避免材料試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)離散性較大，不同材料的數(shù)據(jù)處理方式不同，應(yīng)按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)對結(jié)果進(jìn)行取舍，禁止數(shù)據(jù)簡單處理。若試驗(yàn)檢測結(jié)果差異較大，或相同材料的試驗(yàn)結(jié)果性能指標(biāo)互相矛盾，需要剔除異常數(shù)據(jù)，并查明原因，開展重復(fù)試驗(yàn)。

3 道路橋梁工程原材料試驗(yàn)檢測技術(shù)分析

以某道路橋梁工程為例，工程處于黃土地區(qū)，坡面較陡，有大量凹陷，坡面不能設(shè)置橋墩。工程橋長304.56 m，選用大跨度T結(jié)構(gòu)一次跨越設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)T形鋼構(gòu)橋簡支梁橋結(jié)構(gòu)，全橋位于路線直線段。

3.1 瀝青混凝土試驗(yàn)檢測

道路工程常用瀝青混凝土路面，需對原材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測，以瀝青混合料原材料、瀝青混合料這兩部分作為試驗(yàn)檢測對象[3]。試驗(yàn)檢測人員應(yīng)當(dāng)明確瀝青混凝土路面需承載的車輛荷載，并且路面長時(shí)間暴露在自然環(huán)境內(nèi)，對其力學(xué)性能、耐久性要求較高。

3.1.1 原材料試驗(yàn)檢測

在JTG E42—2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》與GB 14684—2022《建設(shè)用砂》中，對瀝青混合料細(xì)集料、粗集料做出規(guī)定[4]。工程中應(yīng)選用級配合理、吸水率低、質(zhì)地堅(jiān)硬、粒形良好的粗集料，包括碎卵石與碎石，細(xì)集料選用機(jī)制砂與粗河沙，空隙率較小。集料試驗(yàn)檢測結(jié)果見表1。

表1 集料試驗(yàn)檢測結(jié)果

3.1.2 瀝青混合料檢測

根據(jù)JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》要求開展瀝青混合料試驗(yàn)檢測，設(shè)備儀器為軟化點(diǎn)儀、針入度儀、電子秤（0.1 mg級精度）、延度儀、烘干箱等，瀝青混合料試驗(yàn)檢測結(jié)果見表2。

表2 瀝青混合料試驗(yàn)檢測結(jié)果

項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室需做好拌和的瀝青混合料檢測，保證混合料指標(biāo)符合施工要求。

3.2 水泥混凝土試驗(yàn)檢測

橋梁采取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為確保結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，需做好水泥混凝土的試驗(yàn)檢測工作，從源頭上把控工程質(zhì)量，該檢測側(cè)重于水泥混凝土原材料與試塊力學(xué)性能?；炷林校酁殛P(guān)鍵凝膠材料，其性能可決定混凝土的性能，因此，檢測項(xiàng)目較多，以膠砂強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量作為關(guān)鍵指標(biāo)[5]。

3.2.1 坍落度

實(shí)驗(yàn)室通過混凝土坍落度檢測材料的和易性，使用坍落度檢測儀，分批分層將混凝土裝入儀器料筒中，配合振搗工作確保混凝土密實(shí)性，將坍落度筒均勻提起，觀察混凝土自然坍落情況，利用直尺測量高差值，獲得坍落度指標(biāo)。

3.2.2 凝結(jié)時(shí)間

混凝土凝結(jié)時(shí)間利用貫入度試驗(yàn)測定，其作為間接試驗(yàn)法，選用貫入阻力儀進(jìn)行測試，選擇恰當(dāng)?shù)臏y試針，在既定時(shí)間及標(biāo)準(zhǔn)深度范圍內(nèi)均勻插入貫入針，記錄相應(yīng)壓力及貫入時(shí)間，繪制貫入時(shí)間-貫入力曲線，以此判斷水泥混凝土初凝/終凝時(shí)間。

3.3 鋼筋試驗(yàn)檢測

在道路橋梁工程中，鋼筋作為關(guān)鍵受力構(gòu)件承擔(dān)外荷載，材料各項(xiàng)指標(biāo)能夠決定道路橋梁工程承載力，為控制鋼筋性能，需開展彎曲試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)及鋼筋接頭試驗(yàn)。

3.3.1 拉伸試驗(yàn)

試驗(yàn)檢測人員可利用拉伸試驗(yàn)測定鋼筋極限抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彈性模量、伸長率等指標(biāo)。人員選用拉伸試驗(yàn)機(jī)，拉伸前校正相應(yīng)鋼筋，確保被測鋼筋平直，切口垂直于鋼筋長度方向，表面平整光滑，定期清理設(shè)備卡口，保證表面清潔，完全將被測試件緊固[6]。

3.3.2 鋼筋接頭試驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)類似于拉伸試驗(yàn)，主要通過鋼筋拉伸試驗(yàn)機(jī)完成。試驗(yàn)完成后，對比完整鋼筋與接頭鋼筋的抗拉強(qiáng)度、拉伸率等指標(biāo)。評定鋼筋接頭時(shí)，以鋼筋非焊接部位破壞斷裂為主，鋼筋斷裂區(qū)域處于母材上，焊接影響區(qū)與焊接區(qū)未產(chǎn)生斷裂情況，認(rèn)定接頭強(qiáng)度符合施工與設(shè)計(jì)要求。

3.3.3 彎曲試驗(yàn)

試驗(yàn)檢測人員選用萬能試驗(yàn)機(jī)，由于該工程常用鋼筋為HRB400級，采取普通冷彎試驗(yàn)，其他鋼筋選用反向彎曲試驗(yàn)。冷彎試驗(yàn)被檢鋼筋表面禁止出現(xiàn)劃痕，需避開鋼筋淬火、切割等區(qū)段，試驗(yàn)鋼筋如果公稱直徑＞35 mm，需先加工成公稱直徑為25 mm的試件，再完成冷彎試驗(yàn)；公稱直徑＜35 mm，則無須加工可直接開展冷彎試驗(yàn)，長度根據(jù)彎曲試驗(yàn)設(shè)備與公稱直徑進(jìn)行綜合確定[7]。

4 道路橋梁工程原材料試驗(yàn)檢測技術(shù)優(yōu)化建議

4.1 建設(shè)試驗(yàn)檢測隊(duì)伍

道路橋梁工程是特殊商品，使用年限較長，與人們的生命財(cái)產(chǎn)安全具有直接聯(lián)系，必須以“質(zhì)量第一”為原則，開展試驗(yàn)檢測。而檢測人員作為原材料檢測執(zhí)行者，承擔(dān)試驗(yàn)檢測任務(wù)，應(yīng)遵循交通運(yùn)輸部制定的《公路水運(yùn)工程試驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)等級標(biāo)準(zhǔn)》要求，持有試驗(yàn)檢測證書≥12人，持有試驗(yàn)檢測工程師證書≥6人，持有證書專業(yè)工程師配制為橋梁專業(yè)≥2人，道路專業(yè)≥3人，技術(shù)負(fù)責(zé)人與質(zhì)量負(fù)責(zé)人需具備高級職稱，8年以上從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。為此，在試驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)運(yùn)行中，需構(gòu)建完善人員管理制度，對人員業(yè)務(wù)范圍、資格證書等進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，培養(yǎng)高素質(zhì)試驗(yàn)檢測人才。

4.2 開展設(shè)備儀器管理

試驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備儀器，其準(zhǔn)確度更高，有助于開展試驗(yàn)檢測工作，需保證所有設(shè)備儀器均能完好存放、安全處置和正常使用，制訂維護(hù)計(jì)劃，做到專人保管。特別是大型設(shè)備儀器，需授權(quán)專業(yè)人員操作，粘貼明顯狀態(tài)標(biāo)識，包括設(shè)備儀器出廠編號、型號、名稱、說明書、自檢書等，便于人員統(tǒng)一歸檔處理。儀器設(shè)備明確規(guī)范后，需進(jìn)行強(qiáng)制性檢定，按照國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求，定期送去檢測機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)檢定，且在設(shè)備儀器上粘貼準(zhǔn)用、合格、停用標(biāo)識。

4.3.1 環(huán)境控制

道路橋梁原材料試驗(yàn)檢測試驗(yàn)室，應(yīng)當(dāng)具備控制試驗(yàn)環(huán)境的能力，所用設(shè)備儀器與檢測環(huán)境均需滿足行業(yè)或國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)需把控現(xiàn)場環(huán)境，尤其是檢測規(guī)范對操作環(huán)境提出明確要求，或是有跡象表明環(huán)境對于結(jié)果準(zhǔn)確度具有間接或直接影響時(shí)，必須加強(qiáng)環(huán)境條件控制。而環(huán)境因素較多，包括灰塵、環(huán)境溫濕度、空氣電磁干擾、大氣壓強(qiáng)等，可安裝空氣加濕器、冷暖空調(diào)、大氣通風(fēng)裝置燈等方式進(jìn)行控制。

4.3.3 性能控制

原材料使用性能檢測中，由于材料數(shù)量較多，多為破壞性試驗(yàn)，無法全數(shù)試驗(yàn)，需按照規(guī)范要求采取相應(yīng)方式進(jìn)行取樣。通過文獻(xiàn)與規(guī)范整理，結(jié)合實(shí)際情況，才能明確原材料試驗(yàn)檢測的取樣方法、抽樣頻率等。例如，袋裝水泥需檢測其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、膠砂強(qiáng)度、安定性等，每批次進(jìn)場均需開展1次檢驗(yàn)，檢驗(yàn)批代表數(shù)量＜200 t；散裝水泥每批次進(jìn)場均需開展1次檢驗(yàn)，檢驗(yàn)批代表數(shù)量＜500 t。

5 結(jié)語

綜上所述，道路橋梁工程建設(shè)中，檢測原材料質(zhì)量是確保施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對于原材料需按照規(guī)定嚴(yán)格操作，秉持認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)合理的態(tài)度操作，保證原材料達(dá)到建設(shè)工程標(biāo)準(zhǔn)。此外，在道路橋梁工程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，通過建設(shè)試驗(yàn)檢測隊(duì)伍、開展設(shè)備儀器管理、把控試驗(yàn)檢測細(xì)節(jié)、加強(qiáng)工地試驗(yàn)指導(dǎo)的方式，優(yōu)化原材料試驗(yàn)檢測質(zhì)量，從而提高質(zhì)量檢測的準(zhǔn)確度。