道路桥梁工程原材料检测研究

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道路桥梁工程原材料检测研究

随着公路大规模建设的发展,桥梁数量迅猛增长,工程质量是特别需要重视的问题,然而建筑材料是道路、桥梁等工程结构物的物质基础,材料质量的好坏,配制是否合理及选用是否适当等,均直接影响结构物的质量。近年来由于交通量的迅速增长和车辆行驶的渠化,一些高等级路面出现严重的波浪、车辙等病害现象,这些均与材料的性质有关,只有通过原材料检测确保质量合格后,才能确保工程质量。

一、建筑材料应具备的工程性质

道路与桥梁建筑物,不仅受到车辆的复杂力系作用,而且受到各种复杂的恶劣环境的影响,所以用于公路与桥梁建筑的材料,既要具备一定的力学性能,又要保证在各种自然条件下,综合力学性能不会下降。力学性质。力学性质是材料抵抗车辆荷载复杂力系综合作用的性能。目前除通过测定各种材料的静态强度(如抗压、拉、弯、剪等强度)来反映材料的力学性质外,还可以通过磨耗、磨光、冲击等经验指标来反映。物理性质。材料在使用的过程中,其力学强度随温度和湿度等物理因素影响而改变。一般材料随温度的升高、湿度的加大,强度会降低。因此材料的温度稳定性、水稳定性是材料性能的主要指标之一。通常通过测定材料的物理常数,如密度、孔隙率、空隙率、含水量等来了解材料的内部组成结构,并且根据物理常数与力学性能之间的一定相关性,用来推断材料的力学性能。化学性质。化学性质是材料抵抗周围环境对其化学作用的性能。道路与桥梁材料在周围介质的侵蚀下,会导致强度降低;在受到大气因素的综合作用,会引起材料的老化,特别是各种有机材料更为显著。工艺性质。工艺性质是指材料适合按一定工艺要求加工的性能,例如水泥混凝土拌合物需要一定的和易性,以便浇筑。材料的工艺性质是通过一定的试验方法和指标进行控制。道路与桥梁工程用的建筑材料主要有砂石材料、无机结合料(水泥)及其制品(水泥混凝土)、有机结合料及其混合料、钢材及其他新型建筑材料。

二、砂石材料

砂石材料有的是由地壳上层的岩石经自然风化得到的(天然砂砾),有的是经人工开采或再经轧制而得(如各种粒径的虽是和砂)。集料是混合料中起骨架和填充作用的粒料,不同粒径的集料在水泥混合料中所起的作用不同,因此对它们的技术要求不同。为此将集料分为细集料和粗集料,在沥青混合料中,凡粒径小于2.36mm称为细集料,在水泥混凝土中,凡粒径小于5mm者称为细集料。在沥青混合料中,粒径大于2.36mm者为粗集料,在水泥混凝土中,凡粒径大于4.75mm者为粗集料。集料的物理、力学、化学性质对沥青混凝土或水泥混凝土有较大影响。通常检测集料的密度、级配、坚固性、压碎值、磨光值、冲击值、磨耗值等技术性质。

三、水泥

水泥是一种应用广泛的胶凝材料,它与石灰、石膏等不同,水泥不仅能在空气中硬化,而且在水中能更好的硬化,保持并继续增长其强度,因此称为水硬性胶凝材料。施工之前,要对水泥的各项技术指标进行检测,用沸煮法检验其安定性必须合格,普通硅酸盐水泥中氧化镁的含量不宜超过5%,三氧化硫的含量不宜超过3.5%,含碱量要通过相应的公式进行测定,烧失量不应该大于3%。了解水泥的各项指标后,要对其进行检验,当氧化镁、三氧化硫、安定性以及初凝时间中有任何一项不符合标准规定时,一律作为废品处理。凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合标准规定时,或混合材料掺加量超过最大限量,或强度低于规定指标时,为不合格品。废品水泥在工程中严禁使用,不合格品可以适宜降标号使用。

四、钢材

钢材是桥梁结构及钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土结构的重要材料,在工程中有着广泛的应用。它的强度等级、抗拉性能、伸长率与能否承受巨大的荷载密切相关,钢材质量的优劣,直接关系着道路桥梁的质量,进而影响道路桥梁的使用年限,影响人民的生命财产安全。因此在选择材料和性能检测时,应该严肃认真,严把质量关。钢材的基本技术性能包括屈服强度、抗拉强度、冲击韧性、冷弯性能和硬度等。钢材进入施工现场要进行捆扎,并要架空码放,采取必要的防雨措施,防止生锈,如果生锈还要进行打磨,每捆钢筋要注明相应的数量、规格、生产日期等,并对其真实情况进行核查,分批验收,采用随机取样的方式对冷轧扭钢筋进行检验,取样部位以距钢筋端部不小于500mm为宜,其次在其外观上,也不能有影响其力学性能的缺陷存在,实际重量与公称重量的负偏差不应大于5%。

五、水泥混凝土

水泥混凝土是由水泥、水和粗、细集料按适当比例配合、拌制成拌合物,经一定试件硬化而成的人造石材,存在的优点有:较高的抗压强度和较好的耐久性,可以浇筑成任意形状、不同强度、不同性能的建筑物,原材料来源广泛,价格低廉,因此水泥混凝土成为路桥工程的主要建筑材料,但水泥混凝土也存在者抗拉强度低、受拉时变形能力小、容易受温度湿度变化而开裂、自重大等缺点。混凝土用砂的细度模数宜不小于2.5,对有特殊要求的混凝土用砂例如抗冻、抗渗等,含泥量应不大于3%,云母的含量也不应超过1%。在搅拌混凝土过程中,卵石和碎石中都不得掺有树根、炉渣等杂物,其次,要采用硫酸钠溶液法对其坚固性也要进行测定,尤其是在冬季进行施工时,此项试验必须进行。最后一项就是水,这是一个不容忽视的问题,可采用自来水或是其他能够饮用的水进行混凝土的搅拌,水中不应该含有有害杂质例如油脂、糖类等,这些杂质容易影响水泥的正常凝结与硬化,钢筋和预应力混凝土的搅拌不应用海水,因为有好多矿物质,会腐蚀砂石。

六、道路桥梁检测技术的发展趋势与展望

根据目前取得的成果,未来大型路桥的检测技术的发展方向主要体现在以下几个方面:一是现代网络技术与实时的检测系统相结合,实现信息网络共享。二是为了更方便、快捷、准确地采集数据,开发以无线通信技术为手段的数据采集系统以及能适用于风荷载、交通荷载、定点测试荷载的传感器最优布设技术。三是建立自动损伤识别系统,将数据处理、测量系统、识别系统一起组装到路桥检测系统中,能够自动识别检测与反馈,达到控制的目的。四是从设计、施工到运营阶段建立完整可靠的数据库,积累大量的知识和经验,并最终建立专家系统。

七、结语

在市政、道路桥梁等土建工程中,对原材料的检测关系着整个工程质量的好坏,施工质量也受到越来越多人的重视,对原材料的质量保证直接影响道路、桥梁等结构安全,故此,对质量检测人员的要求也相应地提高,相关单位务必严格把关原材料质量的检测,保证施工项目的顺利进行,确保工程质量。

作者:梁红 单位:陕西卓美工程质量检测有限公司