城市道路材料耐久性试验与评估研究

城市道路材料耐久性试验与评估研究

林 婷

中交一公局厦门工程有限公司361000

摘要：材料试验检测技术在城市道路工程中的应用，能够强化工程管理效果。在实践中，结合城市道路工程特点，精细化落实材料试验检测工作，严格控制入场的材料，强化材料使用环节的质量控制，确保实现城市道路建造效益目标。

关键词：道路材料；试验方法；性能评估；数据分析；道路建设

中图分类号　U414　　

文献标识码　A

引言

在当今的基础设施建设中，道路工程的质量和耐久性直接关系到公众的生活质量和经济发展。关键在于选择合适的道路材料并正确评估其性能。但是，怎样才能在众多的道路材料中选择最合适的一种并预测其在特定环境中的性能，是一个重要的问题。该研究通过对各种道路材料进行详细的试验，开发了一种基于数据分析的性能评估模型，从而提供了解决上述问题的新视角和实用工具。

1城市道路材料耐久性试验与评估

1.1道路材料的力学和环境性能的测试

该试验主要分为力学性能测试和环境性能测试两部分。力学性能测试主要包括抗压强度测试、抗拉强度测试、弹性模量测试等，而环境性能测试主要考察了材料对温度、湿度和冻融循环等环境因素的敏感性。在力学性能测试中，使用了标准的试验设备和方法。例如，对于抗压强度测试，同时采用三轴压缩测试，这是一种常用的测试材料抗压性能的方法。然后，对每种道路材料制作了相应的试样，按照标准的试验程序进行测试，并记录了试验数据。

在环境性能测试中，主要考察了道路材料对温度、湿度和冻融循环的响应。这些因素对于道路材料的性能有重要的影响，因此，了解材料在这些环境条件下的性能变化对于选择合适的道路材料和设计优化的道路结构是非常重要的。设计了一系列的环境试验，包括温度循环试验、湿度循环试验和冻融循环试验，通过这些试验，可以获得材料在各种环境条件下的性能数据。

1.2道路材料性能的定量分析

数据的收集和处理是该研究中理解和解释试验结果的重要手段，该研究中首先收集各种试验数据，然后通过科学的数据处理方法，将这些原始数据转化为可用的信息，进而对道路材料的性能进行定量分析。在数据收集阶段，首先需要准确记录每个试验的具体条件和结果。包括每个试验的材料种类、试验条件（温度、湿度等）、试验设备、试验方法等，以及试验结果（抗压强度、抗拉强度、弹性模量等）。

在数据处理阶段，使用了多种数据处理方法，包括数据清洗、数据插补、数据标准化等。数据清洗是去除数据中的无效数据和异常数据，保证数据的质量。数据插补是补充数据中的缺失值，提高数据的完整性。数据标准化是将数据转化为具有统一量纲和范围的数据，便于后续的分析和比较。

1.3建立性能评估模型

一种数据驱动的方法在收集和处理了大量的道路材料性能数据后，后续的任务是利用这些数据建立性能评估模型。由于道路材料性能受多种因素影响，并且这些因素之间的关系可能非常复杂，因此，该研究选择了数据驱动的方法来建立性能评估模型。数据驱动的方法是一种基于数据分析和机器学习的建模方法，它能够处理复杂的非线性关系，且不需要事先知道各个因素之间的物理关系。该研究选择了“随机森林”作为机器学习算法。“随机森林”是一种强大的集成学习方法，可以处理大量的输入变量，并且能够给出每个变量的重要性评估，这对于理解和优化道路材料的性能非常有帮助。

利用模型对未来的道路材料性能进行了预测，并将预测结果与实际结果进行了比较，发现模型的预测结果与实际结果非常接近，证明了模型的有效性[3]。通过建立性能评估模型，得到结论：不仅可以对现有的道路材料性能进行定量评估，还可以对新的材料或新工艺条件下的性能进行预测，这对于道路材料的研究和道路设计具有重要的指导意义。在未来的工作中，将进一步优化模型，探索更多的数据驱动建模方法。

1.4混凝土耐久性检测方法

（1）含氯离子渗透性测试含氯离子渗透是混凝土耐久性中的重要指标之一，它直接影响着混凝土中钢筋的腐蚀和结构的寿命。含氯离子渗透性测试主要通过氯离子在混凝土中的扩散以评估混凝土的抗渗透性能。在进行含氯离子渗透性测试时，首先需要制备标准尺寸的混凝土圆柱体样本，并进行养护。然后，在试验室中设置相应的渗透装置，将样本浸泡在氯化钠溶液中，利用测定混凝土中氯离子浓度的方法，分析和计算样本中氯离子的渗透深度和扩散系数。同时，还可以通过电化学方法评估混凝土中钢筋的腐蚀情况，从而综合评估混凝土的耐久性能。

（2）抗硫酸盐侵蚀性测试

硫酸盐侵蚀是混凝土在硫酸盐等化学物质的侵害下引起的腐蚀和破坏。抗硫酸盐侵蚀性测试通过将混凝土样本置于硫酸盐溶液中，模拟混凝土在硫酸盐环境下的耐受性，从而评估混凝土的耐化学侵蚀性能。在进行抗硫酸盐侵蚀性测试时，需要制备符合规范要求的混凝土圆柱体或立方体样本，并对样本进行预养护。随后，将样本放置于硫酸盐溶液中，在一定的时间段后取出样本，测量样本的质量损失和抗压强度损失，通过计算得出混凝土的耐硫酸盐侵蚀性能指标。

1.5密度和孔隙率测试

混凝土的密度是指单位体积混凝土所含质量的大小，是评估混凝土结构质量和强度的重要参数之一。孔隙率是指混凝土中孔隙体积与总体积之比，是评估混凝土致密性和耐久性的关键指标。密度和孔隙率测试方法包括浸水法、称重法和气体排水法等。其中，浸水法适用于密度和孔隙率测试，通过将混凝土样本完全浸入水中，测量其浸水前后的质量变化，从而计算出密度和孔隙率。称重法则是通过测量干燥和湿润样本的质量，并结合样本体积来计算密度和孔隙率。气体排水法则是利用气体排空替代水分，通过测量气体排空后的体积变化来评估混凝土的孔隙率。通过密度和孔隙率测试，可以了解混凝土的致密性和结构特点，为混凝土配合比的优化和工程质量的控制提供重要依据。

1.6水泥胶砂强度检测

1）称取足量的水泥、标准砂与水。胶砂的搅拌必须借助搅拌机进行，搅拌之前应全面检查所用搅拌机，确认能否正常运行，然后按下述流程操作：先将备好的标准砂放到砂筒内，之后加水、水泥，再用支架架起搅拌锅，随即升高至指定位置，经检查没有异常时，启动搅拌机，先以较低的速度连续搅拌30s，在下一个搅拌周期中均匀添加标准砂，最后以较快的速度连续搅拌30s。完成以上操作后停止搅拌90s。此时在最初15s内利用专门的刮具将附着在内壁上的胶砂刮入搅拌锅中。2）胶砂搅拌完成后应立即成型，具体方法为：在振实台上放好试模与模套，用勺子或其他工具对搅拌锅中的砂浆进行分层并装到试模当中，在装第一层砂浆的过程中，每个槽中放置300g左右胶砂，并借助大播料器在模槽中反复播平，然后连续振实若干次，在达到平整后开始装入下一层，随时用小播料器将其播平，同样要连续振实若干次，达到平整后将模套移走，并将试模取下，利用金属直尺按照垂直方向设置到模顶其中一端，再沿其长度方向缓慢移动到另外一端，其间进行横向锯割，以此去除多余胶砂，最后用直尺进一步抹平整个试件[6]。3）编号结束后在养护箱中放入试模开始养护，此时养护箱中的篦板应始终保持水平。连续养护24h后进行脱模。在脱模过程中要注意避免试件受损。如果所用水泥硬化速度很慢，则可以考虑延后一段时间再脱模，但期间要记录好具体的时间。完成脱模后立刻将试件放至温度符合要求的水槽内继续养护，在此过程中试件要有一定间隙，同时水槽中的水要没过试件。养护过程中随时加水直到要求的水位，当水槽中没有试件时应更换养护水。养护完成后先擦拭试模，并在模板和底座之间的接触面上均匀涂抹一层黄油，随即开始紧密装配，避免漏浆，必要时还应在内部均匀涂刷一层厚度较小的机油。

2材料试验检测在城市道路工程中的应用策略

2.1编制完善的检测技术方案

城市道路工程施工中使用的材料类型较多，包括沥青混凝土和水泥等，每种材料执行的检测标准和办法不同。组织开展材料质量检测工作前，需要对工程使用的材料情况进行调查摸底，充分掌握材料类型，明确检测工作遵循的标准和规范，由此形成完善的检测方案。

在编制的检测方案中，需要明确检测措施和频率。例如，对水泥材料组织开展的质量检测分析需要围绕凝结性指标、用水量和胶砂强度等。按照水泥检测工作要求，工程中使用的水泥材料必须由同一个供应商提供，并且保证编号、生产日期与质量都达到一致性要求。检测时，按照200t或者500t的划分形式进行分批次试验检测分析。城市道路施工作业期间，要定期开展水泥材料的质量检测分析工作。

对于工程中使用的集料也须进行检测。一般来说，城市道路工程中使用的集料主要分为粗集料和细集料，需要根据技术要求做好含水量和砂指标等的检测分析，获得完整的数据信息，为工程质量控制提供支持。此外，应要求检测工作人员规范开展各项检测工作，确保检测数据的真实性和完整性，以充分发挥检测技术的质量管理价值。

2.2强化采样与分析的过程控制

以往的城市道路工程试验检测分析中，抽样检测工作往往不够严谨。例如，抽样代表性不足，样品监督管理不到位以及样品送检时间不足等，影响检测结果的真实性和可靠性。对于此类问题，需要加强采样环节的质量控制，严格按照采样工作的技术标准规范要求，采集钢筋材料和沥青材料以及水泥材料等的样品，严格按照标准试验检测技术规范，完成相应的检测工作。为加大检测分析的管理力度，需要构建相应的检测机制，加大对材料采样和检测分析等全过程的控制力度，保证采集的数据具有代表性。根据城市道路工程的具体情况，在材料质量检测工作中，应该构建完善的管理程序，保证材料检查结果达到要求，强化对工程质量的控制。材料检测工作部门需要加强规范化管理，约束检测人员的行为，做好材料检测结果的质量控制，保证提供的检测报告具有参考价值。

2.3加大检测的投入力度

首先，材料质量检验检测技术的应用，需要组建专门的检测工作小组，按照检测工作机制，对材料进行全过程的质量控制。在材料检测工作中，工作人员应根据材料性能和质量检测要求，严格做好各项检测工作，规范开展检测分析。其次，加强对材料质量检测过程的监督和管理，督促检测技术人员规范开展检测分析，确保数据的真实性和可靠性。同时，须对检测工作的实施情况进行全面评估与分析，及时发现工作中存在的不足，完善检测工作方法。最后，应结合检测工作实际需求，配置充足的检测资源。加强试验室的建设，使用高性能的检测仪器设备，满足材料检测分析的需求，保证数据的完整性。对于使用的仪器设备，需要定期做好检修维护，保证设备的性能，避免因设备故障出现测量不准确的现象，影响检测结果。检测部门需要加大检测的投入力度，围绕技术和仪器设备以及人才等，投入相应的资源，助力各项工作的开展。

结束语

该研究通过对不同道路材料的综合性能评估，建立了一个高度准确的性能预测模型，这一模型对于道路建设的实际应用具有重要价值。通过试验数据分析、模型建立、验证、解析及实际案例研究，得以理解和优化道路材料的性能，进一步指导了道路设计与施工的决策。后期，将继续改进模型，以便更精确地预测道路材料在不同环境条件下的性能，以满足道路建设的多样化需求。

参考文献

[1]莫达有.沥青混合料抗剪强度试验方法研究综述[J].广东交通职业技术学院学报,2020(4):10-13+17.

[2]陈亮.对沥青针入度试验方法的研究[J].建材与装饰,2019(4):51-52.

[3]陈玉新,张文军,周明辉.道路材料试验与性能评估研究[J].交通工程与管理学报,2018(4):35-43.