智能混凝土范文

時間:2023-03-16 03:17:40

導語:如何才能寫好一篇智能混凝土,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

智能混凝土

篇1

關鍵詞:智能混凝土,自診斷混凝土,自調節混凝土,自修復混凝土

 

引言

現代材料科學的不斷進步與發展,促進材料的不斷創新與發展,混凝土作為最主要的建筑材料已逐漸向高強、高性能、多功能和智能化發展。然而混凝土結構在使用過程中由于受環境荷載作用、疲憊效應、腐蝕效應和材料老化等各種不利因素的影響,結構將不可避免地產生損傷積累、抗力衰減,甚至導致突發失穩破壞。為了有效地避免突發事故的發生,提高結構的性能,延長結構的使用壽命,就必須對此類結構進行實時的“健康”監測,并及時進行調節和修復。因此,研究和開發具有主動、自動地對結構進行自診斷、自調節、自修復的智能混凝土已成為混凝土發展的趨勢。

1.智能混凝土的定義

智能材料就是指具有感知環境(包括內環境和外環境)刺激,對之進行分析、處理、判斷,并采取一定的措施進行適度響應的智能特征的材料。它能模擬生命系統,同時具有感知和激勵雙重功能,能對外界環境變化因素產生感知,自動作出適時的靈敏和恰當的響應,并具有自我診斷、自我調節、自我修復和預壽命等功能。論文參考。

2.智能混凝土的分類

2.1 自診斷混凝土

自診斷混凝土具有壓敏性和溫敏性等自感應功能。由于普通的混凝土材料本身不具有自感應功能,所以需要在混凝土基材中復合部分其它材料使得混凝土具有自感應功能。目前常用的復合材料是碳類、金屬類和光纖等。

1) 碳纖維混凝土

碳纖維是有機纖維在惰性氣氛中經高溫碳化而成的纖維狀的碳化合物,具有重量輕、高強度,抗疲勞和阻尼特性好,耐高溫,耐腐蝕以及良好的導電性等優點。在水泥基材中添加少量的碳纖維,可以顯著增強其力學性能,改善其電學性能。碳纖維混凝土材料的電阻變化與其內部結構變化是相對應的,利用這一原理生產的混凝土,通過阻抗和載重之間的關系可確定公路上車輛的方位、重量和速度等參數,為交通管理的智能化提供了材料基礎。另外碳纖維混凝土除具有壓敏性外 ,還具有溫敏性,即溫度變化引起電阻變化( 溫阻性) 及碳纖維混凝土內部的溫度差會產生電位差的熱電性效應。利用纖維混凝土的這種溫阻現象可以實現對大體積混凝土的溫度自監控,將來有望應用于有溫控和火災預警要求的混凝土結構中。論文參考。

2)光纖維混凝土

光纖維混凝土,即在混凝土結構的關鍵部位埋入纖維傳感器或其陣列,探測混凝土在碳化以及受載過程中內部應力、應變變化,并對由于損傷進行實時監測。當光纖維混凝土結構因受力或溫度變化產生變形和裂縫時 ,埋在混凝土中的光纖就會相應的產生變形 ,從而導致通過光纖的光的光波量發生變化,通過對光纖中反射光的信息進行分析 ,可以對裂縫進行定位。光纖維混凝土已經應用到實際中,如重慶渝長高速公路上的紅槽房大橋監測和蕪湖長江大橋長期監測與安全評估系統等。

3)納米混凝土

納米混凝土是將某各納米材料添加到普通混凝土中,從而使混凝土一種具有優異綜合性能和特殊功能的智能復合材料。納米材料比表面積大,因而容易極易團聚,有利于發揮其特殊的改性作用,但與此同時納米混凝土中易產生薄弱區,不利于混凝土的性能。因此,納米材料的粒徑大小應適中,制備時應做好控制使得其在基體中的均勻分布。納米混凝土具有應變感知性能,其機理可以基于隧道效應理論(由微觀粒子波動性所確定的量子效應)來解釋,混凝土內微小的應變就可導致較大的電阻變化。實驗表明對于摻納米微粒的從接觸導電理論和碳纖維的特性對其進行智能砂漿的水化產物結構均勻、質地密實、結合緊密、沒有明顯的結晶體、水泥石的微觀結構得到改善,故提高了混凝土的力學性能。

2.2 自調節混凝土

混凝土結構除了正常負荷外,人們還希望它在受臺風、地震等自然災害期間 ,能夠調整承載能力、減緩結構振動。由于混凝土本身屬于惰性材料,必須復合具有驅動功能的組件材料,才達到自調節的目的。這種材料通常具有電力效應和電熱效應等性能。如形狀記憶合金(SMA)和電流變體(ER)等。

1)形狀記憶合金

形狀記憶合金(SME)具有形狀記憶效應。論文參考。形成記憶合金通常由兩種以后金屬合成,當合金在高溫時發生定形,冷卻后存有殘余形變。再次加熱時,殘余形變消失,合金恢復到高溫時所具有的形狀。這就像合金記憶了高溫狀態的形狀一樣。將記憶合金埋入混凝土中, 利用形狀記憶合金對溫度的敏感性以及在不同溫度下恢復相應形狀的功能, 使得混凝土結構在受到異常荷載干擾時,混凝土結構內部應力發生重分布, 從而提高混凝土結構的承載力。

2)電流變體

電流變體(ERF) 也叫電場致流變體 。它是一種可通過外界電場作用來控制其粘性、彈性等流變性能雙向變化的懸膠液。在外界電場的作用下, 電流變體可于迅速組合成鏈狀或網狀結構的固凝膠, 當外界電場撤去時,其可恢復其流變狀態。在混凝土中加入電流變體, 當混凝土結構受到臺風、地震襲擊時,混凝土土通過自動調整其內部的流變特性, 改變結構的自振頻率、阻尼特性,從而達到減緩結構振動,提高混凝土結構的穩定性和耐久性。

3.3 自修復混凝土

自修復混凝土是一種具有感知和修復性能的混凝土。自修復混凝土模仿生物機體受創傷后的再生、恢復機理,采有修膠粘劑和混凝土材料相復合的方法,對材料的損傷具自修復和再生功能。據此國內外學者們提出具有自修復行為的智能材料模型,即在材料的基體中布有許多細小纖維管道,管道中裝有可流動的物質(類似血管)——修復物質(類似血液)。當材料在外界各種因素的作用下,基體發生開裂,纖維管道發生破裂,其內修復物質流至裂縫處,發生化學反應從而實現自動粘聚愈合,提高開裂部分的強度,起到抑制開裂和修復材料的作用。1997年南京航空航天大學研究出就利用形狀記憶合金和液芯光纖對復合材料結構中的損傷進行自診斷、自修復。

3.研究現狀及發展趨勢

目前所研究的自診斷、自調節和自修復混凝土還只是智能混凝土研究的初級階段 ,它們只具備了智能混凝土的某一基本特征,有人也它們稱之為機敏混凝土。目前人們正致力于將兩種以上功能進行組裝的所謂智能組裝混凝土材料的研究。在實際工程中仍存在著許多的問題需要解決。如對于自診斷混凝土,目前所制作的傳感器初始電阻率和應變感知性能存在一定的離散性,將影響對于小應變測量的準確性。對于自修復混凝土,其結構耐久性與混凝土的斷裂匹配的相容性、多次可愈合性、分布特性以及愈合的可靠性和可行性等一系列問題研究尚不完全。此外對于混凝土智能化所會帶來負作用,如復合的材料對混凝土強度、耐久性等的影響。因此實際工作中,對自能混凝土的利用應綜合考慮各種因素

參考文獻

1.李化建 ,蓋國勝等.智能混凝土.清華大學材料系粉體研究室, 2002 01

2. 劉鵬 ,賈平等.自修復混凝土研究進展.濟南大學學報(自然科學版).2006 04

3. 朱鈞,邢曉潔. 混凝土智能化發展方向. 科技創新導報. 2008 10

4. 劉中輝 ,方崎琦. 碳纖維智能混凝土的研究現狀與展望. 浙江建筑.2008 06

篇2

瀝青混凝土攤鋪機主要是將瀝青或混凝土材料攤鋪在公路施工面上,采用的是恒速攤鋪作業。在實際應用過程中,由于負載改變、送料速度變化、油溫上升等因素都會導致攤鋪機的運行速度改變,使得攤鋪平面發生變化,影響路面的整體質量,因此,攤鋪機的各結構之間的配合和系統的控制就顯得非常重要。

1.1行走液壓泵

行走液壓泵是攤鋪機的主要動力來源,其主要是利用發動機燃燒過程中所產生的熱能和動能,將這些能量轉化為壓力能,向液壓系統內提供壓力油,進而推動機械進行運轉。

1.2行走液壓馬達

該馬達屬于兩檔交變馬達,是將壓力油所提供的壓力能轉化為機械動能的重要結構,通過傳動軸的帶動,使得機械產生了行駛的動力,并將動力附加在驅動鏈輪上,實現了機械的整體運動。

1.3電液伺服閥

電液伺服閥是整個液壓動力控制系統當中的關鍵元件。當液壓系統的負載壓差達到一定程度時,電液伺服閥輸出壓力油流量和電流量呈正相關,如果輸入的電流是反向的,那么壓力油的輸出也必然是反向的。因此,攤鋪機的液壓馬達的轉動速度和運動方向都是由電液伺服閥的輸出流量來進行控制,使整個系統能夠被穩定控制。

1.4電磁溢流閥

電磁溢流閥是整個系統內的安全閥,主要被用來控制電-液系統所產生的壓力,使其保持在一個恒定的范圍之內,并對系統的最大輸出壓力值進行限制,保證系統能夠在安全的情況下運行,避免壓力過大損壞行走液壓系統。

1.5控制電路

攤鋪機的控制電路與其它機械的控制電路有著相同的作用,主要就是利用傳感器所發出的反饋信號向各結構進行傳輸。控制電路負責輸入指令信號,借助控制系統計算機的分析,對信號進行處理,并產生控制信號,進而操作攤鋪機的運行。

2瀝青混凝土攤鋪機行走液壓系統的工作原理

在攤鋪機的行走液壓馬達上設有速度傳感器,當液壓馬達開始運轉時,其轉速的信號就會被傳感器檢測到,并將其轉化為反饋信號發送到控制計算機當中,計算機接收到反饋信號后將其轉化為輸出信號,將相應的速度指令進行輸出,經過D/A轉換器將信號放大,進入到驅動電液伺服閥當中,通過伺服閥和電磁溢流閥來輸出和控制馬達的轉速和攤鋪機的行走速度。當所輸出的速度指令一定時,攤鋪機的驅動輪運轉速度就會恒定,而傳感器接收和反饋出的電壓信號則一定,使得計算機分析出的偏差電壓恒定,這樣就能夠保證瀝青混凝土攤鋪機能夠保證在一定的速度內進行恒速運動,使得瀝青和混凝土的澆筑均勻,保證路面施工質量。

3瀝青混凝土攤鋪機行走液壓系統的智能控制系統

攤鋪機本身屬于多系統所組成的耦合系統,其具有反應速度快、精密度高等優點,但授予電液伺服閥等結構會產生非線性參數,導致各類不確定因素影響系統的控制。因此,為了降低這些不確定因素所帶來的風險,可以利用智能控制理念當中的模糊控制來完善攤鋪機的行走液壓系統。模糊控制系統的核心是模糊控制器,其主要由三個環節構成,包括處理輸入信號的模糊量化環節、處理輸出信號的模糊控制算法功能環節、負責輸出模糊化控制信號的模糊判決環節。在構建模糊化控制器的過程中,最重要的就是將該系統的模糊控制算法建立起來,也就是制定模糊規則表,一般采用Mandani規則。在對控制量進行選取的過程中一定要注意防止超調,以系統穩定運行作為大前提。假設系統實際采樣的誤差量為e,則誤差的變化率為ec,而模糊控制規則為R,由此得出的模糊控制量u=e*R。該公式屬于合成規則,在應多不同變量的時產生的控制量公式為:un=e,通過該公式可以求得不同情況下的控制量,進而得出模糊集合,根據這一集合數據就能夠應對不同情況下系統的控制輸出信號,達到智能應對目的。

4結語

篇3

關鍵詞:仿生智能混凝土 仿生學 智能化

中圖分類號:TV331文獻標識碼: A

引言

生物界經過億萬年的進化,已經形成了非常合理的生命結構,其各種優異的特性等優點令人嘆為觀止。如骨骼之間的連接既能滿足人體所需的受力要求,又能滿足靈活地運動要求。再如骨折后體液流入骨折后的縫隙之中能夠起到保護破裂面和促使破裂面愈合的作用。這些例子均是來源于人或動物自身。而自然界本身也存在許多可以讓我們借鑒的例子,如蜂巢和蜘蛛網等都具備相當合理的力學結構,見圖1-圖2。這樣的例子不勝枚舉,也賦予了我們在新事物研究中的新思路---即:在建筑物到智能建筑的歷程上沿用由機器到機器人的思路。

圖1 仿生學在工業實踐中的運用(一) 圖2 仿生學在工程實踐中的運用(二)

1 智能混凝土的概念

對智能混凝土的研究源于上世紀90年代,是建筑物智能化時代的要求。所謂智能混凝土即是具有自診斷、自調節或自修復等特定功能的一種新型混凝土。近年來的研究思路還主要圍繞在自診斷、自調節這個環節上,也有了較為可觀的研究成果如:1989年,美國的D.D.L.Chung發現將一定形狀尺寸和摻量的短切碳纖維摻入到混凝土材料中,有可以使混凝土材料具自感知內部應力、應變和損傷程度的功能。日本學者發現采用加入天然沸石的方法制成的調濕性混凝土具有以下特點:其可通過溫度變化自行進行吸、放濕活動,溫度上升時放濕,溫度下降時吸濕。通過大量的研究,該材料已應用于實際的工程當中。如日本月黑雅敘園美術館、東京攝影美術館以及成天山書法美術館等。

對于自調節,尤其是自修復上還存在較大的問題,主要問題是一直沒有一個解決思路或方向,而仿生學的引入為此提供了較為明確的思路,即以物擬人的思路。

2 仿生學在智能混凝土中的運用和發展

2.1 仿生學在智能混凝土中的運用

在現實生活當中,人的皮膚劃破后,經過一段時間能夠自然愈合;骨頭折斷后,若對接的好也可以很好地恢復。這些現象啟發了混凝土仿生科學工作者研制自修復混凝土。自修復混凝土就是在混凝土中摻人某些特殊的成分,如日本研發的內含粘結劑的空心膠囊和美國研制的空心玻璃纖維或液芯光纖,通過這些內摻成分模仿人體組織分泌的可以使得傷口愈合的物質以使混凝土材料在受到損傷時在一定的程度內自動愈合。

美國和日本學者分別在內置玻璃纖維管和空心膠囊內加入化學粘結劑,當裂縫出現時,玻璃纖維管和空心膠囊隨之破碎,隨之其內部的化學粘結劑沿裂縫流出遇到空氣立刻凝結。這樣不僅可以起到一定的粘和作用,減緩或停止裂縫的發展,還可以保護內部鋼筋,避免鋼筋銹蝕,消除后期隱患,如圖3所示:

圖3 裂縫自修復混凝土工作原理

我國的學者近年來也在自愈合混凝土的研究中獲得了一定的成果,如同濟大學混凝土材料研究國家重點實驗室曾將注入聚氨酯的空心玻璃管埋入40mm×40mm×160 mm 的水泥砂漿試件,并對構件進行三點彎曲試驗,通過加載使試塊產生微裂縫,導致修復纖維斷裂,釋放出的修復劑滲入基體內。再將試件再放回養護室中繼續養護,直至修復劑固化。最后再次進行三點彎曲試驗并對試件破壞過程進行檢測。檢測發現,增大加載后,修復部位并未開裂,裂縫出現在其他部位。這很有力地說明了不僅開裂的混凝土構件可以很好地自修復,而且自修復后的強度和韌性還略有提高。見圖4所示。除了上述結果外,還有學者在混凝土外面設計一層樹脂保護層,模擬動物的皮膚并使其具備相似的功能。

圖4 同濟大學三點彎曲試驗

2.2 仿生學在智能混凝土結構中的發展

出于實用性的需要,仿生智能的研究不能僅僅限制于在混凝土中的應用,事實上其在橋梁和建筑的其他方面的研究也已經開展了好多年,并基本形成體系,如圖5所示:

圖5 仿生智能混凝土系統

1 )主動自防護系統

模仿高級生命體身體的皮膚系統與免疫系統, 把結構物置于一個相對穩定、具備自主免疫、基本封閉的健康環境中, 提高結構的壽命。(如在橋梁結構表面涂環氧樹脂圖層,形成橋梁的“皮膚系統”,以抵抗外界侵蝕性介質的入侵。)

2 )自動修復系統

模仿生命體內分泌系統,在肌體破損時能自修復現象,實現混凝土結構出現細小裂縫時自動修復的功能。(如內置含有膠結劑的膠囊或纖維管的自修復混凝土,當出現裂縫時膠囊或纖維管破裂,“分泌物”膠結劑流出并對裂縫進行填充修補。)

3 ) 神經系統

如前面所提及的損傷自診斷混凝土就是利用結構變形引起的碳纖維的變形對其導電性的影響來監測混凝土的損傷問題。這其中,碳纖維就充當了神經系統的角色,使得結構具有自我感知能力。

4 ) 處理和控制系統

實現部分高級生命體的大腦功能。這個課題是仿生智能混凝土研究中的較為高層次的一個研究方向。其主要致力于使混凝土結構或橋梁結構能夠在出現問題的同時或在問題出現之前,能夠自行處理即將出現或已出現的問題。這個方面實際已有相應的運用,如在有限制的橋梁前的某一路段的公路下方埋置相應設備,其可自行識別超載或超高危險車輛,通過LED顯示器等設備發出警告或其他措施;在結構物較重要部位安裝相應設備,一旦出現超限的危險,立馬可以發出警報或采取措施的設備。這就如同我們的大腦指揮我們在危險時刻避險是一樣的。

3 對未來仿生智能混凝土發展趨勢的展望

對未來智能混凝土的研究應更加注重其“仿生”性。如在生命系統中,自愈合過程是通過物質補給和能量補給激發生長活性因子,促使其發揮作用來實現的。據此可以設計使摻人混凝土中的修復劑本身并不具有粘結基材的功能,但當與另外的物質(可以當作是生長活性因子)相遇時可反應生成具有粘接功能的物質,實現損傷部位的自動修復。Carolyn Dry曾在他的實驗中,采用磷酸鈣水泥(含有單聚物)為基體材料,在其中加入多孔編織纖維網,在水泥水化和硬化過程中,多孔纖維釋放出引發劑(當作是生長活性因子),引發劑與單聚物發生聚合反應生成高聚物,其在多孔纖維網的表面形成了大量有機及無機物質并互相穿插粘結形成了與動物骨骼結構相類似的復合材料。具有優異的強度和延展性、柔韌性等性能。在混凝土材料使用過程中,如果發生損傷,多孔纖維就會釋放高聚物,自動愈合損傷。

智能混凝土是智能化時代的產物, 它在對重大土木設施的應變監測、無損評估、修復以及減輕臺風、地震的沖擊等諸多方面有很大的潛力, 對確保建筑物的安全和長期的耐久性都極具重要性。智能混凝土材料作為建筑材料領域的高新技術, 為傳統建材注入了新的活力, 也提供了全新的發展思路。

參考文獻

[1] 謝昌順,羅素蓉.自修復智能混凝土的研究進展[J].福州大學學報(自然科學版),2005,10 (33):147-150.

[2] 李 惠,歐進萍.智能混凝土與結構[J].工程力學,2007,12(24):45-61.

[3] 姚武,吳科如.智能混凝土的研究現狀及其發展趨勢[J].建筑石膏及膠凝材料,2000(10):22-24.

[4] 梁文泉,王信剛,何真,等.智能混凝土的研究[J].混凝土與水泥制品,2003,6(12):33-35.

[5] 匡亞川,歐進萍.混凝土裂縫的仿生自修復研究與進展[J].力學進展,2006,8(36):406-414.

[6] 張雄,習志臻,王勝先.仿生自愈合水泥砂漿的研究進展[J].混凝土,2001,3(137):10-13.

第一作者個人簡介

姓名:趙成功

出生年:1985年5月

性別:男

籍貫:陜西西安

職稱:無

篇4

關鍵詞:大體積混凝土;溫度場;人工神經網絡;水化熱;LM算法

Artificial intelligent method for prediction of temperature field in mass concrete

Fang Ri-xing1Liu Yun-jie2

(1.TangShan CaoFei Dian ShiYe Port Co.,LTD TangShan, 063300;2. Tianjin Port Construction Company, Tianjin 300461)

Abstract: The temperature field of mass concrete is unsteady temperature field is affected by many factors, the heat conduction theory for solving the transient temperature field of tradition is very difficult. Using the BP neural network according to the characteristics of large volume concrete temperature field, a prediction model of L-M algorithm is proposed based on temperature field. The predicted results show that, the model has fast convergence speed, high prediction accuracy.

Keywords: Massive concrete; temperature field; artificial neural network; hydration reaction; LM algorithm

0.引 言

大體積混凝土一次澆筑量大,混凝土體積厚,導熱系數比較低,水泥水化產生的熱量不能及時散失,使混凝土內部溫度逐漸升高,造成較大的溫度梯度。如果不采取措施控制混凝土的溫度,混凝土就會開裂[1]。如果在施工以前能夠成功地對混凝土溫度場進行預測,可為設計、施工、采取溫控措施、防止混凝土開裂提供依據。這對于提高工程質量有重要意義。

但由于水泥水化過程中,系統的溫度、生熱率、熱流率、熱邊界條件等隨時間都有明顯變化。因此,采用傳統的熱傳導理論求解這種瞬態溫度場是非常困難的。本文探索性地采用BP 神經網絡,從混凝土結構出發,以結構尺寸及邊界條件、澆筑溫度、環境溫度、絕熱溫升、導溫系數作為輸入參數,混凝土內部溫度最大值和溫度梯度最大值作為輸出參數,采用LM(Levenberg-Marquardt)優化算法對學習樣本進行優化,建立大體積混凝土溫度場的預測模型,對溫度場進行預測。

1.大體積混凝土溫度場構成因素分析

用有限元分析軟件ANSYS對某大體積混凝土剪力墻進了瞬態溫度場分析,如圖1所示。

圖1某大體積混凝土墻瞬態溫度場分析

通過溫度場有限元分析我們可以看出混凝土內部最高溫度一般發生在結構物的中心位置。另外,如下五種因素對大體積混凝土溫度場有重要影響:

1.1混凝土的澆筑溫度

在絕熱條件下,混凝土內部的最高溫度,是澆筑溫度Ti與水泥水化熱溫升的總和。降低混凝土的澆筑溫度,亦就是相應地降低了混凝土內部的最高溫度,并減小了結構物的溫度梯度。

1.2混凝土的最高絕熱溫升

混凝土內部溫度升高的根本原因是水泥水化放熱。混凝土的最高絕熱溫升可由下式計算[3]:

式中,Tm為混凝土的最大絕熱溫升(℃);

Wc為混凝土的水泥用量(kg/m3);

為水泥的水化熱(kJ/kg);

C為混凝土的比熱(kJ/kg•℃);

為混凝土的容重(kg/m3)。

由于不同混凝土結構的水泥用量、水泥水化熱、混凝土容重、比熱等不盡相同。本文通過引入混凝土的最高絕熱溫升Tm作為大體積混凝土溫度場預測模型輸入參數之一,綜合考慮了不同混凝土結構的以上不同因素。

1.3邊界條件和結構尺寸[4]

混凝土建筑物中,廣泛適用的是第三類邊界條件,即假定經過混凝土表面的熱流量與混凝土表面溫度和混凝土周圍介質溫度之差成正比,但第三類邊界條件在數學上處理比較困難。因此在分析中,對第三類邊界條件的處理,采用自真實邊界向外延伸一個虛擬厚度,得到一個虛邊界,如圖2所示,在虛邊界上混凝土表面溫度等于外界介質溫度。

圖2 混凝土結構表面虛厚度示意圖

如果混凝土的實際厚度為h,則在計算中采用的計算厚度為:

L=h+2d

式中L為混凝土的計算厚度(m);

h為混凝土的實際厚度(m);

d為混凝土的虛厚度(m)。而虛厚度d可近似地按λ/β來計算,即

d= K•H=K•λ/β

式中λ為混凝土的導熱系數;β為混凝土模板及保溫層的傳熱系數;K為計算折減系數。β可按下式計算:

式中,為各種保溫材料的厚度(m);為各種保溫材料的導熱系數(W/m•K);βq為空氣層傳熱系數。

本文采用計算厚度:L=h+2d,把虛厚度同結構尺寸及保溫層導熱系數結合起來一并考慮。

1.4環境溫度

混凝土內部溫度升高的同時要向外部環境散熱降溫。第三類邊界條件假定經過混凝土表面的熱流量與混凝土表面溫度和混凝土周圍介質溫度之差成正比。因此,環境溫度通過影響混凝土表面的熱流量來影響混凝土內部溫度場。

1.5混凝土導溫系數

混凝土的導溫系數表示混凝土內部熱量擴散特性,或表達混凝土內部溫度的變化速率。導溫系數h2(m2/h)可由如下公式計算[5]:

h2=λ/Cγ

式中,λ(KJ/(mh℃))為導熱系數;C(KJ/kg℃)為比熱;γ(kg/m3)為混凝土容重。

本文通過引入混凝土的導溫系數作為大體積混凝土溫度場預測模型輸入參數之一,把混凝土的導熱系數、比熱及容重結合起來一并考慮。

2.BP神經網絡

2.1 BP人工神經網絡的基本原理

篇5

【關鍵字】高性能混凝土; 變形性能; 控制

【 abstract 】 with the continuous development of science and technology, the use of high performance concrete of more and more wide range, so it is necessary to study the deformation of the high performance concrete performance and its control measures. The article to the high performance concrete deformation properties of various types and its control method in detail.

【 keywords 】 high-performance concrete, Deformation performance; control

中圖分類號:TU528文獻標識碼:A 文章編號:

隨著混凝土科技的不斷進步, 在實際工程中高性能混凝土應用的越來越廣泛。但是在已有的工程實踐中也將高性能混凝土的一些弱點陸續的暴露出來。因此深入研究高性能混凝土的變形性能及控制其不利變形對高性能混凝土的應用具有重要的實際意義和理論價值。

一、高性能混凝土的性能分析

1、化學收縮

混凝土內水泥在水化的過程中,水化產物的絕對體積比水化前水泥和水的絕對體積之和變少的現象即是混凝土的化學收縮。硅酸鹽水泥的水化收縮率的范圍大約為7%-9%,但是在混凝土初凝前后水化收縮的宏觀表現形式并不是完全相同的, 拌合物在初凝前具有良好的塑性,所以通過宏觀體積的減少來表現化學收縮;拌合物初凝后漸漸失去塑性,從而形成了水泥石骨架, 并不是化學收縮直接引起宏觀體積的變化,而是以形成內部孔隙結構的形式表現出宏觀體積的變化。

2、干燥收縮

毛細管壓力會導致混凝土干燥收縮。混凝土中的毛細管孔隙在混凝土干燥的過程中水分漸漸失去,使得毛細管發生變形,產生很大的毛細管張力,從而使混凝土產生體積收縮。若增加混凝土中的用水量,使水灰比增大,那么毛細管孔隙將會隨之增大,混凝土體積干燥收縮也會隨之增大。高性能混凝土的孔隙率比較低,因此它的干縮率比普通混凝土的要小。

3、塑性收縮

混凝土澆注成型后初凝前, 粗細骨料及膠凝材料因為重力的作用,所以顆粒比重大,產生沉降; 由于其水分比重小,上浮到混凝土的表面就會產生泌水。且水浮到混凝土表面會產生外分層,而水泥凈漿沉至粗骨料下方會產生內分層。混凝土由于泌水而產生的塑性收縮, 這種變形是不可逆的。然而與普通混凝土相比,高性能混凝土的水膠比較低,自由水分少, 表面水分蒸發快,成型后基本不會發生泌水現象,因此高性能混凝土比普通混凝土更易產生塑性收縮。

4、濕脹開裂

高性能混凝土硬化之后在長期的水分作用下,水分漸漸擴散到混凝土的內部,使得沒有水化的水泥發生水化反應,體積產生膨脹,當膨脹應力超過混凝土的抗拉強度的時候,混凝土就會產生開裂。如果水分子滲入到低水膠比的水泥漿中,將會繼續產生水化,其凝膠產物的體積是沒有水化水泥的2.1倍。但是這時候沒有可以供凝膠生長所需要的空間,因此內部膨脹力的增大將會導致混凝土開裂。所以,如果將高性能混凝土置于水下或露天的條件下,水的緩慢擴散過程可能會導致后期水化的繼續,隨即有裂縫產生,使其強度下降。

5、自收縮

高性能混凝土在其初凝后從流態變為粘彈塑性固態的時候會發生自收縮。因為混凝土內部含水量比較少,除水泥水化所需的水量外,在毛細管和孔隙中的水也被漸漸吸收而減少,由于沒有剩余自由水的存在,就會逐漸形成空的孔隙,在硬化水泥漿體內部不再存在未結合水的平衡,從而使水泥石內部的相對濕度很大程度的降低。對于粘彈性固態的膠凝材料系統,由于其處在難以有水分滲濾或蒸發的封閉狀態中,水泥的內部相對濕度的降低,使得一定的氣相存在于孔中, 孔中的水蒸汽從飽和狀態變為不飽和狀態。上述的情況如果長期處于封閉狀態,隨著水泥水化反應越演越烈的進行,導致毛細管中的液面形成彎月面,具有較高的毛細管壓,從而產生毛細管應力,對水泥石施加負壓,這也是凝結和硬化混凝土產生自收縮的主要因素。

6、徐變

雖然高性能混凝土中含有較多的膠漿,但是由于水膠比比較低,而硬化漿體的剛性大,所以與普通混凝土相比,高性能混凝土的徐變比較小,而且在受荷載初期,徐變的增長也比較平緩。高性能混凝土的化學收縮和干燥收縮比普通混凝土的要小,塑性收縮則大一些,而自收縮和溫度收縮則大的更多,其中自收縮產生的裂縫是影響高性能混凝土耐久性的主要內因。

二、高性能混凝土收縮變形的控制

要想控制高性能混凝土收縮變形,必須從設計、材料、施工和維護四個方面考慮。

1、原材料及其配合比

(1)原材料及其配合比基本要求

對于配合比,高性能混凝土要盡量減少水泥的用量,而將優質礦物摻合料的摻量加大。選用C3A小于7%的52.5以上的礦渣水泥或者普通水泥。砂石的含泥量要小于1%,粗骨料則選用粒徑在5mm-25mm級配的石子。超塑化劑適合選用與水泥相容性好的緩凝高效減水劑。摻合料可選用I級或II級礦渣粉、粉煤灰、沸石粉或硅粉。

(2)摻加膨脹劑

在抗裂防滲要求高的高性能混凝土結構工程中, 如要對高性能混凝土的進行收縮補償,可以摻入膨脹劑。不同品種的膨脹劑摻量也不同。從耐久性出發, 石灰—鈣礬石系膨脹劑適用于非防滲結構的工程,而鈣礬石系膨脹劑適合于水工、地下、海工等防滲結構的工程。無論是哪種膨脹劑,用其配制的補償收縮混凝土要達到規范的要求: 限制膨脹率在水養14d后要控制在大于等于1.5×10-4。

2、設計技術

(1) 采用細而密的雙層構造給樓板配筋,對于超長樓板,可以用部分預應力的補償收縮混凝土澆注,后澆縫的間距為50m-60m, 用大膨脹混凝土對施加預應力之后的混凝土進行填縫。由于底板濕度和溫度有較小的變化,可以將摻膨脹劑高性能混凝土的后澆縫間距延長50m-60m,在養護14d-28d之后用大膨脹混凝土填縫。空出或開口部位容易產生開裂,所以要增強構造鋼筋。還可將鋼纖維或尼龍纖維摻入到高性能混凝土中。

(2)墻體的養護比較困難,有的在拆模之后就會發生裂縫,有的在拆模之后3到5天出現裂縫。隨即發展為縱向貫穿裂縫,這種情況與高性能混凝土的收縮有一定關系。因此必須增強構造配筋,配筋率要高于0.5%,并且采用間距小于150mm、直徑較小的配筋來提高鋼筋混凝土的分散收縮應力和極限拉伸變形值。柱和邊墻的配筋率不同,收縮落差也不同,在它們的連接處就很容易產生縱向裂縫,所以要將長1m-1.5m的水平增強鋼筋插在連接處。在墻體內設置間距小于24m的誘導縫,墻內縱向鋼筋的數量占鋼筋總量的30%。由于縫內嵌入了止水帶,所以在結構系統內形成了薄弱環節。當混凝土由于干縮或者結構因溫差等原因引起附加內應力的時候,要在誘導處開裂,但是要保證不能滲水,兩條縫間的混凝土不能出現滲水和裂縫現象。

3、施工和維護

高性能混凝土進行拌和的時候,首先加砂石和部分水,再加摻合料(膨脹劑)、水泥及剩余水,最后加入高效減水劑,拌和3min。因為高性能混凝土有較強的流動性,所以只需用低頻振搗器進行振搗,而且可以將振點間距加大,從而可以縮短振搗時間。如果過振,會使過多的砂漿上浮,造成塑性收縮開裂。

對于抹壓后的板面混凝土,要立即用塑料薄膜覆蓋,硬化后至少要蓄水養護14天,冬季施工用保濕材料和塑料薄膜覆蓋,保濕保溫養護要超過14天。由于墻體最容易開裂,所以拆模時間要超過7天,這樣才可以減少溫差收縮。柱子要盡快拆模,拆模后隨即就要用麻袋片緊貼,再外包塑料薄膜,且澆水養護要超過7天。為了能夠及時的養護,混凝土硬化1天之后,就可以將模板螺絲松動2mm-3mm,并且在墻體頂架設置淋水花管,不斷地進行淋水養護,養護7天之后再拆模,然后在墻體表面緊貼麻袋片,繼續進行淋水養護7天。

三、結束語

高性能混凝土具有高耐久、高強度和高工作性的特性。隨著混凝土技術的不斷發展,與普通混凝土相比,高性能混凝土具有許多優良的性能。本文針對高性能混凝土的裂縫控制提出了高能性混凝土收縮變形的有效控制技術,但是要從根本上解決這個問題,使高性能混凝土的性能得到進一步完善,仍然需要做更深入的研究。

參考文獻:

[1]郭文山,石亮.淺談高性能混凝土的養護[J].江蘇建筑.20011.

[2]高超.高性能混凝土內養護技術的研究現狀[J].混凝土與水泥制品.2010.

篇6

關鍵詞;高性能混凝土 建筑工程 質量控制

中圖分類號:TU375 文獻標識碼:A 文章編號:

一、高性能混凝土特點

高性能混凝土是指采用普通原材料、常規施工工藝,通過摻加外加劑和摻合料配制而成的具有高工作性、高強度、高耐久性的綜合性能優良的混凝土。具體是:

(1)拌合料呈高塑或流態,可泵送、不離析,便于澆筑密實;

(2)在凝結硬化過程中和硬化后的體積穩定,水化熱低,不產生微細裂縫,徐變小;

(3)有很高的抗滲性。其中高工作性是高性能混凝土必須具備的首要條件,即高流動性、高抗分離性、高間隙通過性、高填充性、高密實性、高穩定性,并同時具備低成本的技術經濟合理性。高性能混凝土具有豐富的技術內容,盡管同業對高性能混凝土有不同的定義和解釋,但彼此均認為高性能混凝土的基本特征是按耐久性進行設計,保證拌和物易于澆筑和密實成型,不發生或盡量少發生由溫度和收縮產生的裂縫,硬化后有足夠的強度,內部孔隙結構合理而有低滲透性和高抗化學侵蝕。

二、配制高性能混凝土的原材料要求

現在國際上較普遍采用的配制高性能混凝土的技術措施是:硅酸鹽水泥+高效減水劑+活性礦物摻合料。HPC的組成材料包括:水泥、摻合料、粗細骨料、減水劑及水等。

(一)水泥

高性能混凝土可以使用普通硅酸鹽水泥、早強硅酸鹽水泥、中熱水泥等。水泥強度等級一般不小于52.5MPa。水泥與減水劑之間的適應性問題在普通混凝土中就存在,例如含木質素磺酸鹽的減水劑和含有硬石膏的水泥的適應性就很差。在低水膠比的HPC中,適應性問題就更突出,與水泥和高效減水劑適應性有關的影響因素也更明顯。水泥與超塑化劑的適應性不好時,不僅會影響超塑化劑的減水率,更重要的是會造成混凝土嚴重的坍落度損失。有的混凝土拌合物攪拌后半小時坍落度就可損失一半以上。影響水泥與超塑化劑適應性的主要因素,對水泥來說,是 (硫酸根離子)含量同水泥中C3A(鋁酸三鈣)、細度和堿含量。

(1)鋁酸三鈣含量

水泥成份中C 3 A的含量不能超過8 %,通常比表面積為3200cm2/g左右。在配制HPC時,由于超塑化劑的使用可使水膠比降低到小于0.4甚至小于0.3。水泥中的水很少時, 在水泥漿體中的溶出量很少,尤其當水泥中C3A含量較高和比表面積較大時,水泥水化加快,其中水化速度極快的C3A和石膏爭奪水分,溶解速率和溶解度比C3A的低得多的石膏在液相中溶出的 更顯得不足,而造成水泥和超塑化劑相適應性問題。

(2)熟料中的堿含量

煅燒水泥熟料所使用土質原料中一般都不同程度地含有K2O(氧化鉀)和Na2O(氧化鈉)。在水泥煅燒過程中,這些堿會固溶在熟料礦物中,提高了熟料的含堿量,影響了熟料礦物的結構組成和水泥水化的性質。在水泥水化時,由于熟料中含堿量提高,加速了C3A的水化,使水泥的流變性能變差,后期強度降低。

(3)顆粒組成

如果水泥的粗細顆粒級配恰當,則可得到良好的流變性能。水泥中3~30μm的顆粒主要起強度增長的作用,其中小于10μm的顆粒主要起早強的作用。大于60μm的顆粒則對強度不起作用。因此3~30μm的顆粒應當占90%以上;但顆粒小于10μm時需水量大,因此流變性能好的水泥,小于10μm的顆粒應當少于10%。

(二)活性礦物摻合料

常用的摻合料有硅粉、粉煤灰、磨細礦渣、天然沸石巖、磨細石灰石粉和石英砂粉、偏高嶺土細摻料等。它們的活性成份主要SiO2(二氧化硅)。摻入礦物摻合料代替部分水泥配制的HPC可以有效改善混凝土的性能。如通過降低消化熱、增加密實度,從而提高混凝土的抗壓強度,改善混凝土的工作性、抗滲性及體積穩定性。這些摻合料在使用時可單摻或復合摻。硅粉的質量可用Si02含量和活性率來檢驗。混凝土中摻入硅粉后,隨著硅粉摻量的提高,需水量增大,自收縮增大。因此,一般將硅粉的摻量控制在5%~10%之間,并用高效減水劑來調節需水量。

(三)粗細骨料

粗骨料的外觀形狀和表面特征對HPC的強度影響很大。理想的骨料必須是干凈的、立方形顆粒,含針狀和片狀的顆粒極少。在配制HPC時,要選用高強度的優質粗骨料,例如花崗巖、閃長巖及輝綠巖等。粗骨料的最大粒徑,對HPC的需要應該是以10~15 mm為最佳。當超過25mm時,對強度和抗滲性不利。細骨料以選石英含量高、顆粒渾圓潔凈、具有平滑篩分區線的中粗粒徑砂,細度模數在2.6~3.2之間為宜。

(四)高性能超塑化劑

高性能超塑化劑是配制HPC必不可少的關鍵材料。選用高性能超塑化劑時,應根據所配制的HPC的特點,選擇具備相應性能的外加劑。HPC外加劑通常具備以下全部性能或部分性能: (1)高效減水率;(2)引氣量小或引氣后應具有良好的孔結構;(3)增稠;(4)減縮;(5)增強;(6)保塑性好。為滿足施工需要,混凝土拌合物必須在一定時間內保持良好的流動性。混凝土拌制后,拌合物的流動性隨著水泥水化的進程,漸漸失去流動性。一般的處理方法是在外加劑中復合緩凝劑。然而過多的緩凝劑會延長混凝土的凝結時間,從而影響拆模時間和施工進度。

三、高性能混凝土質量的施工中控制

(一)在施工方案中事先確定施工縫預留位置,不能隨意變更,施工縫的接槎處理一般情況下應在混凝土強度達到1.2Mp8以上時,在已硬化的混凝土表面清除水泥浮漿和松動石子,將施工縫處混凝土表面鑿毛,并用水沖洗干凈,不得積水,再用高標號水泥砂漿澆抹表面后用混凝土細致搗實使新IS混凝土結合密實。

(二)振搗方式的質量控制。施工方要根據設計圖紙及其施工規范等做好施工方案,并且及時向所有操作人員做好技術交底,預防因振搗方式不對而造成混凝土分層、離析、表面浮漿、麻面等質量問題,進而盡可能降低混凝土成型硬化后出現裂縫的概率,保證混凝土的耐久性。

(三)二次振搗或多次搓壓表面。高強、高性能混凝土在拌制過程中,摻加多種外加劑及摻和料,一般情況下緩凝4小時左右,這段時間已澆混凝土表面因環境及水泥水化作用失水較多,容易產生收縮裂縫,經初凝前二次振搗或多次搓壓表面,能有效防止表層裂紋,且通過留置的混凝土試塊進行強度試驗,強度提高5%左右。

(四)在施工過程中出現下列情況之一應挖出混凝土。不能保證混凝土振搗密實或對水工建筑帶來不利影響的級配錯誤的混凝土料;長時間凝固、超過規定時間的混凝土料;下到高等級混凝土澆筑部位的低等級混凝土料。

(五)在澆筑埋石混凝土的時候應該嚴格控制施工單位的埋石量、埋石大小并保證埋石潔凈以及埋石與模板的距離,杜絕施工單位為了單純提高埋石率而放棄質量。在施工中努力確保埋石垂直和水平距離,以不影響振搗為原則,提高埋石混凝土質量。

(六)澆筑完的混凝土必須遮蓋來保溫或者防雨。

四、加強高性能混凝土的養護

混凝土養護有兩個目的:一是創造使水泥得以充分水化的條件,加速混凝土硬化;二是防止混凝土成型后因日曬、風吹、干燥、寒冷等自然因素的影響而出現超出正常范圍的收縮、裂縫及破壞等現象。混凝土的標準養護條件為溫度(20±3)℃,相對濕度保持90%以上,時間28d。在實際工程中,一般無法保證標準養護條件,而只能采取措施在經濟實用條件下取得盡可能好的養護效果。混凝土養護從大的范圍可分為自然養護與加熱養護兩類

五、結束語

通過對高性能混凝土原材料選擇、配合比設計、拌合、運輸、澆筑、養護等環節的控制,可以生產出滿足設計性能要求的高性能混凝土。通過對高性能混凝土施工過程中關鍵控制點的分析,實現了高性能混凝土施工質量的全過程控制,保證了高性能混凝土的服役性能,可取得較高的社會經濟效益。

參考文獻

[1]混凝土結構加固技術規范(CECS25:90),中國計劃出版社,1991

篇7

    1.1防滲墻施工設備

    在水利工程施工中,鉆孔機械作為水利工程混凝土防滲墻施工的重要設備,通過鉆頭對水利工程地層進行反復破碎,碎屑被水利工程泥漿懸浮,抽砂筒提出孔外的鋼繩沖擊鉆機,由于功效低,功耗大等特點,被廣泛應用于防滲墻施工中。沖擊式反循環鉆幾次,將斷續出渣進行改抽,在連續出渣的同時,避免水利工程鉆頭對地層顆粒的重復性破碎,在配套鉆渣分離的同時,提高防滲功效。在抓斗挖槽機中,無需泥漿,通過斗齒切割,在土層破碎的同時,將渣土直接抓出,不僅保障了防滲墻施工技術,同時對水利工程施工效益也有很大影響,根據工作原理有鋼繩抓斗和液壓抓斗兩種情況。

    1.2孔工藝

    在鉆孔工藝中,鉆劈法根據不同長度的墻軸線槽段,在相鄰槽段進行施工,通常用于砂卵石地層施工。在反循環鉆機以及鋼繩沖擊鉆機使用中,由于主、副鉆進,當主孔鉆進達到一定深度時,通過副孔劈打進行石渣清除。在抓取法中,水利工程施工通過粉土層以及砂卵石層防滲墻修筑,在抓斗過程中進行成槽挖掘,從而增強水利工程施工效益。在鉆抓法施工中,通過施工深槽孔以及地層造槽,在扎都和沖擊鉆聯合施工的同時,將沖擊鉆深入基巖或者主孔漂卵石,根據水利工程槽孔的大小,運用三鉆兩抓或者兩鉆一抓的方式進行施工,在副孔中,通過抓掘抓斗的方式進行造孔。

    1.3其他工序

    導墻作為水利工程混凝土防滲墻開挖機具的導體,在承重的同時,能有效保護槽口。在實際施工中,由于槽段施工周期相對較短,為了節省防滲墻施工成本,在盡量選用鋼結構導墻的同時,盡量縮小導墻斷面,形成符合施工標準的矩形。在成槽中,為了保障水利工程槽壁穩定性,在運用泥漿固壁的同時,使用膨潤土進行施工制漿;在保障施工指標密度的同時,讓馬氏漏斗粘度始終在32~50s之間;在泥漿重復運用的同時,用凈化機進行泥漿除砂。另外,由于塑性混凝土材料變形模量和材料強度較低,具有極好的地基變形和抗滲性,滲透系數低于1×10-6cm/s,滲透比可以達到300以上。在直升導管法中,由于導管內徑一般在20cm左右,因此,在實際施工中通常采用泵或者罐車輸送的方式進行混凝土輸送。在墻體連接中,通過接頭管法的具體要求,在嚴格切削的過程中,保障施工進程和效益。

    2水利工程混凝土防滲墻施工技術和質量控制

    2.1底層漏失、松散以及成槽方式

    在水利工程槽口土體松散的地方,由于土質欠佳、填筑質量達不到相關要求,造成很多槽口土體松散;當混凝土防滲墻進行挖槽施工時,由于自身因素,造成坍塌、劈裂。因此,為了保障成槽施工質量,必須根據具體情況,采用多項或者單項預防,當土體深入導墻4~6m時,根據施工要求,選用粉噴樁或者深攪的方式進行加固施工;通過明確槽孔長度,運用跳挖的方式,保障混凝土防滲墻槽孔距離始終在一個或者兩個期槽距離;對于已經產生的坍坑或者劈裂縫,通過適當調整泥漿固壁高度,在水泥粘土漿液灌注以及回填開挖過程中進行防滲墻施工處理。

    2.2混凝土墻段連接

    2.2.1接頭管連接在機具連接中,通過厚壁無縫鋼管制成具有一定剛度和強度的接頭管,在鋼管順直平滑的同時,保障管徑始終小于墻體厚度10~20mm。在起拔設備中,當墻體厚度低于20m時,通常選用30~50t的履帶式起重機;當墻體厚度超過20m時,通過專用起重機以及拔管機聯合,保障接頭管連接。在起拔工藝中,為了保障水利工程接頭管起拔時間,必須保障接頭管起拔在初凝前完成。在具體工程施工中,根據混凝土防滲墻初凝時間、氣溫、混凝土上升速度、配比以及接頭管埋深等因素,選擇最佳時間進行拔管,通過泥漿充填形成工程接頭孔,從根本上避免覆蓋層坍塌。當混凝土防滲墻出現鑄管以及拉斷事故時,根據高壓噴射特點,在明確接頭管部位的同時,進行補救。

    2.2.2切屑、樁法平接在混凝土防滲墻切屑中,當墻體深度低于20m,墻體抗壓強度小于1MPa時,根據二期槽具體要求,在一期槽切割的同時,在二期槽孔內部進行鋸齒連接;通過成槽斜率以及墻體深度,設置合理的切削長度。當墻體深度大于40m時,由于成槽精度和設備影響,一般采用接頭管的方法,在易發事故點,進行接縫質量預防。通過沖擊鉆機以及回轉的方式進行相鄰槽樁孔連接,在塑性、灰漿混凝土澆筑中,對槽孔進行連接,從而保障墻段連接可靠性。

    2.2.3硬巖嵌巖方法在機具選用中,主體重鑿一般通過鑄鋼的形式完成,當底部擁有沖擊合金刃角的同時,保障外形尺寸適中在1~1.5m之間,墻體厚度大于寬度。在硬巖開挖中,通過重鑿沖擊、巖塊、巖屑撈取,在形成循環回次的同時,進行深度預計。在鉆控法中,通過槽孔覆蓋,在正確使用“純瓦法”的同時,保障嵌巖深度,從根本上杜絕槽壁失穩。在沖擊反循環中,根據橫斷面鉆頭以及排渣管特點,在正確使用鉆頭沖擊的同時,將排渣管巖渣及時排除槽外;通過現行標準,在明確換漿、清孔、起拔、澆筑的同時,對槽體質量進行檢查、控制。

篇8

關鍵詞:道路橋梁;高性能混凝土;特性;質量;控制

一、概述

鄭州黃河公鐵兩用橋是公路與鐵路合建共同跨越黃河的重要通道。該橋下層為雙線高速鐵路客運專線,設計時速350km/h;上層為雙向六車道一級公路,設計時速為100km/h,公路設計荷載為標準一級公路荷載的1.3倍。公鐵合建部分長9177m。鉆孔樁、承臺、墩身碳化環境為T3、凍容破壞環境D3,公路梁、鐵路梁及橋面系碳化環境為T2,設計總量120萬立方均為高性能混凝土。混凝土配合比中礦物摻合料為粉煤灰,化學外加劑為聚羧酸。

二、高性能混凝土的特性

1、 具有一定的強度和高抗滲能力

高性能混凝土具有一定的強度和高抗滲能力,但不一定具有高強度,中、低強度亦可。至于高性能混凝土應達到多高強度,世界各國暫無統一的明確規定。

2 、具有良好的工作性

高性能混凝土具有良好的工作性,在成型過程中不分層、不離析,易充滿模型;泵送混凝土、自密實混凝土還具有良好的可泵性,施工時能達到自流平,坍落度經時損失小,具有良好的可泵性。這種優良的工作性能可以保證施工時混凝土的質量均勻,提高施工效率。

3、使用壽命長

高性能混凝土的使用壽命長,對于一些特護工程的特殊部位,控制結構設計的不是混凝土的強度,而是耐久性。能夠使混凝土結構安全可靠地工作100年以上,是高性能混凝土應用的主要目的。

4、 具有較高的體積穩定性

高性能混凝土具有較高的體積穩定性,即混凝土在硬化早期應具有較低的水化熱,硬化過程中不開裂,收縮徐變小。硬化后期具有較小的收縮變形,不易產生施工裂縫。

三、原材料和混凝土質量控制

1、混凝土電通量:

1)技術標準應滿足表1要求:

2)檢測頻率:在混凝土配合比選定時必須滿足電通量指標要求。在混凝土施工中,同標段、同施工工藝、同配合比混凝土至少抽檢一次,原材料與試配配合比時有變化時,應抽檢一次。

2、對混凝土中氯離子總含量要求:

1)在鋼筋混凝土中,由水泥、礦物摻合料、骨料、外加劑和拌合水引入的氯離子總含量不應超過膠凝材料總量的0.10%。

2)預應力混凝土結構中的氯離子總含量不應超過膠凝材料總量的0.06%。配合比設計時應對每一配合比進行氯離子總量計算。

3)對原材料中氯離子含量技術要求:

水泥:不宜大于0.10%(鋼筋混凝土);≤0.06%(預應力混凝土);粉煤灰:不宜大于0.02%;礦渣粉:≤0.02%;硅灰:不宜大于0.02%;細骨料(砂):小于0.02%;粗骨料:小于0.02%;水(mg/L):小于1500;外加劑 :≤0.1%(梁), 其它≤0.2%。當原材料更換時,混凝土不大于5000 m3應檢測一次。

3、 堿骨料反應

1)技術標準、試驗方法、抽檢頻率:見表2

2)對混凝土最大堿含量規定:

4、 混凝土含氣量:

1)技術標準:在配合比設計及現場檢測時應滿足表4要求。

2)檢測方法:按GB/T50080-2002執行。現場檢測:每班或每一結構部位至少2次,檢測地點宜在澆注現場。

三、 施工中質量控制

1、在施工方案中事先確定施工縫預留位置,不能隨意變更,施工縫的接槎處理一般情況下應在混凝土強度達到1.2Mp8以上時,在已硬化的混凝土表面清除水泥浮漿和松動石子,將施工縫處混凝土表面鑿毛,并用水沖洗干凈,不得積水,再用高標號水泥砂漿澆抹表面后用混凝土細致搗實使新舊混凝土結合密實。

2、格控制混凝土入摸溫度。除執行規范相關要求外,應加強入摸溫度控制,混凝土入摸溫度應控制在5~30℃之間。否則,應按照規范要求采取相應控制措施。

3、振搗方式的質量控制。施工方要根據設計圖紙及其施工規范等做好施工方案,并且及時向所有操作人員做好技術交底,預防因振搗方式不對而造成混凝土分層、離析、表面浮漿、麻面等質量問題,進而盡可能降低混凝土成型硬化后出現裂縫的概率,保證混凝土的耐久性。

4、二次振搗或多次搓壓表面。高強、高性能混凝土在拌制過程中,摻加多種外加劑及摻和料,一般情況下緩凝4小時左右,這段時間已澆混凝土表面因環境及水泥水化作用失水較多,容易產生收縮裂縫,經初凝前二次振搗或多次搓壓表面,能有效防止表層裂紋,且通過留置的混凝土試塊進行強度試驗,強度提高5%左右。

5、在施工過程中出現下列情況之一應挖出混凝土。不能保證混凝土振搗密實或對水工建筑帶來不利影響的級配錯誤的混凝土料;長時間凝固、超過規定時間的混凝土料;下到高等級混凝土澆筑部位的低等級混凝土料。

6、澆筑完的混凝土必須遮蓋來保溫或者防雨。

四、結語

鄭州黃河公鐵梁橋自樁基至橋面系均采用高性能混凝土,通過嚴格的質量控制,于2010年7月15日混凝土工程全部完成,各項質量指標均滿足要求,墩身、梁板混凝土質量優良。為今后高速公路大型橋梁建設具有借鑒作用。

參考文獻

[1]陳益民,賀行洋,李永鑫,等.礦物摻合料研究進展及存在的問題[J].材料導報,2006,(08).

[2]陸有軍,哈金福.多種摻合料復合配置高強高性能混凝土的試驗[J].寧夏工程技術,2006,(03)

篇9

關鍵詞 :     機制砂;機制砂混凝土:特性;研究進展:

1 、引言

當前我國混凝土材料的制備多使用河砂,然而河砂作為一種地域資源,具有短時間內不可再生的特征,并且隨著我國對生態環境保護的愈加重視,天然砂的開采受到嚴格限制。其中,某些區域存在少砂甚至無砂的狀況,只可采取遠途運輸或者尋找其他材料替代的方法制備混凝土,嚴重制約了混凝土相關行業的建設發展。因此,采用人工制砂的方法勢在必行。隨著機制砂材料的來源途徑愈加豐富、制備工藝愈加成熟,制備高抗滲透性、高強度、高耐久性和高穩定性的機制砂混凝土得到相關領域專家的關注,對其持續的動態關注具有十分重要的意義。基于此,本文首先從機制砂的特性入手,評述了石粉對機制砂混凝土性能的影響以及機制砂混凝土的性能,依此做出未來展望。

2 、機制砂的特性

機制砂是由人工使用專業研磨設備制作而成,砂粒的粒徑可根據具體的使用需求而改變,但大多數小于5mm。與天然砂相比,機制砂的級配較差,呈現出兩端多中間少的特點,砂粒粒徑大多以大于2.36mm和小于0.075mm為主,經過水洗等工序之后,粒徑小于0.6mm的顆粒會再次減少,使得由機制砂制備的混凝土混合物的性能降低[1]。為減少此種情況的發生,可通過使用擊碎設備、調整制備條件等措施改善,避免出現機制砂混凝土制備過程中的和易性差、外觀不佳、質量低下等問題。此外,由于是機械加工而成,機制砂的表面往往粗糙不堪、棱角分明,與同樣級別的天然砂相比其空隙率更高,因此更易于細骨料、水泥砂漿等材料的黏結,進而提高機制砂混凝土的強度和穩定性,同時也會因混合物屈服應力的增大而降低和易性。由于人工制作的機制砂中含有一定量的石粉,雖然其顆粒粒徑與泥的粒徑相差無幾,但因組成成分不同,對混凝土拌合物的性能產生了不同的影響。適量的石粉可起到連接水泥與砂的作用,填充彼此之間的空隙,增強混凝土的整體性,而泥會阻礙砂料與水泥的黏結,造成混凝土的黏結性較差。要解決上述機制砂混凝土性能較差的問題,需要保證機制砂材料的質量,可通過選擇良好的制砂設備與原材料、合理的制砂工藝、成熟的制砂技術等途徑實現。

與天然砂相比,機制砂具有以下優勢:(1)機制砂可根據不同的工程使用要求量身定做,其級配經過專業研磨之后可滿足不同的使用需求;(2)經過河水、雨水的長期沖刷,天然砂的表面更為光滑,而機制砂較之更為粗糙,在混凝土拌合物制作過程中可最大限度地填充空隙,使不同的材料更好地黏結在一起,混凝土的和易性得到提高;(3)由機制砂制備的混凝土,其抗壓、抗拉性能均強于天然砂制備的混凝土,干縮率則小于天然砂混凝土;(4)機制砂的制備可使用廢棄混凝土或碎石,實現了廢棄資源的再利用,更加經濟環保,與當前碳中和及碳達峰的國家發展戰略相吻合。但同時也存在一些缺陷,包括由0.075mm以下的機制砂制備的混凝土強度較低,混凝土表面的光澤、紋理等不均勻[2]。

3、 石粉對機制砂混凝土性能的影響

機制砂在生產過程中受到制備工藝及原材料等因素的限制,難免會產生一定量的石粉。相對于天然砂中的泥質,石粉中的雜質較少,其主要礦物成分與機制砂母巖相同,主要區別在于顆粒粒徑大小的不同。當前學術界對于不同石粉含量是否會對機制砂混凝土的性能產生影響尚無定論,部分學者認為石粉含量的增高會加大混凝土拌合物的比表面積,增大需水量,進而影響混凝土的強度和濕度。另有學者認為由于石粉填充了漿體之間的空隙,降低了混凝土攪拌過程中的摩擦力,從而改善了混凝土的流動性能,減少混凝土水分的離析現象。但可以明確的是,石粉含量的配比存在一個臨界點,當超過或者低于此臨界點,混凝土的和易性將變差。因此,當前研究需著眼于不同石粉含量配比對混凝土拌合物性能的影響上,通過研究最佳石粉含量配比,將石粉材料的優勢最大化。

楊家偉等[3,4]探討了不同石粉含量與粉煤灰含量對低強度混凝土和易性及強度的影響,試驗結果表明,當石粉含量在24.8%左右時,混凝土的和易性最佳,粉煤灰摻量在35%左右時,混凝土的強度較好。B.P.Hudson等人[5]認為石粉可填充機制砂混凝土漿體之間的空隙,起到混凝土拌合物的作用,當機制砂中的石粉含量在5%~10%之間時,只需維持較低的水量即可保證其工作性能。Nam-Shik Alln[6]提出當石粉起到填充混凝土骨料縫隙的作用下,就不會增大用水量,彌補了常規觀點的不足。李興貴[7]通過研究石粉含量對混凝土力學性能與收縮性能的影響,經對比試驗得出當石粉含量在16%左右時,混凝土的力學性能達到最佳狀態。李嵩林等[8,9,10]試驗研究了C50機制砂混凝土各組成成分的配合比,得出石粉含量在5%左右時,混凝土的抗壓強度最大;當石粉含量超過7%時,混凝土的抗壓強度與石粉含量成反比;但在12%以內變化時,石粉含量對混凝土的抗凍性與抗滲性影響較小。王雨利等[11]以不同類型的中低強度等級混凝土為研究對象,經試驗得出5%、10%與15%的石粉含量分別對應的水粉比為0.4時,混凝土的抗壓性能處于最佳狀態。王衛東等[12]試驗得出當機制砂混凝土的砂率在35%~43%、石粉含量在5%~13%之間時,機制砂混凝土的工作性、收縮變形性能、力學性能、抗滲性等性能與河砂混凝土相差無幾,甚至優于河砂混凝土。

4、 機制砂混凝土的性能研究

由人工制備而成的機制砂相異于天然砂,決定了機制砂混凝土與天然砂混凝土性能上的差異,并主要表現在強度、抗滲性和穩定性方面。

4.1 、機制砂混凝土的強度

多數學者認為機制砂混凝土的強度要優于天然砂混凝土,王稷良[13]通過試驗對比了天然砂與機制砂的級配值,試驗結果表明,與天然砂混凝土相比,機制砂混凝土的強度要高出2MPa,巖性的不同會造成機制砂混凝土強度的不同,究其緣由,周明凱等人[14]認為機制砂中的石粉增強了混凝土的保水性,在水化反應中起到晶核作用和集料填充作用,有效提高混凝土的強度。安文漢等人[15]則認為使用機制砂可以增強混凝土的強度,原因在于石粉可以明顯改善混凝土聚合物的孔隙率,使其晶相產生一定的改變。然而,其他學者提出了不同的觀點,李拖福等人[16]認為石粉含量過多或過少都會對混凝土的強度產生不利影響,最佳摻量是控制在13%~17%之間。E.L.Dukatz等[17]認為當石粉含量到達7%時,機制砂混凝土的抗壓強度明顯高于天然砂混凝土。S.Takami[18]研究得出混凝土的力學性能隨著石粉細度的提高而增強。蔡基偉等[19]通過使用石粉制備中低強度混凝土,經試驗發現,在單位水泥用量較少的情況下,石粉對機制砂混凝土強度的貢獻更加突出。崔洪濤[20]研究了不同石粉摻量對機制砂混凝土抗壓及抗折性能的影響,結果表明,機制砂混凝土的強度與石粉摻量成正比,尤其在混凝土拌合物反應的早期階段。Bonavetti等人[21]的試驗研究表明,當石粉摻量在20%以內時,混凝土的抗折強度隨摻量增加而增強。然而,當石粉含量超過21%時,混凝土的密實性與和易性會變差,過多的石粉會使水泥漿體的強度降低,從而造成機制砂混凝土的強度減小[22]。J.K.Kim等人[23]的研究顯示機制砂的摻入可提高機制砂混凝土的抗斷裂性能,石粉有效提高了漿體與骨料之間的粘結度。

4.2、 機制砂混凝土的抗滲性

毋庸置疑,機制砂混凝土的抗滲性取決于混凝土的密實程度,密實程度的提高會相應地提高混凝土的抗滲性。Tahir Celik[24]認為,石粉是影響機制砂混凝土密實程度的重要因素,機制砂中的石粉可加速水泥的水化作用,阻礙了空隙與滲水通道之間的連接,石粉含量越大,阻礙作用越強,機制砂混凝土更加密實,從而提高其抗滲性。其他學者則認為石粉能加速C3S的水化反應,并與C3A、C4AF反應生成結晶水化物,從而改善了機制砂混凝土的孔隙結構。張廣林等人[25]試驗對比了不同粉煤灰摻量對C50機制砂混凝土的抗滲性能影響,結果表明,當粉煤灰含量在15%左右時,機制砂混凝土的抗滲性能達到最佳狀態。但有學者提出了相反觀點,如洪錦祥等人[26]認為等質量的石粉取代水泥會降低混凝土的抗滲性能,究其緣由在于,石粉既不是惰性材料,也非膠結材料,而是粒徑較小的微集料,雖然可以優化機制砂混凝土的孔隙結構,但會造成水化產物的減少,機制砂混凝土的密實性就會變差。因此,隨著石粉含量的增加,混凝土拌合物中的氯離子擴散系數會變大,機制砂混凝土的抗滲性能就會不斷降低。隨著我國大型水利設施、防汛抗洪設施以及海洋工程建設的增加,對機制砂混凝土抗滲性能的要求會不斷提高。

4.3 、機制砂混凝土的穩定性

機制砂混凝土的穩定性受到多重因素的影響,試驗數據的不同會造成機制砂混凝土生化規律的不同。在石粉含量方面,吳明威等人[27]試驗了0.08mm石粉對機制砂混凝土的影響,石粉含量越大,收縮越小,且比天然砂混凝土的收縮值小。然而其他學者提出了不同結論,李興貴等人[28]的試驗表明,當石粉含量在12%以內時,機制砂混凝土的干縮率增長緩慢,當含量超過12%時,干縮率增長迅速,原因在于粒徑小于0.075mm的石粉顆粒可增加水泥漿的含量。彭仁琛[29]試驗了C35混凝土的收縮性能,提出石粉摻入越多,水泥漿體受到的收縮約束越小,混凝土的收縮率變大。D.P Bentz等人[30]研究發現當石粉含量達到15%時,機制砂混凝土的干縮率會降低,但強度幾乎沒有發生變化。機制砂混凝土的穩定性除了與石粉含量有關,還受到混凝土齡期的影響,田建平等人[31]以C60機制砂混凝土為研究對象,試驗發現,混凝土早齡期(14d以前)的收縮率隨著石粉含量的增加而增長;14d以后,當石粉含量在7%以內時,混凝土各齡期的收縮率與石粉含量成正相關,超過7%時,混凝土各齡期的收縮率與石粉含量成負相關。段瑞斌等人[32]試驗對比了90d齡期的機制砂混凝土和岳陽砂混凝土的收縮性能,結果表明兩者差距甚小。李晶[33]的研究表明當石粉外摻量小于15%時,石粉會顯著抑制機制砂混凝土的收縮反應;當石粉內摻時,機制砂混凝土的收縮程度會不斷增大。

5 、研究評述與展望

隨著我國一帶一路的大規模建設,對機制砂混凝土的需求越來越大,不同屬性特征的項目對機制砂混凝土的特性提出了更高要求。當前對于機制砂混凝土特性的研究多局限于石灰巖這一材質,對其他巖性機制砂研究較少。另外,對高強度高性能機制砂混凝土的研究相對不足,對影響高性能機制砂混凝土的參數指標及相互關系缺乏實證研究,有待于進一步完善。綜合上述內容,未來機制砂混凝土的相關研究可在以下幾個方面進行拓展:

(1)不同性能機制砂混凝土的比較研究;

(2)采用多種指標系數對石粉的特性進行實證;

(3)如何在增加石粉摻量以提高機制砂混凝土強度的情況下,滿足泵送要求,使其具備更好的工作性能,尚需要進一步研究;

(4)系統配制并構建機制砂混凝土的配合比設計體系。

參考文獻

[1]劉貞鵬.王晶陸芳,等機制砂及機制砂混凝土研究應用現狀綜述[J]黑龍江交通科技2017.40(02):20-21.

[2]袁霞機制砂的研究現狀[J].工程技術研究, 2020, 5(02)-:127-128.

[3]楊家偉,李固華于春輝等石粉對低強度機制砂混凝土和易性的影響[J]四川建筑科學研究,2015,41(01):230-233.

[4]劉建剛粉煤灰及石粉對人工砂高性能混凝土影響研究[J].甘肅科技縱橫,2009 ,38(03): 106+118.

[5] B. P. Hudson. Manufactured Sand for Concrete[R].5th ICAR Symposium E2-2-1. Austin, Texas, 1997.

[6] Nam-Shik Ahn. An. Experimental Study on the Guidelines for Using Higher Contents of Aggregate Micro Fines in Portland Cement Concrete[D]. The University of Texas, August,2000.

[7]李興貴高石粉含量人工砂在混凝土中的應用研究[J]建筑材料學報200401);66-71.

[8]李嵩林.耿波,尚軍年機制砂石粉對高強度混凝土性能的影響[J]低溫建筑技術2016,38(01):14-15.

[9]吳明威,付兆崗.李鐵翔等機制砂混凝土中石粉含量對混凝土性能影響試驗研究[J].鐵建建筑技術,2004(04):46-50.

[10]蔡基偉,胡曉晏李北星石粉含量對機制砂混凝土工作性與抗壓強度的影響[A].第九屆全國水泥和混凝土化學及應用技術會議論文匯編(上卷),2005.

[11]王雨利.王衛東,周明凱等中低強度機制砂混凝土石粉含量確定的研究[J].土木建筑與環境工程,2012,34(05):154-158.

[12]王衛東,張營,王雨利機制砂配制混凝土的若干問題探討[J]粉煤灰,2014,26(01):23-26.

[13]王稷良機制砂特性對混凝土性能的影響及機理研究[Z].2008.

[14]周明凱,蔡基偉王稷良,等高石粉含量機制砂配制混凝土的性能研究[A]生態環境與混凝土技術國際學術研討會論文集,2005.

[15]安文漢石屑混凝土強度及微觀結構試驗研究[J]山西建筑,1989(02):19-27.

[16]李拖福,嚴亞光.石屑在混凝土中的應用[J].山西建筑, 1989(02)-27-29+36.

[17]E. L. Dukatz, C. R. Marek. Evaluation of Manufactured Materials Stone Sand for Use in Virginia Construction Materials Research and Development, Project I3.. 68,.Vulcan Materials CoMPany, 1985:39.

[18] S.Takami.摻石灰石細粉的高流動度硬化混凝土的性能研究[R].The 5th International Symposium.

[19]蔡基偉,李北星周明凱,等石粉對中低強度機制砂混凝土性能的影響[J.武漢理I大學學報2006(04):27-30.

[20]崔洪濤.超磨細石灰石粉摻合料混凝土性能的研究[D]重慶大學,2004.

[21] V L. Bonavetti, E.F.Irassar. The Effect of Stone Dust Content in Sand[J] Cement and Concrete Research. 1994,24(03):580-590.

[22]李興貴高石粉含量人工砂在混凝士中的應用研究[J]建筑材料學報,2004(01);66-71.

[23] J.-K. Kim, C.-S. Lee et al. The Fracture Characteristics of Crushed Limestone Sand Concrete[J].Cement and Concrete Research. 1997, 27(11):1719-1729.

[24] Tahir Celik, Khaled Marar. Effects of Crushed Stone Dust on Some Properties of Concrete[J]. Cement and Concrete Research, 1996, 26(07):1121-1130.

[25]張廣林,顧鐵增,劉德銀機制砂混凝土耐久性能試驗研究與工程應用[J]黑龍江科技信息,2009(26):293.

[26]洪錦祥蔣林華,黃衛,等人工砂中石粉對混凝土性能影響及其作用機理研究[J]公路交通科技20.2211);88-92.

[27]吳明威,付兆崗李鐵翔,等.機制砂中石粉含量對混凝土性能影響的試驗研究[J]鐵道建筑技術2000(04):46-49+0.

[28]李興貴,章恒全陳曉月高石粉人工砂原級配混凝土干縮性能試驗研究[J]河海大學學報(自然科學版),2002,30(04):37-40.

[29]彭仁琛淺析機制砂中石粉含量對混凝土性能的影響[J]福建建材,2020(01).22-24.

[30] D. P Bentz. Replacement of Coarse Cement Particles by Inert Fillers in low w/c Ratio Concretes-1I. Experimental Validation[J]. Cement and Concrete Research, 2005,35: 185-188.

[31]田建平,周明凱,蔡基偉高強機制砂混凝土中石粉與粉煤灰的復合效應[J].武漢理工大學學報2006(03)-55-57+60.

篇10

關鍵詞:混凝土 攪拌設備 性能 混凝土質量 影響

隨著我國國民經濟的快速發展,工程結構的大型化和復雜化對混凝土質量不斷提出更高的要求。影響混凝土質量的因素有很多,本文就混凝土攪拌設備性能對混凝土質量的影響做個簡要的分析,希望能為以后提高混凝土質量提供一定的幫助。

一、混凝土攪拌原理及混凝土攪拌設備

1、混凝土攪拌原理

攪拌是混凝土形成過程中的一道重要工序。由于混凝土配合比例的配置是按細骨料恰好填滿骨料之間的空隙設定的,而水泥膠質均勻分布粗骨料表面,因此只有將配合料充分的攪拌均勻才能得到高質量的混凝土。而攪拌剛好能滿足這一要求,通過攪拌可以塑化、強化混凝土,因此混凝土攪拌設備是混凝土生產的核心裝置之一,用于完成混凝土的均勻拌和,達到混凝土的宏觀和微觀的均質性。同時,混凝土攪拌設備又受到混凝土生產的整個施工工藝的影響,如設備的性能和參數要與混凝土施工的要求相適應。

2、混凝土攪拌設備

混凝土攪拌設備主要是指混凝土攪拌機,混凝土攪拌機是把水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的機械。主要由拌筒、加料和卸料機構、供水系統、原動機、傳動機構、機架和支承裝置等組成。混凝土攪拌設備按工作性質分間歇式(分批式)和連續式;按攪拌原理分自落式和強制式;按安裝方式分固定式和移動式;按出料方式分傾翻式和非傾翻式;按拌筒結構形式分梨式、鼓筒式、雙錐、圓盤立軸式和圓槽臥軸式等。

二、攪拌設備性能對混凝土質量的影響分析

1、攪拌設備的結構類型對混凝土質量的影響

攪拌設備按攪拌原理分自落式和強制式。

自落式攪拌機:自落式混凝土攪拌機的拌筒內壁上有徑向布置的攪拌葉片。工作時,拌筒繞其水平軸線回轉,加入拌筒內的物料,被葉片提升至一定高度后,借自重下落,這樣周而復始的運動,達到均勻攪拌的效果。自落式混凝土攪拌機的結構簡單,一般以攪拌塑性混凝土為主。

強制式攪拌機:最先出現的是圓盤立軸式強制混凝土攪拌機。這種攪拌機分為渦槳式和行星式兩種。隨著輕骨料的應用,出現了圓槽臥軸式強制攪拌機,它又分單臥軸式和雙臥軸式兩種,兼有自落和強制兩種攪拌的特點。其攪拌葉片的線速度小,耐磨性好和耗能少,發展較快。強制式混凝土攪拌機拌筒內的轉軸臂架上裝有攪拌葉片,加入拌筒內的物料,在攪拌葉片的強力攪動下,形成交叉的物流。這種攪拌方式遠比自落攪拌方式作用強烈,主要適于攪拌干硬性混凝土。

隨著混凝土材料和施工工藝的發展、又相繼出現了許多新型結構的混凝土攪拌機,如蒸汽加熱式攪拌機,超臨界轉速攪拌機,聲波攪拌機,無攪拌葉片的搖擺盤式攪拌機和二次攪拌的混凝土攪拌機等。這些不同的攪拌機適于不同的混凝土,不同的混凝土只有在與相適應的攪拌機中才能得到最好的質量。

2、攪拌設備的配料系統性能對混凝土質量的影響

混凝土攪拌設備配料系統由給料系統、稱量系統和電氣控制系統三部分組成。

給料系統由儲料斗、給料裝置等組成,通過控制料斗門的啟閉時間或開關門次數完成向稱量斗中定量加料工序。配料機在配料過程中,當稱料斗中的物料達到設定值時,給料皮帶機就會自動停止(氣動給料門關閉),但此時仍有部分物料從空中落入稱料斗,這部分物料的重量稱為落差。為了保證配料精度,一般對物料設定一個落差值進行修正。但由于骨料或干或濕,或受裝載機上料沖擊,實際落差與設定值之間也會產生誤差。一般在儲料場、配料機、傾斜皮帶機上方加風雨棚,完善儲料場排水功能,防止進料后雨水浸泡或日曬。

稱量系統是影響混凝土質量和混凝土生產成本的關鍵部件,主要分為骨料稱量、粉料稱量和液體稱量三部分。一般情況下,每小時20立方米以下的攪拌站采用疊加稱量方式,即骨料(砂、石)用一把秤,水泥和粉煤灰用一把秤,水和液體外加劑分別稱量,然后將液體外加劑投放到水稱斗內預先混合。而在每小時50立方米以上的攪拌站中,多采用各稱物料獨立稱量的方式,所有稱量都采用電子秤及微機控制。生產的正常與否、工程質量的好壞、材料消耗成本的高低都跟計量系統能否正常工作

各配料秤是否準確有著密切的聯系。

3、攪拌設備的轉速對混凝土質量的影響

要想使混凝土的質量達到最佳,攪拌機就必須要具有合理轉速。攪拌機轉速是保證攪拌機正常工作的基本參數,其必須滿足攪拌質量與攪拌效率等性能要求。攪拌質量就是生產出符合中國標準要求的新拌混凝土;攪拌效率就是在滿足攪拌質量的前提下,攪拌時間要盡量短,以提高設備的生產率和利用率,降低生產成本。混凝土是重要的建筑材料,保證新拌混凝土質量是對攪拌機性能的最基本要求。常說的攪拌機轉速是指攪拌機的軸轉速ω。由攪拌葉片的速度梯于攪拌軸帶動其上安裝的攪拌臂和葉片旋轉,實現混合料的攪拌過程;葉片的線速度v=rω,r為軸心到葉片端部的距離,可見葉片的線速度在各點是不一樣的,存在速度梯度。其實,攪拌機轉速就是指攪拌葉片端部的最大線速度vmax。若混凝土攪拌機的轉速過低,原材料就不能充分的混合均勻,就會出現水泥顆粒團聚現象,水泥顆粒表面的初始水化物薄膜包裹層無法破壞,物料的顆粒間碰撞摩擦不充分,那么混凝土的質量就無法達到最好。若混凝土攪拌機的轉速過高,混合料就會發生離析現象,不同的材料就會分離開來,這樣攪拌處理的混凝土就無法使用。

4、攪拌設備維護保養方便性對混凝土質量的影響

攪拌裝置設計時充分考慮了設備維護的方便性,因為長期施工過程中。攪拌設備結構的焊接處或者螺栓緊固情況發生變化,不僅影響攪拌設備的性能,而且會對分布在主機上方的粉料秤、水秤以及外加劑秤等稱量系統的穩定性產生很大影響,使計量系統精度降低,從而影響混凝土的質量;隨著攪拌設備工作時間的增長,攪拌葉片的磨損量增大,襯板與攪拌葉片之間的間隙也隨之增大,這樣就降低了攪拌工效,在攪拌時間不變的情況下就會影響到混凝土的質量;空壓機維護保養不到位或者氣路接頭、管路出現松動或泄漏,導致氣壓(氣壓正常工作范圍為0.4-0.75mpa)降低到0.4mpa以下,這時候氣壓對計量系統開關門動作靈敏度降低、落差沖量不穩定,下料門不能及時動作導致各骨料、粉料以及水、外加劑嚴重偏離理論值,從而影響到混凝土的質量。氣缸工作異常、主機不良、電磁閥工作異常、限位開關靈活性降低等等,在影響攪拌設備的性能的同時也會嚴重影響到所生產混凝土的質量。攪拌設備的日常維護與保養不僅對保證攪拌設備的設備性能意義重大,對混凝土的質量保證也起到了至關重要的作用。

攪拌設備的日常維護保養項目包括:各傳感器懸掛是否良好、氣路各接頭及管路有無松動或泄漏、各氣缸工作是否正常、攪拌葉片及襯板固定螺栓有無松動、攪拌葉片與襯板間隙是否正常(攪拌葉片與襯板的間隙應保持3-8mm為宜)等等。這些日常的維護保養項目的方便性在很大程度上保證了攪拌設備的良好性能,對混凝土的質量控制起到了不可磨滅的作用。

三、結束語

總之,影響混凝土質量的好壞因素有很多,其中混凝土攪拌設備性能就是其中一個比較重要的影響因素,為了得到更好的混凝土質量,應合理選擇混凝土攪拌設備。

參考文獻:

[1].孫祖望.連續式攪拌設備的發展及其與間歇式攪拌設備的比較[j].市政技術.2011(03)