智能混凝土
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智能混凝土范文第1篇
隨著現(xiàn)代材料的不斷進(jìn)步，作為最主要的建筑材料之一的混凝土已逐漸向高強(qiáng)、高性能、多功能和智能化發(fā)展。用它建造的混凝土結(jié)構(gòu)也趨于大型化和復(fù)雜化。然而混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中由于受環(huán)境荷載作用。疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)和材料老化等不利因素的，結(jié)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生損傷積累、抗力衰減，甚至導(dǎo)致突發(fā)事故。為了有效地避免突發(fā)事故的發(fā)生，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，必須對(duì)此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)的“健康”監(jiān)測(cè)，并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。現(xiàn)有的無(wú)損檢測(cè)，如聲波檢測(cè)X射線及C掃描等，只能定性檢測(cè)，而不能定量、數(shù)據(jù)化處理，更主要的是不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因而對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和損傷估計(jì)還比較困難，甚至是不可能的。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)的維修方式主要是在損傷部位進(jìn)行外部的加固，而對(duì)損傷的原結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修比較困難，尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的損傷修復(fù)更是非常困難。隨著現(xiàn)代向智能化的發(fā)展，這種停留在被動(dòng)和計(jì)劃模式的檢測(cè)與修復(fù)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代多功能和智能建筑對(duì)混凝土材料提出的要求。因此，研究和開發(fā)具有主動(dòng)、自動(dòng)地對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行自診斷、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)、恢復(fù)的智能混凝土已成為結(jié)構(gòu)一功能（智能）一體化的發(fā)展趨勢(shì)[1]
1智能混凝土的定義和發(fā)展歷史
智能材料，指的是“能感知環(huán)境條件，做出相應(yīng)行動(dòng)”的材料。它能模仿生命系統(tǒng)，同時(shí)具有感知和激勵(lì)雙重功能，能對(duì)外界環(huán)境變化因素產(chǎn)生感知，自動(dòng)作出適時(shí)。靈敏和恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，并具有自我診斷、自我調(diào)節(jié)、自我修復(fù)和預(yù)報(bào)壽命等功能。智能混凝土是在混凝土原有組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分，使混凝土具有自感知和記憶，自適應(yīng)，自修復(fù)特性的多功能材料。根據(jù)這些特性可以有效地預(yù)報(bào)混凝土材料內(nèi)部的損傷，滿足結(jié)構(gòu)自我安全檢測(cè)需要，防止混凝土結(jié)構(gòu)潛在脆性破壞，并能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行修復(fù)，顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和記憶、自適應(yīng)。自修復(fù)等多種功能的綜合，缺一不可，以的科技水平制備完善的智能混凝土材料還相當(dāng)困難。但近年來(lái)?yè)p傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相繼出現(xiàn)；為智能混凝土的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1.1損傷自診斷混凝土
自診斷混凝土具有壓敏性和溫敏性等自感應(yīng)功能。普通的混凝土材料本身不具有自感應(yīng)功能，但在混凝土基材中復(fù)合部分其它材料組分使混凝土本身具備本征自感應(yīng)功能。目前常用的材料組分有：聚合類、碳類、金屬類和光纖。其中最常用的是碳類、金屬類和光纖。下面主要介紹2種當(dāng)前研究比較熱門的損傷自診斷混凝土。
1.1.1碳纖維智能混凝土
碳纖維是一種高強(qiáng)度、高彈性且導(dǎo)電性能良好的材料。在水泥基材料中摻入適量碳纖維不僅可以顯著提高強(qiáng)度和韌性，而且其物理性能，尤其是電學(xué)性能也有明顯的改善，可以作為傳感器并以電信號(hào)輸出的形式反映自身受力狀況和內(nèi)部的損傷程度。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，可以使混凝土具有自感知內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變和操作程度的功能。通過(guò)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)水泥基復(fù)合材料的電阻變化與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化是相對(duì)應(yīng)的。碳纖維水泥基材料在結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力的彈性階段，其電阻變化率隨內(nèi)部應(yīng)力線性增加，當(dāng)接近構(gòu)件的極限荷載時(shí)，電阻逐漸增大，預(yù)示構(gòu)件即將破壞。而基準(zhǔn)水泥基材料的導(dǎo)電性幾乎無(wú)變化，直到臨近破壞時(shí)，電阻變化率劇烈增大，反映了混凝土內(nèi)部的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。根據(jù)纖維混凝土的這一特性，通過(guò)測(cè)試碳纖維混凝土所處的工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)[2].在入碳纖維的損傷自診斷混凝土中，碳纖維混凝土本身就是傳感器，可對(duì)混凝土內(nèi)部在拉、壓、彎靜荷載和動(dòng)荷載等外因作用下的彈性變形和塑性變形以及損傷開裂進(jìn)行監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在水泥漿中摻加適量的碳纖維作為應(yīng)變傳感器，它的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的電阻應(yīng)變片。在疲勞試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論在拉伸或是壓縮狀態(tài)下，碳纖維混凝土材料的體積電導(dǎo)率會(huì)隨疲勞次數(shù)發(fā)生不可逆的降低。因此，可以應(yīng)用這一現(xiàn)象對(duì)混凝土材料的疲勞損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)標(biāo)定這種自感應(yīng)混凝土，研究人員決定阻抗和載重之間的關(guān)系，由此可確定以自感應(yīng)混凝土修筑的公路上的車輛方位、載重和速度等參數(shù)，為管理的智能化提供材料基礎(chǔ)。
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(nèi)部的溫度差會(huì)產(chǎn)生電位差的熱電性（Seebeck效應(yīng)）。試驗(yàn)表明，在最高溫度為70℃，最大溫差為15℃的范圍內(nèi)，溫差電動(dòng)勢(shì)（E）與溫差t之間具有良好穩(wěn)定的線性關(guān)系。當(dāng)碳纖維摻量達(dá)到一臨界值時(shí)，其溫差電動(dòng)勢(shì)率有極大值，且敏感性較高，因此可以利用這種材料實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物內(nèi)部和周圍環(huán)境變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控；也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大體積混凝土的溫度自監(jiān)控以及用于熱敏元件和火警報(bào)警器等可望用于有溫控和火災(zāi)預(yù)警要求的智能混凝土結(jié)構(gòu)中。
碳纖維混凝土除自感應(yīng)功能外，還可應(yīng)用于防靜電構(gòu)造。公路路面、機(jī)場(chǎng)跑道等處的化雪除冰。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋陰極保護(hù)。住宅及養(yǎng)殖場(chǎng)的電熱結(jié)構(gòu)等。
1.1.2光纖傳感智能混凝土
光纖傳感智能混凝土[3]，即在混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位埋人入纖維傳感器或其陣列，探測(cè)混凝土在碳化以及受載過(guò)程中內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變變化，并對(duì)由于外力、疲勞等產(chǎn)生的變形、裂紋及擴(kuò)展等損傷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。光在光纖的傳輸過(guò)程中易受到外界環(huán)境因素的影響，如溫度、壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等的變化而引起光波量如光強(qiáng)度、相位、頻率、偏振態(tài)的變化。因此人們發(fā)現(xiàn)，如果能測(cè)量出光波量的變化，就可以知道導(dǎo)致光波量變化的溫度、壓力、磁場(chǎng)等物理量的大小。于是，出現(xiàn)了光纖傳感技術(shù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了將光纖傳感器用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和建筑檢測(cè)這一領(lǐng)域的研究，開展了混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變及裂縫發(fā)生與發(fā)展等內(nèi)部狀態(tài)的光纖傳感器技術(shù)的研究，這包括在混凝土的硬化過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)和結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。光纖在傳感器中的應(yīng)用，提供了對(duì)土建結(jié)構(gòu)智能及內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線無(wú)損檢測(cè)手段，有利于結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測(cè)和整體評(píng)價(jià)和維護(hù)。到目前為止，光纖傳感器已用于許多工程，典型的工程有加拿大Caleary建設(shè)的一座名為BeddingtonTail的一雙跨公路橋內(nèi)部應(yīng)變狀態(tài)監(jiān)測(cè)；美國(guó)Winooski的一座水電大壩的振動(dòng)監(jiān)測(cè)；國(guó)內(nèi)工程有重慶渝長(zhǎng)高速公路上的紅槽房大橋監(jiān)測(cè)和蕪湖長(zhǎng)江大橋長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估系統(tǒng)等。
1.2自調(diào)節(jié)智能混凝土
自調(diào)節(jié)智能混凝土具有電力效應(yīng)和電熱效應(yīng)等性能?；炷两Y(jié)構(gòu)除了正常負(fù)荷外，人們還希望它在受臺(tái)風(fēng)、地震等災(zāi)害期間，能夠調(diào)整承載能力和減緩結(jié)構(gòu)振動(dòng)，但因混凝土本身是惰性材料，要達(dá)到自調(diào)節(jié)的目的，必須復(fù)合具有驅(qū)動(dòng)功能的組件材料，如：形狀記憶合金（SMA）和電流變體（ER）等。形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)（SME），若在室溫下給以超過(guò)彈性范圍的拉伸塑性變形，當(dāng)加熱至少許超過(guò)相變溫度，即可使原先出現(xiàn)的殘余變形消失，并恢復(fù)到原來(lái)的尺寸。在混凝土中埋入形狀記憶合金，利用形狀記憶合金對(duì)溫度的敏感性和不同溫度下恢復(fù)相應(yīng)形狀的功能，在混凝土結(jié)構(gòu)受到異常荷載于擾時(shí)，通過(guò)記憶合金形狀的變化，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力重分布并產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。
電流變體（ER）是一種可通過(guò)外界電場(chǎng)作用來(lái)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(chǎng)的作用下，電流變體可于0.1ms級(jí)時(shí)間內(nèi)組合成鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固凝膠，其初度隨電場(chǎng)增加而變調(diào)到完全固化，當(dāng)外界電場(chǎng)拆除時(shí)，仍可恢復(fù)其流變狀態(tài)。在混凝土中復(fù)合電流變體，利用電流變體的這種流變作用，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)受到臺(tái)風(fēng)，地震襲擊時(shí)調(diào)整其內(nèi)部的流變特性，改變結(jié)構(gòu)的自振頻率、阻尼特性以達(dá)到減緩結(jié)構(gòu)振動(dòng)的目的。
有些建筑物對(duì)其室內(nèi)的濕度有嚴(yán)格的要求，如各類展覽館、博物館及美術(shù)館等，為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的濕度控制，往往需要許多濕度傳感器、控制系統(tǒng)及復(fù)雜的布線等，其成本和使用維持的費(fèi)用都較高。日本學(xué)者研制的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的混凝土材料自身即可完成對(duì)室內(nèi)環(huán)境濕度的探測(cè)，并根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。這種混凝土材料帶來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境濕度功能的關(guān)鍵組分是沸石粉。其機(jī)理為：沸石中的硅酸鈣含有（3－9）X10－10m的孔隙。這些孔隙可以對(duì)水分、N0x和S0x氣體選擇性的吸附。通過(guò)對(duì)沸石種類進(jìn)行選擇，可以制備符合實(shí)際需要的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境濕度的混凝土復(fù)合材料。它具有如下特點(diǎn)：優(yōu)先吸附水分；水蒸氣壓力低的地方，其吸濕容量大；吸、放濕與溫度相關(guān)，溫度上升時(shí)放濕，溫度下降時(shí)吸濕。
1.3自修復(fù)智能混凝土
混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)是帶縫工作的?；炷廉a(chǎn)生裂縫，不僅強(qiáng)度降低，而且空氣中的CO2、酸雨和氯化物等極易通過(guò)裂縫侵人混凝土內(nèi)部，使混凝土發(fā)生碳化，并腐蝕混凝土內(nèi)的鋼筋，這對(duì)地下結(jié)構(gòu)物或盛有危險(xiǎn)品的處理設(shè)施尤為不利，一旦混凝土發(fā)生裂縫，要想檢查和維修都很困難。自修復(fù)混凝土就是應(yīng)這方面的需要而產(chǎn)生的。在人類現(xiàn)實(shí)生活中可以見到人的皮膚劃破后，經(jīng)一段時(shí)間皮膚會(huì)自然長(zhǎng)好，而且修補(bǔ)得天衣無(wú)縫；骨頭折斷后，只要接好骨縫，斷骨就會(huì)自動(dòng)愈合。自愈合混凝土[4]就是模仿生物組織，對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土傳統(tǒng)組分中復(fù)合特性組分（如含有粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊）在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)系統(tǒng)，模仿動(dòng)物的這種骨組織結(jié)構(gòu)和受創(chuàng)傷后的再生、恢復(fù)機(jī)理。采用粘結(jié)材料和基材相復(fù)合的，使材料損傷破壞后，具有自行愈合和再生功能，恢復(fù)甚至提高材料性能的新型復(fù)合材料。在日本，以東北大學(xué)三橋博三教授為首的日本學(xué)者將內(nèi)含粘結(jié)劑的膠囊或空心玻璃纖維摻入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下發(fā)生開裂，部分膠囊或空心玻璃纖維破裂，粘結(jié)液流出并深人裂縫。粘結(jié)液可使混凝土裂縫重新愈合。美國(guó)伊利諾伊斯大學(xué)的CarolynDry在1994年采用類似的方法，將在空心玻璃纖維中注人縮醛高分子溶液作為粘結(jié)劑埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基礎(chǔ)上CarolynDry還根據(jù)動(dòng)物骨骼的結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理，嘗試制備仿生混凝土材料，其基本原理是采用磷酸鈣水泥（含有單聚物）為基體材料，在其中加人多孔的編織纖維網(wǎng)。在水泥水化和硬化過(guò)程中，多孔纖維釋放出聚合反應(yīng)引發(fā)劑與單聚物聚合成高聚物，聚合反應(yīng)留下的水分參與水泥水化。這樣便在纖維網(wǎng)的表面形成大量有機(jī)與無(wú)機(jī)物，它們相互穿插粘結(jié)，最終形成的復(fù)合材料是與動(dòng)物骨骼結(jié)構(gòu)相似的無(wú)機(jī)與有機(jī)相結(jié)合的材料，具有優(yōu)異的強(qiáng)度及延性等性能。而且在材料使用過(guò)程中，如果發(fā)生損傷，多孔有機(jī)纖維會(huì)釋放高聚物，愈合損傷。
2智能混凝規(guī)究現(xiàn)狀和應(yīng)注意的
前面所述的自診斷、自調(diào)節(jié)和自修復(fù)混凝土是智能混凝土的初級(jí)階段，它們只具備了智能混凝土的某一基本特征，是一種智能混凝土的簡(jiǎn)化形式。因此有人也稱之為機(jī)敏混凝土。然而這種功能單一的混凝土并不能發(fā)揮智能混凝土作用，人們正致力于將2種以上功能進(jìn)行組裝的所謂智能組裝混凝土材料的研究。智能組裝混凝土材料是將具有自感應(yīng)、自凋節(jié)和自修復(fù)組件材料等與混凝土基材復(fù)合并按照結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)行排列，以實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷自診斷、自修復(fù)和抗震減振的智能化。
智能混凝土具有廣闊的應(yīng)用前景，但作為一種新型的功能材料，如果投入實(shí)際工程，還有很多問(wèn)題需要進(jìn)一步地研究：如碳纖維混凝土的電阻率穩(wěn)定性、電極布置方式、耐久性等；光纖混凝土的光纖傳感陣列的最優(yōu)排布方式；自愈合混凝土的修復(fù)粘結(jié)劑的選擇。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解決上述一系列問(wèn)題將對(duì)智能混凝土今后的產(chǎn)生深遠(yuǎn)的。為促進(jìn)智能混凝土研究工作的順利開展有必要就以下幾點(diǎn)形成共識(shí)：
（1）開發(fā)應(yīng)有針對(duì)性。所謂針對(duì)性就是要針對(duì)混凝土性能發(fā)生惡化和結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞等現(xiàn)象，考慮不同的智能方法，如針對(duì)這些現(xiàn)象，設(shè)想開發(fā)出一種能應(yīng)對(duì)所有這些情況的手段是很困難的，因此，縮小智能化范圍，以某種功能為對(duì)象，從而開發(fā)出相對(duì)最適應(yīng)的方法是必要的。
（2）實(shí)施中應(yīng)具有可行性。澆注混凝土多在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，因而作為智能混凝土的施工方法，對(duì)其技術(shù)與工藝要求不能過(guò)高。應(yīng)以原有工藝為基礎(chǔ)開發(fā)相應(yīng)的較為簡(jiǎn)單的方法。選用的材料應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性，要有利于安全使用，不揮發(fā)任何有刺激的氣味和其它有害物質(zhì)，并能大量應(yīng)用而且成本較低。
（3）設(shè)計(jì)應(yīng)具有綜合性。采用智能化，雖然可以提高材料的耐久性，但也會(huì)帶來(lái)負(fù)面作用。如由于使用了某種材料雖然能對(duì)某種惡化現(xiàn)象進(jìn)行控制和改善，但是否會(huì)對(duì)強(qiáng)度等其它性能有所影響，所有這些正反兩方面的問(wèn)題都必須在判斷和設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行綜合考慮和權(quán)衡。
智能混凝土范文第2篇
論文摘 要：智能混凝土是建筑材料與現(xiàn)代相結(jié)合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)混凝土材料的高級(jí)階段?；仡櫫酥悄芑炷恋陌l(fā)展和現(xiàn)狀，展望了智能混凝土的發(fā)展趨勢(shì)和前景，闡述了研究中應(yīng)注意的。
前言
隨著現(xiàn)代材料的不斷進(jìn)步，作為最主要的建筑材料之一的混凝土已逐漸向高強(qiáng)、高性能、多功能和智能化發(fā)展。這種停留在被動(dòng)和計(jì)劃模式的混凝土檢測(cè)與修復(fù)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代多功能和智能建筑對(duì)混凝土材料提出的要求。因此，研究和開發(fā)具有主動(dòng)、自動(dòng)地對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行自診斷、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)、恢復(fù)的智能混凝土已成為結(jié)構(gòu)一功能（智能）一體化的發(fā)展趨勢(shì)。
1智能混凝土的定義和發(fā)展歷史
智能材料，指的是“能感知環(huán)境條件，做出相應(yīng)行動(dòng)”的材料。它能模仿生命系統(tǒng)，同時(shí)具有感知和激勵(lì)雙重功能，能對(duì)外界環(huán)境變化因素產(chǎn)生感知，自動(dòng)作出適時(shí)。靈敏和恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，并具有自我診斷、自我調(diào)節(jié)、自我修復(fù)和預(yù)報(bào)壽命等功能。智能混凝土是在混凝土原有組分基礎(chǔ)上復(fù)合智能型組分，使混凝土具有自感知和記憶，自適應(yīng)，自修復(fù)特性的多功能材料。根據(jù)這些特性可以有效地預(yù)報(bào)混凝土材料內(nèi)部的損傷，滿足結(jié)構(gòu)自我安全檢測(cè)需要，防止混凝土結(jié)構(gòu)潛在脆性破壞，并能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行修復(fù)，顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和記憶、自適應(yīng)。自修復(fù)等多種功能的綜合，缺一不可，以的科技水平制備完善的智能混凝土材料還相當(dāng)困難。但近年來(lái)?yè)p傷自診斷混凝土、溫度自調(diào)節(jié)混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相繼出現(xiàn)；為智能混凝土的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1.1損傷自診斷混凝土
自診斷混凝土具有壓敏性和溫敏性等自感應(yīng)功能。普通的混凝土材料本身不具有自感應(yīng)功能，但在混凝土基材中復(fù)合部分其它材料組分使混凝土本身具備本征自感應(yīng)功能。目前常用的材料組分有：聚合類、碳類、金屬類和光纖。其中最常用的是碳類、金屬類和光纖。目前主要有2種研究比較熱門的損傷自診斷混凝土：碳纖維智能混凝土、光纖傳感智能混凝土。
1.2自調(diào)節(jié)智能混凝土
自調(diào)節(jié)智能混凝土具有電力效應(yīng)和電熱效應(yīng)等性能?；炷两Y(jié)構(gòu)除了正常負(fù)荷外，人們還希望它在受臺(tái)風(fēng)、地震等災(zāi)害期間，能夠調(diào)整承載能力和減緩結(jié)構(gòu)振動(dòng)，但因混凝土本身是惰性材料，要達(dá)到自調(diào)節(jié)的目的，必須復(fù)合具有驅(qū)動(dòng)功能的組件材料，如：形狀記憶合金（SMA）和電流變體（ER）等。形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)（SME），若在室溫下給以超過(guò)彈性范圍的拉伸塑性變形，當(dāng)加熱至少許超過(guò)相變溫度，即可使原先出現(xiàn)的殘余變形消失，并恢復(fù)到原來(lái)的尺寸。在混凝土中埋入形狀記憶合金，利用形狀記憶合金對(duì)溫度的敏感性和不同溫度下恢復(fù)相應(yīng)形狀的功能，在混凝土結(jié)構(gòu)受到異常荷載于擾時(shí)，通過(guò)記憶合金形狀的變化，使混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力重分布并產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。
有些建筑物對(duì)其室內(nèi)的濕度有嚴(yán)格的要求，如各類展覽館、博物館及美術(shù)館等，為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的濕度控制，往往需要許多濕度傳感器、控制系統(tǒng)及復(fù)雜的布線等，其成本和使用維持的費(fèi)用都較高。日本學(xué)者研制的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的混凝土材料自身即可完成對(duì)室內(nèi)環(huán)境濕度的探測(cè)，并根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。這種混凝土材料帶來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境濕度功能的關(guān)鍵組分是沸石粉。其機(jī)理為：沸石中的硅酸鈣含有（3－9）X10－10m的孔隙。這些孔隙可以對(duì)水分、N0x和S0x氣體選擇性的吸附。通過(guò)對(duì)沸石種類進(jìn)行選擇，可以制備符合實(shí)際需要的自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境濕度的混凝土復(fù)合材料。它具有如下特點(diǎn)：優(yōu)先吸附水分；水蒸氣壓力低的地方，其吸濕容量大；吸、放濕與溫度相關(guān)，溫度上升時(shí)放濕，溫度下降時(shí)吸濕。
1.3自修復(fù)智能混凝土
混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，大多數(shù)結(jié)構(gòu)是帶縫工作的。混凝土產(chǎn)生裂縫，不僅強(qiáng)度降低，而且空氣中的CO2、酸雨和氯化物等極易通過(guò)裂縫侵人混凝土內(nèi)部，使混凝土發(fā)生碳化，并腐蝕混凝土內(nèi)的鋼筋，這對(duì)地下結(jié)構(gòu)物或盛有危險(xiǎn)品的處理設(shè)施尤為不利，一旦混凝土發(fā)生裂縫，要想檢查和維修都很困難。自修復(fù)混凝土就是應(yīng)這方面的需要而產(chǎn)生的。在人類現(xiàn)實(shí)生活中可以見到人的皮膚劃破后，經(jīng)一段時(shí)間皮膚會(huì)自然長(zhǎng)好，而且修補(bǔ)得天衣無(wú)縫；骨頭折斷后，只要接好骨縫，斷骨就會(huì)自動(dòng)愈合。自愈合混凝土就是模仿生物組織，對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能，在混凝土傳統(tǒng)組分中復(fù)合特性組分（如含有粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊）在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)系統(tǒng)，模仿動(dòng)物的這種骨組織結(jié)構(gòu)和受創(chuàng)傷后的再生、恢復(fù)機(jī)理。采用粘結(jié)材料和基材相復(fù)合的，使材料損傷破壞后，具有自行愈合和再生功能，恢復(fù)甚至提高材料性能的新型復(fù)合材料。在日本，以東北大學(xué)三橋博三教授為首的日本學(xué)者將內(nèi)含粘結(jié)劑的膠囊或空心玻璃纖維摻入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下發(fā)生開裂，部分膠囊或空心玻璃纖維破裂，粘結(jié)液流出并深人裂縫。粘結(jié)液可使混凝土裂縫重新愈合。
2智能混凝土研究現(xiàn)狀和應(yīng)注意的問(wèn)題
前面所述的自診斷、自調(diào)節(jié)和自修復(fù)混凝土是智能混凝土的初級(jí)階段，它們只具備了智能混凝土的某一基本特征，是一種智能混凝土的簡(jiǎn)化形式。因此有人也稱之為機(jī)敏混凝土。然而這種功能單一的混凝土并不能發(fā)揮智能混凝土作用，人們正致力于將2種以上功能進(jìn)行組裝的所謂智能組裝混凝土材料的研究。智能組裝混凝土材料是將具有自感應(yīng)、自凋節(jié)和自修復(fù)組件材料等與混凝土基材復(fù)合并按照結(jié)構(gòu)的需要進(jìn)行排列，以實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷自診斷、自修復(fù)和抗震減振的智能化。
智能混凝土具有廣闊的應(yīng)用前景，但作為一種新型的功能材料，如果投入實(shí)際工程，還有很多問(wèn)題需要進(jìn)一步地研究：如碳纖維混凝土的電阻率穩(wěn)定性、電極布置方式、耐久性等；光纖混凝土的光纖傳感陣列的最優(yōu)排布方式；自愈合混凝土的修復(fù)粘結(jié)劑的選擇。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解決上述一系列問(wèn)題將對(duì)智能混凝土今后的產(chǎn)生深遠(yuǎn)的。為促進(jìn)智能混凝土研究工作的順利開展有必要就以下幾點(diǎn)形成共識(shí)：
（1）開發(fā)應(yīng)有針對(duì)性。所謂針對(duì)性就是要針對(duì)混凝土性能發(fā)生惡化和結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞等現(xiàn)象，考慮不同的智能方法，如針對(duì)這些現(xiàn)象，設(shè)想開發(fā)出一種能應(yīng)對(duì)所有這些情況的手段是很困難的，因此，縮小智能化范圍，以某種功能為對(duì)象，從而開發(fā)出相對(duì)最適應(yīng)的方法是必要的。
（2）實(shí)施中應(yīng)具有可行性。澆注混凝土多在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，因而作為智能混凝土的施工方法，對(duì)其技術(shù)與工藝要求不能過(guò)高。應(yīng)以原有工藝為基礎(chǔ)開發(fā)相應(yīng)的較為簡(jiǎn)單的方法。選用的材料應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性，要有利于安全使用，不揮發(fā)任何有刺激的氣味和其它有害物質(zhì)，并能大量應(yīng)用而且成本較低。
（3）設(shè)計(jì)應(yīng)具有綜合性。采用智能化，雖然可以提高材料的耐久性，但也會(huì)帶來(lái)負(fù)面作用。如由于使用了某種材料雖然能對(duì)某種惡化現(xiàn)象進(jìn)行控制和改善，但是否會(huì)對(duì)強(qiáng)度等其它性能有所影響，所有這些正反兩方面的問(wèn)題都必須在判斷和設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行綜合考慮和權(quán)衡。
3結(jié)語(yǔ)
智能混凝土范文第3篇
關(guān)鍵字：PLC，模糊PID算法，稱重配料系統(tǒng)，混凝土攪拌站
中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
Based on PLC fuzzy PID Concrete batching plants design and implementation
Zhang Huihui, Zhang Min，Ma Jiaming
(Qingdao Technological University, Shandong Qingdao, 266033)
ABSTRACT: Concrete batching plants is the major place of concrete production. What’s more, weighting and burdening is the key part in the process of concrete production. The accuracy of the weighing batching system affects the quality of concrete directly. For the entire weighing batching system, the selection of control strategy determines the production efficiency and the accuracy of batching plant. Based on the above issues, this design with PLC as the control core, realize the design of weighing batching system based on fuzzy adaptive PID algorithm.
KEY WORDS: PLC; Fuzzy PID algorithm; Concrete batching plants; Weighting and Burdening System
0引言
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，一系列基礎(chǔ)性工程的開工建設(shè)以及城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)各種產(chǎn)品也不斷提出了新的要求。本設(shè)計(jì)采用模糊PID控制，達(dá)到智能控制效果。本文的重點(diǎn)在于用PLC實(shí)現(xiàn)模糊PID控制。
1混凝土配料生產(chǎn)過(guò)程原理介紹
本論文以舊建筑物拆遷的廢棄建筑垃圾為原料，配合相關(guān)輔助原料，混合充分后切塊、加壓生產(chǎn)建筑再生磚為例，來(lái)闡述動(dòng)態(tài)配料系統(tǒng)所要求的快速性及精確性。
2混凝土攪拌站控制算法分析
2.1 模糊PID控制技術(shù)
由于自動(dòng)配料控制系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)變的、非線性的控制系統(tǒng)，在非時(shí)變模型下有較好調(diào)節(jié)能力的傳統(tǒng)PID算法難以達(dá)到理想的控制效果。此外常規(guī)的模糊控制器控制精度比較低并且有無(wú)法消除的盲區(qū)。因此，采用基于PLC的模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，不但可以使控制系統(tǒng)的控制更加可靠，而且得到了很好的控制效果。
由圖2可以看到，模糊自適應(yīng)PID控制器以誤差e和誤差變化ec模糊控制器輸入變量，以PID參數(shù)變化∆Kp、∆Ki、∆Kd作為模糊控制器的輸出變量，將模糊控制和PID控制結(jié)合起來(lái)形成模糊自適應(yīng)PID實(shí)現(xiàn)相應(yīng)參數(shù)的在線調(diào)整。
圖2模糊自適應(yīng)控制器
圖 3 模糊自適應(yīng)仿真框圖
圖4 模糊控制器封裝圖
圖5 模糊PID相應(yīng)仿真曲線
在圖3、圖4、圖5仿真調(diào)試的過(guò)程中，傳統(tǒng)PID控制算法存在過(guò)渡過(guò)程時(shí)間與超調(diào)量之間的矛盾，若要超調(diào)量小則過(guò)渡時(shí)間增長(zhǎng)，如果要求過(guò)渡過(guò)程快則必然出現(xiàn)較大的超調(diào)二者難以兩全。而模糊自適應(yīng)PID控制算法過(guò)渡過(guò)程的快慢幾乎與超調(diào)無(wú)關(guān)，因而可以方便靈活的改變參數(shù)，以最快速度無(wú)超調(diào)(或很小的超調(diào))進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。從常規(guī)PID和模糊自適應(yīng)PID控制的階躍響應(yīng)對(duì)比曲線中可以看出，系統(tǒng)在階躍信號(hào)的激勵(lì)下模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)超調(diào)量要小的多，響應(yīng)速度快，穩(wěn)態(tài)誤差小，具有更好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。仿真說(shuō)明采用模糊自適應(yīng)PID方法控制配料系統(tǒng)是合理有效的具有較高的可行性。
模糊PID控制的 PLC實(shí)現(xiàn)
程序設(shè)計(jì)流程圖
在設(shè)計(jì)中，我們使用了OMRON公司的 CP1H-XA40DR-A型號(hào)的PLC。利用A/D模塊將輸入量采集到 PLC 中，利用D/A 模塊實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的輸出，模糊控制算發(fā)流程圖如圖6所示。
圖 6 模糊控制算法流程圖
首先把量化因子置入PLC的保持繼電器中，其次將采樣進(jìn)來(lái)的輸入量送入PLC的DM區(qū)，做限幅量化后再根據(jù)其對(duì)應(yīng)的輸入模糊論域中的相應(yīng)元素，查模糊控制查詢表，求出模糊輸出量，誠(chéng)意輸出量化因子之后便得實(shí)際輸出量，經(jīng)D/A輸出進(jìn)行控制。[4]
模糊控制查詢表查詢程序設(shè)計(jì)
在圖6中，最重要的一步就是模糊控制表查詢，須經(jīng)過(guò)模糊推理與逆模糊化運(yùn)算得到一個(gè)13× 13的二維矩陣。在表1的一個(gè)模糊控制查詢表的實(shí)例中，矩陣元素Ui（論域范圍為-7～7）是輸出控制量U的量化值，其由e、ec的輸入量論域元素確定。
表1
將查詢表元素逐行一次存儲(chǔ)在PLC的保持繼電器D2000～D2168中。
查詢程序設(shè)計(jì)利用變址寄存器V，采用“基址+偏移地址”的尋址方法控制。假如e、ec的論域元素分別為M、N，則輸出控制量u的位置為：表的首地址+13(M+6)+(N+6)。對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖7。[5]
圖 7 查表程序梯形圖
4. 結(jié)束語(yǔ)
本文通過(guò)簡(jiǎn)要介紹混凝土配料系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程的原理，以及在該系統(tǒng)下經(jīng)過(guò)編程,將模糊PID的程序設(shè)計(jì)方法在PLC上得到實(shí)現(xiàn)，滿足控制系統(tǒng)時(shí)變、非線性的條件下，充分利用了PLC 控制系統(tǒng)可靠性高、 抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),又通過(guò)PID提高了控制系統(tǒng)的智能化程度, 具有成本低、 控制效果好的優(yōu)點(diǎn), 其應(yīng)用前景廣闊。
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智能混凝土范文第4篇
關(guān)鍵詞： 智能；耐熱；混凝土
前言
核能發(fā)電雖然已使用了約60年,但只在某些國(guó)家才得到了足夠的重視。核能發(fā)電會(huì)產(chǎn)生大量含有放射性物質(zhì)的乏燃料，這些放射性核燃料通過(guò)自然衰變釋放出大量熱能，可能導(dǎo)致普通水泥混凝土容器受高溫作用（最高達(dá)1000℃以上）而嚴(yán)重破裂和泄漏，從而造成重大安全事故。因此，研制出一種耐熱混凝土來(lái)存放此核燃料是非常有必要的。
但是，僅僅是耐熱還不能夠滿足要求。為了防止重大工程結(jié)構(gòu)發(fā)生突然破壞，除了耐熱，該混凝土最好要有智能的特點(diǎn)，其智能體現(xiàn)在利用表面粘貼的或植入的壓電片產(chǎn)生蘭姆波，并采集反射波，據(jù)此判定結(jié)構(gòu)的損傷程度。
據(jù)上分析，在高達(dá)1000℃以上高溫環(huán)境的作用下，普通混凝土?xí)跓o(wú)預(yù)警或預(yù)報(bào)條件下發(fā)生解體破壞，很容易導(dǎo)致核安全事故的發(fā)生。因此，研究一種具有智能自感知特性、可長(zhǎng)期耐高溫的新型混凝土材料是非常有必要的。
1、研究意義
人們?cè)缫岩庾R(shí)到不可再生資源總有一天會(huì)日漸耗竭，隨著緊缺的石油資源問(wèn)題日益突出，國(guó)際油價(jià)持續(xù)攀升，各國(guó)對(duì)能源資源安全關(guān)注程度也隨之普遍上升。維護(hù)國(guó)家能源安全是當(dāng)今世界各國(guó)面臨的重大課題，無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家，還是發(fā)展中國(guó)家都將保障能源安全作為國(guó)家能源戰(zhàn)略的首要目標(biāo)。因此，能源安全是當(dāng)前世界各國(guó)面臨的重大課題，而和平利用核能發(fā)電是緩和能源危機(jī)的一種經(jīng)濟(jì)有效的措施，在許多國(guó)家已得到大力發(fā)展和重視。從全球范圍來(lái)看，目前世界電力供應(yīng)的13%～15％來(lái)自核電。世界上的主要消費(fèi)能源大國(guó)對(duì)核能的依賴程度更高。各國(guó)核電占本國(guó)總電力的比例分別為：法國(guó)77%、韓國(guó)38%、德國(guó)32%、日本30%、美國(guó)20%、英國(guó)20%、俄羅斯16%。相比而言，中國(guó)核電在電力結(jié)構(gòu)中比重小很多，據(jù)網(wǎng)上資料報(bào)道，截止2011年3月，中國(guó)共有13臺(tái)投入運(yùn)行，裝機(jī)容量?jī)H占全國(guó)電力裝機(jī)總?cè)萘康?.8%左右。根據(jù)我國(guó)《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，我國(guó)核電運(yùn)行裝機(jī)容量爭(zhēng)取達(dá)到4000萬(wàn)千瓦；到2050年，根據(jù)不同部門的估算，中國(guó)核電裝機(jī)容量可以分為高中低三種方案：高方案為3.6億千瓦（約占電力總裝機(jī)容量的30%），中方案為2.4億千瓦（約占電力總裝機(jī)容量的20%），低方案為1.2億千瓦（約占電力總裝機(jī)容量的10%）。2011年日本福島核電站事故的發(fā)生，引發(fā)全球?qū)四馨踩母叨汝P(guān)切，在歐洲掀起反核熱浪，德國(guó)、法國(guó)、意大利等國(guó)爆發(fā)反核示威游行。多個(gè)國(guó)家核電發(fā)展計(jì)劃緊急剎車，德國(guó)宣布關(guān)閉七座1980年以前投入運(yùn)營(yíng)的核電站，并暫停延長(zhǎng)核電站運(yùn)營(yíng)期限計(jì)劃，瑞士、韓國(guó)、印度和中國(guó)等都決定重審本國(guó)的核電發(fā)展計(jì)劃。但是美、法、英等國(guó)都已相繼明確表態(tài)，不會(huì)因?yàn)楹耸鹿实陌l(fā)生而放棄發(fā)展核能。根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署的《2010全球可持續(xù)能源投資趨勢(shì)》：2009年可再生能源發(fā)電約占全球發(fā)電總量18%，其中水電占了15%，風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等發(fā)電量加起來(lái)僅占全球總發(fā)電量的3%。在中國(guó)，2009年煤電占電力總裝機(jī)容量的75%，水電裝機(jī)約占22.5%，風(fēng)電、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等發(fā)電所占比例不足1%。各種可再生能源的發(fā)展都有局限性，尚無(wú)法在電力結(jié)構(gòu)中替代核能的地位。因此，核能發(fā)電仍是未來(lái)世界新能源發(fā)展的重要方向之一。
但是，核能在發(fā)電的同時(shí)，會(huì)伴隨產(chǎn)生大量的核廢料或乏燃料。這些核廢料是強(qiáng)放射性物質(zhì)，會(huì)嚴(yán)重危害人類的生存和健康。據(jù)報(bào)道，一座100萬(wàn)千瓦的核電站一年能產(chǎn)生幾十噸放射性廢料，這些核廢料加工處理后將產(chǎn)生4立方米高輻射核廢料、20立方米中輻射核廢料、140立方米低輻射核廢料和200立方米非輻射核廢料。按照國(guó)家能源局規(guī)劃，2020年我國(guó)核電總裝機(jī)容量將超過(guò)5000萬(wàn)千瓦（新浪），每年產(chǎn)生的核乏燃料將達(dá)3000余噸。
2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
（1）新型耐高溫混凝土材料
2008年，“5.12”汶川地震發(fā)生后，我國(guó)存放的核廢料面臨嚴(yán)峻形勢(shì)。因此，彭士祿院士了解了國(guó)內(nèi)在這方面已經(jīng)開展的工作，而且還重點(diǎn)調(diào)研了美國(guó)的核廢料水泥固化的進(jìn)展。上世紀(jì)九十年代初，以美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室為代表成功開發(fā)了一種處理核廢料的化學(xué)固結(jié)磷酸鹽陶瓷材料（Chemically bonded phosphate ceramic，CBPC)，這一發(fā)明在1996年被稱為世界上100項(xiàng)最偉大發(fā)明之一。
智能混凝土范文第5篇
關(guān)鍵詞：高性能；混凝土；質(zhì)量；控制
為規(guī)范和強(qiáng)化政工程實(shí)踐與學(xué)術(shù)研究的發(fā)展方向，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院和美國(guó)政協(xié)會(huì)于1990年召開會(huì)議，首次提出了高性能混凝土的概念，并很快被世界各國(guó)所接受?，F(xiàn)在，美國(guó)、加拿大、法國(guó)、挪威、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都投入很大力量進(jìn)行高性能混凝土的研究。我國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)和建設(shè)部、鐵道部、建材總局也已決定對(duì)高性能政的研究進(jìn)行聯(lián)合資助，并正式將高性能混凝土研究列立為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)科研項(xiàng)目。高性能政目前已被認(rèn)作是將對(duì)建筑業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響的新一代建筑材料。
一、高性能混凝土特點(diǎn)
高性能政是指采用普通原材料、常規(guī)施工工藝，通過(guò)摻加外加劑和摻合料配制而成的具有高工作性、高強(qiáng)度、高耐久性的綜合性能優(yōu)良的政。具體是：
1）拌合料呈高塑或流態(tài)、可泵送、不離析，便于澆筑密實(shí)；
2）在凝結(jié)硬化過(guò)程中和硬化后的體積穩(wěn)定，水化熱低，不產(chǎn)生微細(xì)裂縫，徐變小；
3）有很高的抗?jié)B性。其中高工作性是高性能政必須具備的首要條件，即高流動(dòng)性、高抗分離性、高間隙通過(guò)性、高填充性、高密實(shí)性、高穩(wěn)定性；并同時(shí)具備低成本的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性。目前，高性能政在發(fā)達(dá)國(guó)家的工程實(shí)踐中已較廣泛采用，我國(guó)尚處于試驗(yàn)研究、推廣試用的起步階段。
高性能混凝土具有豐富的技術(shù)內(nèi)容，盡管同業(yè)對(duì)高性能混凝土有不同的定義和解釋，但彼此均認(rèn)為高性能混凝土的基本特征是按耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證拌和物易于澆筑和密實(shí)成型，不發(fā)生或盡量少發(fā)生由溫度和收縮產(chǎn)生的裂縫，硬化后有足夠的強(qiáng)度，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)合理而有低滲透性和高抗化學(xué)侵蝕。從我國(guó)目前的及優(yōu)選并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試拌后,檢驗(yàn)砼坍落度的經(jīng)時(shí)損失滿足規(guī)范設(shè)計(jì)施工水平出發(fā),強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到或超過(guò)C50的混土被定義為要求,滿足工程應(yīng)用的高施工性要求,才能正式確定所選用的高強(qiáng)混凝土。而且隨著工程建設(shè)的需要,高性能混凝土的使頻率越來(lái)越高,對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制的重要性也越來(lái)越強(qiáng)。
二、高性能混凝土質(zhì)量的原材料和設(shè)計(jì)配合比控制
1、熟悉施工圖紙,認(rèn)真領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖。通過(guò)同設(shè)計(jì)人員交換意見,并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察,收集水文、地質(zhì)、氣象等原始資料,對(duì)施工圖設(shè)計(jì)混凝土應(yīng)承擔(dān)功能作全面了解,并做好相應(yīng)技術(shù)信息的收集準(zhǔn)備工作。
2、全面收集原材料信息,精選原材料。加強(qiáng)原材料管理，混凝土材料的變異將影響混凝土強(qiáng)度。因此收料人員應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，不允許不合格品進(jìn)場(chǎng)，另外與原材料不符及時(shí)匯報(bào)，采取相應(yīng)措施，以保證混凝土質(zhì)量。
（1）指定專人定期檢查、測(cè)定各種原材料和生產(chǎn)狀態(tài)，特別是對(duì)原材料的進(jìn)料、儲(chǔ)存、計(jì)量應(yīng)全方位監(jiān)控。
（2）配制C60級(jí)高強(qiáng)混凝土，不需要用特殊的材料，但必須對(duì)本地區(qū)所能得到的所有原材料進(jìn)行優(yōu)選。除有較好的性能指標(biāo)外，還必須質(zhì)量穩(wěn)定，即在一定時(shí)期內(nèi)（至少在施工期內(nèi)）主要性能沒有太大的波動(dòng)。
（3）為確保混凝土強(qiáng)度，必須采取措施將毛細(xì)孔填滿，以增加混凝土的密實(shí)性。因而，需要在砼配比中，加入微米級(jí)徑增密處理的超細(xì)活性顆粒。使其在水泥漿微細(xì)空隙中水化，減少和填充毛細(xì)孔，達(dá)到增強(qiáng)和增密作用。
（4）選擇合適的需要摻入的高性能的外加劑。目前，砼的外加劑品種較多，但高性能復(fù)合型外加劑國(guó)內(nèi)尚不多見，故應(yīng)作對(duì)比試驗(yàn)后確定。
3、設(shè)計(jì)合理的混凝土配合比。合理的混凝土配合比由實(shí)驗(yàn)室通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，除滿足確定、耐久性要求和節(jié)約原材料外，應(yīng)該具有施工要求的和易性。因此要實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)合理的配比，必須提供合格的水泥、砂、石。水泥控制強(qiáng)度，砂控制細(xì)度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料達(dá)到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的進(jìn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?！?、正確按設(shè)計(jì)配合比施工按施工配合比施工，首先要及時(shí)測(cè)定砂、石含水率，將設(shè)計(jì)配合比換算為施工配合比。其次，要用重量比，不要用體積比，最后，要及時(shí)檢查原材料是否與設(shè)計(jì)用原材料相符，這要求供方提供兩份同樣材料，一份提供給實(shí)驗(yàn)室，一份給工地，工地收料人員應(yīng)按樣本收料，如來(lái)料與樣本不符，應(yīng)馬上向上級(jí)匯報(bào)，及時(shí)更改配合比（材料不合格不收料除外）。
進(jìn)行混凝土強(qiáng)度的測(cè)定，我們以28天強(qiáng)度為準(zhǔn)，為施工簡(jiǎn)便和質(zhì)量保證，我們一般做7天試塊等，以對(duì)混凝土強(qiáng)度盡量根據(jù)其齡期測(cè)定其發(fā)展，以明確確定其質(zhì)量。
三、高性能混凝土質(zhì)量的施工中控制
1、在施工方案中事先確定施工縫預(yù)留位置,不能隨意變更,施工縫的接槎處理一般情況下應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2Mp8以上時(shí),在已硬化的混凝土表面清除水泥浮漿和松動(dòng)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(biāo)號(hào)水泥砂漿澆抹表面后用混凝土細(xì)致?lián)v實(shí)使新IS混凝土結(jié)合密實(shí)。
2、振搗方式的質(zhì)量控制。施工方要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及其施工規(guī)范等做好施工方案,并且及時(shí)向所有操作人員做好技術(shù)交底,預(yù)防因振搗方式不對(duì)而造成混凝土分層、離析、表面浮漿、麻面等質(zhì)量問(wèn)題,進(jìn)而盡可能降低混凝土成型硬化后出現(xiàn)裂縫的概率,保證混凝土的耐久性。
3、二次振搗或多次搓壓表面。高強(qiáng)、高性能混凝土在拌制過(guò)程中,摻加多種外加劑及摻和料,一般情況下緩凝4小時(shí)左右,這段時(shí)間已澆混凝土表面因環(huán)境及水泥水化作用失水較多,容易產(chǎn)生收縮裂縫,經(jīng)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(guò)留置的混凝土試塊進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn),強(qiáng)度提高5%左右。
4、在施工過(guò)程中出現(xiàn)下列情況之一應(yīng)挖出混凝土。不能保證混凝土振搗密實(shí)或?qū)λそㄖ?lái)不利影響的級(jí)配錯(cuò)誤的混凝土料；長(zhǎng)時(shí)間凝固、超過(guò)規(guī)定時(shí)間的混凝土料；下到高等級(jí)混凝土澆筑部位的低等級(jí)混凝土料。
5、在澆筑埋石混凝土的時(shí)候應(yīng)該嚴(yán)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(zhì)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(zhì)量。
6 、澆筑完的混凝土必須遮蓋來(lái)保溫或者防雨。
四、加強(qiáng)高性能混凝土的養(yǎng)護(hù)
混凝土養(yǎng)護(hù)有兩個(gè)目的：一是創(chuàng)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(fēng)吹、干燥、寒冷等自然因素的影響而出現(xiàn)超出正常范圍的收縮、裂縫及破壞等現(xiàn)象。混凝土的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件為溫度（20± 3）℃，相對(duì)濕度保持90％以上，時(shí)間28d。在實(shí)際工程中一般無(wú)法保證標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件，而只能采取措施在經(jīng)濟(jì)實(shí)用條件下取得盡可能好的養(yǎng)護(hù)效果?；炷琉B(yǎng)護(hù)從大的范圍可分為自然養(yǎng)護(hù)與加熱養(yǎng)護(hù)兩類。
參考文獻(xiàn)：
