智能混凝土范文

导语：如何才能写好一篇智能混凝土，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：智能混凝土，自诊断混凝土，自调节混凝土，自修复混凝土

 

引言

现代材料科学的不断进步与发展，促进材料的不断创新与发展，混凝土作为最主要的建筑材料已逐渐向高强、高性能、多功能和智能化发展。然而混凝土结构在使用过程中由于受环境荷载作用、疲惫效应、腐蚀效应和材料老化等各种不利因素的影响，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发失稳破坏。为了有效地避免突发事故的发生，提高结构的性能，延长结构的使用寿命，就必须对此类结构进行实时的“健康”监测，并及时进行调节和修复。因此，研究和开发具有主动、自动地对结构进行自诊断、自调节、自修复的智能混凝土已成为混凝土发展的趋势。

1.智能混凝土的定义

智能材料就是指具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。它能模拟生命系统，同时具有感知和激励双重功能，能对外界环境变化因素产生感知，自动作出适时的灵敏和恰当的响应，并具有自我诊断、自我调节、自我修复和预寿命等功能。论文参考。

2.智能混凝土的分类

2.1 自诊断混凝土

自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。由于普通的混凝土材料本身不具有自感应功能,所以需要在混凝土基材中复合部分其它材料使得混凝土具有自感应功能。目前常用的复合材料是碳类、金属类和光纤等。

1） 碳纤维混凝土

碳纤维是有机纤维在惰性气氛中经高温碳化而成的纤维状的碳化合物，具有重量轻、高强度，抗疲劳和阻尼特性好，耐高温，耐腐蚀以及良好的导电性等优点。在水泥基材中添加少量的碳纤维，可以显著增强其力学性能，改善其电学性能。碳纤维混凝土材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的，利用这一原理生产的混凝土，通过阻抗和载重之间的关系可确定公路上车辆的方位、重量和速度等参数，为交通管理的智能化提供了材料基础。另外碳纤维混凝土除具有压敏性外 ,还具有温敏性，即温度变化引起电阻变化（ 温阻性） 及碳纤维混凝土内部的温度差会产生电位差的热电性效应。利用纤维混凝土的这种温阻现象可以实现对大体积混凝土的温度自监控，将来有望应用于有温控和火灾预警要求的混凝土结构中。论文参考。

2）光纤维混凝土

光纤维混凝土，即在混凝土结构的关键部位埋入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于损伤进行实时监测。当光纤维混凝土结构因受力或温度变化产生变形和裂缝时 ,埋在混凝土中的光纤就会相应的产生变形 ,从而导致通过光纤的光的光波量发生变化，通过对光纤中反射光的信息进行分析 ,可以对裂缝进行定位。光纤维混凝土已经应用到实际中，如重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。

3）纳米混凝土

纳米混凝土是将某各纳米材料添加到普通混凝土中，从而使混凝土一种具有优异综合性能和特殊功能的智能复合材料。纳米材料比表面积大，因而容易极易团聚，有利于发挥其特殊的改性作用，但与此同时纳米混凝土中易产生薄弱区，不利于混凝土的性能。因此，纳米材料的粒径大小应适中，制备时应做好控制使得其在基体中的均匀分布。纳米混凝土具有应变感知性能，其机理可以基于隧道效应理论（由微观粒子波动性所确定的量子效应）来解释，混凝土内微小的应变就可导致较大的电阻变化。实验表明对于掺纳米微粒的从接触导电理论和碳纤维的特性对其进行智能砂浆的水化产物结构均匀、质地密实、结合紧密、没有明显的结晶体、水泥石的微观结构得到改善，故提高了混凝土的力学性能。

2.2 自调节混凝土

混凝土结构除了正常负荷外,人们还希望它在受台风、地震等自然灾害期间 ,能够调整承载能力、减缓结构振动。由于混凝土本身属于惰性材料，必须复合具有驱动功能的组件材料,才达到自调节的目的。这种材料通常具有电力效应和电热效应等性能。如形状记忆合金（SMA）和电流变体（ER）等。

1)形状记忆合金

形状记忆合金（SME）具有形状记忆效应。论文参考。形成记忆合金通常由两种以后金属合成，当合金在高温时发生定形，冷却后存有残余形变。再次加热时，残余形变消失，合金恢复到高温时所具有的形状。这就像合金记忆了高温状态的形状一样。将记忆合金埋入混凝土中, 利用形状记忆合金对温度的敏感性以及在不同温度下恢复相应形状的功能, 使得混凝土结构在受到异常荷载干扰时，混凝土结构内部应力发生重分布, 从而提高混凝土结构的承载力。

2）电流变体

电流变体（ERF） 也叫电场致流变体 。它是一种可通过外界电场作用来控制其粘性、弹性等流变性能双向变化的悬胶液。在外界电场的作用下, 电流变体可于迅速组合成链状或网状结构的固凝胶, 当外界电场撤去时,其可恢复其流变状态。在混凝土中加入电流变体, 当混凝土结构受到台风、地震袭击时，混凝土土通过自动调整其内部的流变特性, 改变结构的自振频率、阻尼特性，从而达到减缓结构振动，提高混凝土结构的稳定性和耐久性。

3.3 自修复混凝土

自修复混凝土是一种具有感知和修复性能的混凝土。自修复混凝土模仿生物机体受创伤后的再生、恢复机理，采有修胶粘剂和混凝土材料相复合的方法，对材料的损伤具自修复和再生功能。据此国内外学者们提出具有自修复行为的智能材料模型，即在材料的基体中布有许多细小纤维管道，管道中装有可流动的物质（类似血管）——修复物质（类似血液）。当材料在外界各种因素的作用下,基体发生开裂，纤维管道发生破裂，其内修复物质流至裂缝处，发生化学反应从而实现自动粘聚愈合，提高开裂部分的强度，起到抑制开裂和修复材料的作用。1997年南京航空航天大学研究出就利用形状记忆合金和液芯光纤对复合材料结构中的损伤进行自诊断、自修复。

3.研究现状及发展趋势

目前所研究的自诊断、自调节和自修复混凝土还只是智能混凝土研究的初级阶段 ,它们只具备了智能混凝土的某一基本特征，有人也它们称之为机敏混凝土。目前人们正致力于将两种以上功能进行组装的所谓智能组装混凝土材料的研究。在实际工程中仍存在着许多的问题需要解决。如对于自诊断混凝土，目前所制作的传感器初始电阻率和应变感知性能存在一定的离散性，将影响对于小应变测量的准确性。对于自修复混凝土，其结构耐久性与混凝土的断裂匹配的相容性、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问题研究尚不完全。此外对于混凝土智能化所会带来负作用，如复合的材料对混凝土强度、耐久性等的影响。因此实际工作中，对自能混凝土的利用应综合考虑各种因素

参考文献

1.李化建 ,盖国胜等.智能混凝土.清华大学材料系粉体研究室, 2002 01

2. 刘鹏 ,贾平等.自修复混凝土研究进展.济南大学学报(自然科学版).2006 04

3. 朱钧,邢晓洁. 混凝土智能化发展方向. 科技创新导报. 2008 10

4. 刘中辉 ,方崎琦. 碳纤维智能混凝土的研究现状与展望. 浙江建筑.2008 06

篇2

沥青混凝土摊铺机主要是将沥青或混凝土材料摊铺在公路施工面上，采用的是恒速摊铺作业。在实际应用过程中，由于负载改变、送料速度变化、油温上升等因素都会导致摊铺机的运行速度改变，使得摊铺平面发生变化，影响路面的整体质量，因此，摊铺机的各结构之间的配合和系统的控制就显得非常重要。

1.1行走液压泵

行走液压泵是摊铺机的主要动力来源，其主要是利用发动机燃烧过程中所产生的热能和动能，将这些能量转化为压力能，向液压系统内提供压力油，进而推动机械进行运转。

1.2行走液压马达

该马达属于两档交变马达，是将压力油所提供的压力能转化为机械动能的重要结构，通过传动轴的带动，使得机械产生了行驶的动力，并将动力附加在驱动链轮上，实现了机械的整体运动。

1.3电液伺服阀

电液伺服阀是整个液压动力控制系统当中的关键元件。当液压系统的负载压差达到一定程度时，电液伺服阀输出压力油流量和电流量呈正相关，如果输入的电流是反向的，那么压力油的输出也必然是反向的。因此，摊铺机的液压马达的转动速度和运动方向都是由电液伺服阀的输出流量来进行控制，使整个系统能够被稳定控制。

1.4电磁溢流阀

电磁溢流阀是整个系统内的安全阀，主要被用来控制电-液系统所产生的压力，使其保持在一个恒定的范围之内，并对系统的最大输出压力值进行限制，保证系统能够在安全的情况下运行，避免压力过大损坏行走液压系统。

1.5控制电路

摊铺机的控制电路与其它机械的控制电路有着相同的作用，主要就是利用传感器所发出的反馈信号向各结构进行传输。控制电路负责输入指令信号，借助控制系统计算机的分析，对信号进行处理，并产生控制信号，进而操作摊铺机的运行。

2沥青混凝土摊铺机行走液压系统的工作原理

在摊铺机的行走液压马达上设有速度传感器，当液压马达开始运转时，其转速的信号就会被传感器检测到，并将其转化为反馈信号发送到控制计算机当中，计算机接收到反馈信号后将其转化为输出信号，将相应的速度指令进行输出，经过D/A转换器将信号放大，进入到驱动电液伺服阀当中，通过伺服阀和电磁溢流阀来输出和控制马达的转速和摊铺机的行走速度。当所输出的速度指令一定时，摊铺机的驱动轮运转速度就会恒定，而传感器接收和反馈出的电压信号则一定，使得计算机分析出的偏差电压恒定，这样就能够保证沥青混凝土摊铺机能够保证在一定的速度内进行恒速运动，使得沥青和混凝土的浇筑均匀，保证路面施工质量。

3沥青混凝土摊铺机行走液压系统的智能控制系统

摊铺机本身属于多系统所组成的耦合系统，其具有反应速度快、精密度高等优点，但授予电液伺服阀等结构会产生非线性参数，导致各类不确定因素影响系统的控制。因此，为了降低这些不确定因素所带来的风险，可以利用智能控制理念当中的模糊控制来完善摊铺机的行走液压系统。模糊控制系统的核心是模糊控制器，其主要由三个环节构成，包括处理输入信号的模糊量化环节、处理输出信号的模糊控制算法功能环节、负责输出模糊化控制信号的模糊判决环节。在构建模糊化控制器的过程中，最重要的就是将该系统的模糊控制算法建立起来，也就是制定模糊规则表，一般采用Mandani规则。在对控制量进行选取的过程中一定要注意防止超调，以系统稳定运行作为大前提。假设系统实际采样的误差量为e，则误差的变化率为ec，而模糊控制规则为R，由此得出的模糊控制量u=e*R。该公式属于合成规则，在应多不同变量的时产生的控制量公式为：un=e，通过该公式可以求得不同情况下的控制量，进而得出模糊集合，根据这一集合数据就能够应对不同情况下系统的控制输出信号，达到智能应对目的。

4结语

篇3

关键词：仿生智能混凝土 仿生学 智能化

中图分类号：TV331文献标识码： A

引言

生物界经过亿万年的进化，已经形成了非常合理的生命结构，其各种优异的特性等优点令人叹为观止。如骨骼之间的连接既能满足人体所需的受力要求，又能满足灵活地运动要求。再如骨折后体液流入骨折后的缝隙之中能够起到保护破裂面和促使破裂面愈合的作用。这些例子均是来源于人或动物自身。而自然界本身也存在许多可以让我们借鉴的例子，如蜂巢和蜘蛛网等都具备相当合理的力学结构,见图1-图2。这样的例子不胜枚举，也赋予了我们在新事物研究中的新思路---即：在建筑物到智能建筑的历程上沿用由机器到机器人的思路。

图1 仿生学在工业实践中的运用（一） 图2 仿生学在工程实践中的运用（二）

1 智能混凝土的概念

对智能混凝土的研究源于上世纪90年代，是建筑物智能化时代的要求。所谓智能混凝土即是具有自诊断、自调节或自修复等特定功能的一种新型混凝土。近年来的研究思路还主要围绕在自诊断、自调节这个环节上，也有了较为可观的研究成果如：1989年，美国的D.D.L.Chung发现将一定形状尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，有可以使混凝土材料具自感知内部应力、应变和损伤程度的功能。日本学者发现采用加入天然沸石的方法制成的调湿性混凝土具有以下特点：其可通过温度变化自行进行吸、放湿活动，温度上升时放湿，温度下降时吸湿。通过大量的研究，该材料已应用于实际的工程当中。如日本月黑雅叙园美术馆、东京摄影美术馆以及成天山书法美术馆等。

对于自调节，尤其是自修复上还存在较大的问题，主要问题是一直没有一个解决思路或方向，而仿生学的引入为此提供了较为明确的思路，即以物拟人的思路。

2 仿生学在智能混凝土中的运用和发展

2.1 仿生学在智能混凝土中的运用

在现实生活当中，人的皮肤划破后，经过一段时间能够自然愈合；骨头折断后，若对接的好也可以很好地恢复。这些现象启发了混凝土仿生科学工作者研制自修复混凝土。自修复混凝土就是在混凝土中掺人某些特殊的成分，如日本研发的内含粘结剂的空心胶囊和美国研制的空心玻璃纤维或液芯光纤，通过这些内掺成分模仿人体组织分泌的可以使得伤口愈合的物质以使混凝土材料在受到损伤时在一定的程度内自动愈合。

美国和日本学者分别在内置玻璃纤维管和空心胶囊内加入化学粘结剂，当裂缝出现时，玻璃纤维管和空心胶囊随之破碎，随之其内部的化学粘结剂沿裂缝流出遇到空气立刻凝结。这样不仅可以起到一定的粘和作用，减缓或停止裂缝的发展，还可以保护内部钢筋，避免钢筋锈蚀，消除后期隐患，如图3所示：

图3 裂缝自修复混凝土工作原理

我国的学者近年来也在自愈合混凝土的研究中获得了一定的成果，如同济大学混凝土材料研究国家重点实验室曾将注入聚氨酯的空心玻璃管埋入40mm×40mm×160 mm 的水泥砂浆试件，并对构件进行三点弯曲试验，通过加载使试块产生微裂缝，导致修复纤维断裂，释放出的修复剂渗入基体内。再将试件再放回养护室中继续养护，直至修复剂固化。最后再次进行三点弯曲试验并对试件破坏过程进行检测。检测发现，增大加载后，修复部位并未开裂，裂缝出现在其他部位。这很有力地说明了不仅开裂的混凝土构件可以很好地自修复，而且自修复后的强度和韧性还略有提高。见图4所示。除了上述结果外，还有学者在混凝土外面设计一层树脂保护层，模拟动物的皮肤并使其具备相似的功能。

图4 同济大学三点弯曲试验

2.2 仿生学在智能混凝土结构中的发展

出于实用性的需要，仿生智能的研究不能仅仅限制于在混凝土中的应用，事实上其在桥梁和建筑的其他方面的研究也已经开展了好多年，并基本形成体系，如图5所示：

图5 仿生智能混凝土系统

1 )主动自防护系统

模仿高级生命体身体的皮肤系统与免疫系统, 把结构物置于一个相对稳定、具备自主免疫、基本封闭的健康环境中, 提高结构的寿命。（如在桥梁结构表面涂环氧树脂图层，形成桥梁的“皮肤系统”，以抵抗外界侵蚀性介质的入侵。）

2 )自动修复系统

模仿生命体内分泌系统，在肌体破损时能自修复现象，实现混凝土结构出现细小裂缝时自动修复的功能。（如内置含有胶结剂的胶囊或纤维管的自修复混凝土，当出现裂缝时胶囊或纤维管破裂，“分泌物”胶结剂流出并对裂缝进行填充修补。）

3 ) 神经系统

如前面所提及的损伤自诊断混凝土就是利用结构变形引起的碳纤维的变形对其导电性的影响来监测混凝土的损伤问题。这其中，碳纤维就充当了神经系统的角色，使得结构具有自我感知能力。

4 ) 处理和控制系统

实现部分高级生命体的大脑功能。这个课题是仿生智能混凝土研究中的较为高层次的一个研究方向。其主要致力于使混凝土结构或桥梁结构能够在出现问题的同时或在问题出现之前，能够自行处理即将出现或已出现的问题。这个方面实际已有相应的运用，如在有限制的桥梁前的某一路段的公路下方埋置相应设备，其可自行识别超载或超高危险车辆，通过LED显示器等设备发出警告或其他措施；在结构物较重要部位安装相应设备，一旦出现超限的危险，立马可以发出警报或采取措施的设备。这就如同我们的大脑指挥我们在危险时刻避险是一样的。

3 对未来仿生智能混凝土发展趋势的展望

对未来智能混凝土的研究应更加注重其“仿生”性。如在生命系统中，自愈合过程是通过物质补给和能量补给激发生长活性因子，促使其发挥作用来实现的。据此可以设计使掺人混凝土中的修复剂本身并不具有粘结基材的功能，但当与另外的物质（可以当作是生长活性因子）相遇时可反应生成具有粘接功能的物质，实现损伤部位的自动修复。Carolyn Dry曾在他的实验中，采用磷酸钙水泥（含有单聚物）为基体材料，在其中加入多孔编织纤维网，在水泥水化和硬化过程中，多孔纤维释放出引发剂（当作是生长活性因子），引发剂与单聚物发生聚合反应生成高聚物，其在多孔纤维网的表面形成了大量有机及无机物质并互相穿插粘结形成了与动物骨骼结构相类似的复合材料。具有优异的强度和延展性、柔韧性等性能。在混凝土材料使用过程中，如果发生损伤，多孔纤维就会释放高聚物，自动愈合损伤。

智能混凝土是智能化时代的产物, 它在对重大土木设施的应变监测、无损评估、修复以及减轻台风、地震的冲击等诸多方面有很大的潜力, 对确保建筑物的安全和长期的耐久性都极具重要性。智能混凝土材料作为建筑材料领域的高新技术, 为传统建材注入了新的活力, 也提供了全新的发展思路。

参考文献

[1] 谢昌顺,罗素蓉.自修复智能混凝土的研究进展[J].福州大学学报（自然科学版）,2005，10 (33):147-150.

[2] 李 惠,欧进萍.智能混凝土与结构[J].工程力学,2007，12(24):45-61.

[3] 姚武,吴科如.智能混凝土的研究现状及其发展趋势[J].建筑石膏及胶凝材料,2000(10):22-24.

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

[5] 匡亚川,欧进萍.混凝土裂缝的仿生自修复研究与进展[J].力学进展,2006，8(36):406-414.

[6] 张雄,习志臻,王胜先.仿生自愈合水泥砂浆的研究进展[J].混凝土,2001，3(137):10-13.

第一作者个人简介

姓名：赵成功

出生年：1985年5月

性别：男

籍贯：陕西西安

职称：无

篇4

关键词：大体积混凝土；温度场；人工神经网络；水化热；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

大体积混凝土一次浇筑量大，混凝土体积厚，导热系数比较低，水泥水化产生的热量不能及时散失，使混凝土内部温度逐渐升高，造成较大的温度梯度。如果不采取措施控制混凝土的温度，混凝土就会开裂[1]。如果在施工以前能够成功地对混凝土温度场进行预测，可为设计、施工、采取温控措施、防止混凝土开裂提供依据。这对于提高工程质量有重要意义。

但由于水泥水化过程中，系统的温度、生热率、热流率、热边界条件等随时间都有明显变化。因此，采用传统的热传导理论求解这种瞬态温度场是非常困难的。本文探索性地采用BP 神经网络，从混凝土结构出发，以结构尺寸及边界条件、浇筑温度、环境温度、绝热温升、导温系数作为输入参数，混凝土内部温度最大值和温度梯度最大值作为输出参数，采用LM(Levenberg-Marquardt)优化算法对学习样本进行优化，建立大体积混凝土温度场的预测模型，对温度场进行预测。

1．大体积混凝土温度场构成因素分析

用有限元分析软件ANSYS对某大体积混凝土剪力墙进了瞬态温度场分析，如图1所示。

图1某大体积混凝土墙瞬态温度场分析

通过温度场有限元分析我们可以看出混凝土内部最高温度一般发生在结构物的中心位置。另外，如下五种因素对大体积混凝土温度场有重要影响：

1．1混凝土的浇筑温度

在绝热条件下，混凝土内部的最高温度，是浇筑温度Ti与水泥水化热温升的总和。降低混凝土的浇筑温度，亦就是相应地降低了混凝土内部的最高温度，并减小了结构物的温度梯度。

1．2混凝土的最高绝热温升

混凝土内部温度升高的根本原因是水泥水化放热。混凝土的最高绝热温升可由下式计算[3]：

式中，Tm为混凝土的最大绝热温升（℃）；

Wc为混凝土的水泥用量（kg/m3）；

为水泥的水化热（kJ/kg）；

C为混凝土的比热（kJ/kg•℃）；

为混凝土的容重（kg/m3）。

由于不同混凝土结构的水泥用量、水泥水化热、混凝土容重、比热等不尽相同。本文通过引入混凝土的最高绝热温升Tm作为大体积混凝土温度场预测模型输入参数之一，综合考虑了不同混凝土结构的以上不同因素。

1．3边界条件和结构尺寸[4]

混凝土建筑物中，广泛适用的是第三类边界条件，即假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度和混凝土周围介质温度之差成正比，但第三类边界条件在数学上处理比较困难。因此在分析中，对第三类边界条件的处理，采用自真实边界向外延伸一个虚拟厚度，得到一个虚边界，如图2所示，在虚边界上混凝土表面温度等于外界介质温度。

图2 混凝土结构表面虚厚度示意图

如果混凝土的实际厚度为h，则在计算中采用的计算厚度为：

L=h+2d

式中L为混凝土的计算厚度（m）；

h为混凝土的实际厚度（m）；

d为混凝土的虚厚度（m）。而虚厚度d可近似地按λ/β来计算，即

d= K•H＝K•λ/β

式中λ为混凝土的导热系数；β为混凝土模板及保温层的传热系数；K为计算折减系数。β可按下式计算：

式中，为各种保温材料的厚度（m）；为各种保温材料的导热系数(W/m•K)；βq为空气层传热系数。

本文采用计算厚度：L=h+2d，把虚厚度同结构尺寸及保温层导热系数结合起来一并考虑。

1．4环境温度

混凝土内部温度升高的同时要向外部环境散热降温。第三类边界条件假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度和混凝土周围介质温度之差成正比。因此，环境温度通过影响混凝土表面的热流量来影响混凝土内部温度场。

1．5混凝土导温系数

混凝土的导温系数表示混凝土内部热量扩散特性，或表达混凝土内部温度的变化速率。导温系数h2(m2/h)可由如下公式计算[5]：

h2＝λ/Cγ

式中，λ(KJ/(mh℃))为导热系数；C(KJ/kg℃)为比热；γ(kg/m3)为混凝土容重。

本文通过引入混凝土的导温系数作为大体积混凝土温度场预测模型输入参数之一，把混凝土的导热系数、比热及容重结合起来一并考虑。

2．BP神经网络

2．1 BP人工神经网络的基本原理

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【关键字】高性能混凝土; 变形性能; 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

中图分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：

随着混凝土科技的不断进步, 在实际工程中高性能混凝土应用的越来越广泛。但是在已有的工程实践中也将高性能混凝土的一些弱点陆续的暴露出来。因此深入研究高性能混凝土的变形性能及控制其不利变形对高性能混凝土的应用具有重要的实际意义和理论价值。

一、高性能混凝土的性能分析

1、化学收缩

混凝土内水泥在水化的过程中,水化产物的绝对体积比水化前水泥和水的绝对体积之和变少的现象即是混凝土的化学收缩。硅酸盐水泥的水化收缩率的范围大约为7%-9%，但是在混凝土初凝前后水化收缩的宏观表现形式并不是完全相同的, 拌合物在初凝前具有良好的塑性,所以通过宏观体积的减少来表现化学收缩；拌合物初凝后渐渐失去塑性，从而形成了水泥石骨架, 并不是化学收缩直接引起宏观体积的变化,而是以形成内部孔隙结构的形式表现出宏观体积的变化。

2、干燥收缩

毛细管压力会导致混凝土干燥收缩。混凝土中的毛细管孔隙在混凝土干燥的过程中水分渐渐失去,使得毛细管发生变形,产生很大的毛细管张力,从而使混凝土产生体积收缩。若增加混凝土中的用水量,使水灰比增大,那么毛细管孔隙将会随之增大,混凝土体积干燥收缩也会随之增大。高性能混凝土的孔隙率比较低,因此它的干缩率比普通混凝土的要小。

3、塑性收缩

混凝土浇注成型后初凝前, 粗细骨料及胶凝材料因为重力的作用，所以颗粒比重大,产生沉降; 由于其水分比重小,上浮到混凝土的表面就会产生泌水。且水浮到混凝土表面会产生外分层，而水泥净浆沉至粗骨料下方会产生内分层。混凝土由于泌水而产生的塑性收缩, 这种变形是不可逆的。然而与普通混凝土相比，高性能混凝土的水胶比较低,自由水分少, 表面水分蒸发快,成型后基本不会发生泌水现象,因此高性能混凝土比普通混凝土更易产生塑性收缩。

4、湿胀开裂

高性能混凝土硬化之后在长期的水分作用下,水分渐渐扩散到混凝土的内部,使得没有水化的水泥发生水化反应,体积产生膨胀,当膨胀应力超过混凝土的抗拉强度的时候,混凝土就会产生开裂。如果水分子渗入到低水胶比的水泥浆中,将会继续产生水化,其凝胶产物的体积是没有水化水泥的2.1倍。但是这时候没有可以供凝胶生长所需要的空间,因此内部膨胀力的增大将会导致混凝土开裂。所以,如果将高性能混凝土置于水下或露天的条件下,水的缓慢扩散过程可能会导致后期水化的继续,随即有裂缝产生，使其强度下降。

5、自收缩

高性能混凝土在其初凝后从流态变为粘弹塑性固态的时候会发生自收缩。因为混凝土内部含水量比较少,除水泥水化所需的水量外,在毛细管和孔隙中的水也被渐渐吸收而减少,由于没有剩余自由水的存在,就会逐渐形成空的孔隙,在硬化水泥浆体内部不再存在未结合水的平衡,从而使水泥石内部的相对湿度很大程度的降低。对于粘弹性固态的胶凝材料系统，由于其处在难以有水分渗滤或蒸发的封闭状态中，水泥的内部相对湿度的降低,使得一定的气相存在于孔中, 孔中的水蒸汽从饱和状态变为不饱和状态。上述的情况如果长期处于封闭状态，随着水泥水化反应越演越烈的进行,导致毛细管中的液面形成弯月面,具有较高的毛细管压，从而产生毛细管应力,对水泥石施加负压,这也是凝结和硬化混凝土产生自收缩的主要因素。

6、徐变

虽然高性能混凝土中含有较多的胶浆,但是由于水胶比比较低,而硬化浆体的刚性大,所以与普通混凝土相比，高性能混凝土的徐变比较小,而且在受荷载初期,徐变的增长也比较平缓。高性能混凝土的化学收缩和干燥收缩比普通混凝土的要小,塑性收缩则大一些,而自收缩和温度收缩则大的更多,其中自收缩产生的裂缝是影响高性能混凝土耐久性的主要内因。

二、高性能混凝土收缩变形的控制

要想控制高性能混凝土收缩变形,必须从设计、材料、施工和维护四个方面考虑。

1、原材料及其配合比

（1）原材料及其配合比基本要求

对于配合比，高性能混凝土要尽量减少水泥的用量,而将优质矿物掺合料的掺量加大。选用C3A小于7%的52.5以上的矿渣水泥或者普通水泥。砂石的含泥量要小于1%,粗骨料则选用粒径在5mm-25mm级配的石子。超塑化剂适合选用与水泥相容性好的缓凝高效减水剂。掺合料可选用I级或II级矿渣粉、粉煤灰、沸石粉或硅粉。

(2)掺加膨胀剂

在抗裂防渗要求高的高性能混凝土结构工程中, 如要对高性能混凝土的进行收缩补偿，可以掺入膨胀剂。不同品种的膨胀剂掺量也不同。从耐久性出发, 石灰—钙矾石系膨胀剂适用于非防渗结构的工程，而钙矾石系膨胀剂适合于水工、地下、海工等防渗结构的工程。无论是哪种膨胀剂,用其配制的补偿收缩混凝土要达到规范的要求: 限制膨胀率在水养14d后要控制在大于等于1.5×10-4。

2、设计技术

(1) 采用细而密的双层构造给楼板配筋,对于超长楼板，可以用部分预应力的补偿收缩混凝土浇注,后浇缝的间距为50m-60m, 用大膨胀混凝土对施加预应力之后的混凝土进行填缝。由于底板湿度和温度有较小的变化,可以将掺膨胀剂高性能混凝土的后浇缝间距延长50m-60m,在养护14d-28d之后用大膨胀混凝土填缝。空出或开口部位容易产生开裂,所以要增强构造钢筋。还可将钢纤维或尼龙纤维掺入到高性能混凝土中。

（2）墙体的养护比较困难,有的在拆模之后就会发生裂缝,有的在拆模之后3到5天出现裂缝。随即发展为纵向贯穿裂缝,这种情况与高性能混凝土的收缩有一定关系。因此必须增强构造配筋,配筋率要高于0.5%,并且采用间距小于150mm、直径较小的配筋来提高钢筋混凝土的分散收缩应力和极限拉伸变形值。柱和边墙的配筋率不同,收缩落差也不同,在它们的连接处就很容易产生纵向裂缝,所以要将长1m-1.5m的水平增强钢筋插在连接处。在墙体内设置间距小于24m的诱导缝,墙内纵向钢筋的数量占钢筋总量的30%。由于缝内嵌入了止水带,所以在结构系统内形成了薄弱环节。当混凝土由于干缩或者结构因温差等原因引起附加内应力的时候,要在诱导处开裂,但是要保证不能渗水,两条缝间的混凝土不能出现渗水和裂缝现象。

3、施工和维护

高性能混凝土进行拌和的时候，首先加砂石和部分水,再加掺合料(膨胀剂)、水泥及剩余水,最后加入高效减水剂,拌和3min。因为高性能混凝土有较强的流动性,所以只需用低频振捣器进行振捣，而且可以将振点间距加大,从而可以缩短振捣时间。如果过振，会使过多的砂浆上浮,造成塑性收缩开裂。

对于抹压后的板面混凝土，要立即用塑料薄膜覆盖,硬化后至少要蓄水养护14天,冬季施工用保湿材料和塑料薄膜覆盖,保湿保温养护要超过14天。由于墙体最容易开裂,所以拆模时间要超过7天,这样才可以减少温差收缩。柱子要尽快拆模,拆模后随即就要用麻袋片紧贴,再外包塑料薄膜,且浇水养护要超过7天。为了能够及时的养护,混凝土硬化1天之后,就可以将模板螺丝松动2mm-3mm,并且在墙体顶架设置淋水花管,不断地进行淋水养护,养护7天之后再拆模,然后在墙体表面紧贴麻袋片,继续进行淋水养护7天。

三、结束语

高性能混凝土具有高耐久、高强度和高工作性的特性。随着混凝土技术的不断发展,与普通混凝土相比，高性能混凝土具有许多优良的性能。本文针对高性能混凝土的裂缝控制提出了高能性混凝土收缩变形的有效控制技术，但是要从根本上解决这个问题，使高性能混凝土的性能得到进一步完善，仍然需要做更深入的研究。

参考文献：

[1]郭文山,石亮.浅谈高性能混凝土的养护[J].江苏建筑.20011.

[2]高超.高性能混凝土内养护技术的研究现状[J].混凝土与水泥制品.2010.

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关键词；高性能混凝土 建筑工程 质量控制

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

一、高性能混凝土特点

高性能混凝土是指采用普通原材料、常规施工工艺，通过掺加外加剂和掺合料配制而成的具有高工作性、高强度、高耐久性的综合性能优良的混凝土。具体是：

（1）拌合料呈高塑或流态，可泵送、不离析，便于浇筑密实；

（2）在凝结硬化过程中和硬化后的体积稳定，水化热低，不产生微细裂缝，徐变小；

（3）有很高的抗渗性。其中高工作性是高性能混凝土必须具备的首要条件，即高流动性、高抗分离性、高间隙通过性、高填充性、高密实性、高稳定性，并同时具备低成本的技术经济合理性。高性能混凝土具有丰富的技术内容，尽管同业对高性能混凝土有不同的定义和解释，但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计，保证拌和物易于浇筑和密实成型，不发生或尽量少发生由温度和收缩产生的裂缝，硬化后有足够的强度，内部孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀。

二、配制高性能混凝土的原材料要求

现在国际上较普遍采用的配制高性能混凝土的技术措施是:硅酸盐水泥+高效减水剂+活性矿物掺合料。HPC的组成材料包括:水泥、掺合料、粗细骨料、减水剂及水等。

（一）水泥

高性能混凝土可以使用普通硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、中热水泥等。水泥强度等级一般不小于52.5MPa。水泥与减水剂之间的适应性问题在普通混凝土中就存在，例如含木质素磺酸盐的减水剂和含有硬石膏的水泥的适应性就很差。在低水胶比的HPC中，适应性问题就更突出，与水泥和高效减水剂适应性有关的影响因素也更明显。水泥与超塑化剂的适应性不好时，不仅会影响超塑化剂的减水率，更重要的是会造成混凝土严重的坍落度损失。有的混凝土拌合物搅拌后半小时坍落度就可损失一半以上。影响水泥与超塑化剂适应性的主要因素，对水泥来说，是 （硫酸根离子）含量同水泥中C3A（铝酸三钙）、细度和碱含量。

（1）铝酸三钙含量

水泥成份中C 3 A的含量不能超过8 %，通常比表面积为3200cm2/g左右。在配制HPC时，由于超塑化剂的使用可使水胶比降低到小于0.4甚至小于0.3。水泥中的水很少时， 在水泥浆体中的溶出量很少，尤其当水泥中C3A含量较高和比表面积较大时，水泥水化加快，其中水化速度极快的C3A和石膏争夺水分，溶解速率和溶解度比C3A的低得多的石膏在液相中溶出的 更显得不足，而造成水泥和超塑化剂相适应性问题。

（2）熟料中的碱含量

煅烧水泥熟料所使用土质原料中一般都不同程度地含有K2O（氧化钾）和Na2O（氧化钠）。在水泥煅烧过程中，这些碱会固溶在熟料矿物中，提高了熟料的含碱量，影响了熟料矿物的结构组成和水泥水化的性质。在水泥水化时，由于熟料中含碱量提高，加速了C3A的水化，使水泥的流变性能变差，后期强度降低。

（3）颗粒组成

如果水泥的粗细颗粒级配恰当，则可得到良好的流变性能。水泥中3～30μm的颗粒主要起强度增长的作用，其中小于10μm的颗粒主要起早强的作用。大于60μm的颗粒则对强度不起作用。因此3～30μm的颗粒应当占90%以上；但颗粒小于10μm时需水量大，因此流变性能好的水泥，小于10μm的颗粒应当少于10%。

（二）活性矿物掺合料

常用的掺合料有硅粉、粉煤灰、磨细矿渣、天然沸石岩、磨细石灰石粉和石英砂粉、偏高岭土细掺料等。它们的活性成份主要SiO2（二氧化硅）。掺入矿物掺合料代替部分水泥配制的HPC可以有效改善混凝土的性能。如通过降低消化热、增加密实度，从而提高混凝土的抗压强度，改善混凝土的工作性、抗渗性及体积稳定性。这些掺合料在使用时可单掺或复合掺。硅粉的质量可用Si02含量和活性率来检验。混凝土中掺入硅粉后，随着硅粉掺量的提高，需水量增大，自收缩增大。因此，一般将硅粉的掺量控制在5%～10%之间，并用高效减水剂来调节需水量。

（三）粗细骨料

粗骨料的外观形状和表面特征对HPC的强度影响很大。理想的骨料必须是干净的、立方形颗粒，含针状和片状的颗粒极少。在配制HPC时，要选用高强度的优质粗骨料，例如花岗岩、闪长岩及辉绿岩等。粗骨料的最大粒径，对HPC的需要应该是以10～15 mm为最佳。当超过25mm时，对强度和抗渗性不利。细骨料以选石英含量高、颗粒浑圆洁净、具有平滑筛分区线的中粗粒径砂，细度模数在2.6～3.2之间为宜。

（四）高性能超塑化剂

高性能超塑化剂是配制HPC必不可少的关键材料。选用高性能超塑化剂时，应根据所配制的HPC的特点，选择具备相应性能的外加剂。HPC外加剂通常具备以下全部性能或部分性能: (1)高效减水率；(2)引气量小或引气后应具有良好的孔结构；(3)增稠；(4)减缩；(5)增强；(6)保塑性好。为满足施工需要，混凝土拌合物必须在一定时间内保持良好的流动性。混凝土拌制后，拌合物的流动性随着水泥水化的进程，渐渐失去流动性。一般的处理方法是在外加剂中复合缓凝剂。然而过多的缓凝剂会延长混凝土的凝结时间，从而影响拆模时间和施工进度。

三、高性能混凝土质量的施工中控制

（一）在施工方案中事先确定施工缝预留位置，不能随意变更，施工缝的接槎处理一般情况下应在混凝土强度达到1.2Mp8以上时，在已硬化的混凝土表面清除水泥浮浆和松动石子，将施工缝处混凝土表面凿毛，并用水冲洗干净，不得积水，再用高标号水泥砂浆浇抹表面后用混凝土细致捣实使新IS混凝土结合密实。

（二）振捣方式的质量控制。施工方要根据设计图纸及其施工规范等做好施工方案，并且及时向所有操作人员做好技术交底，预防因振捣方式不对而造成混凝土分层、离析、表面浮浆、麻面等质量问题，进而尽可能降低混凝土成型硬化后出现裂缝的概率，保证混凝土的耐久性。

（三）二次振捣或多次搓压表面。高强、高性能混凝土在拌制过程中，掺加多种外加剂及掺和料，一般情况下缓凝4小时左右，这段时间已浇混凝土表面因环境及水泥水化作用失水较多，容易产生收缩裂缝，经初凝前二次振捣或多次搓压表面，能有效防止表层裂纹，且通过留置的混凝土试块进行强度试验，强度提高5％左右。

（四）在施工过程中出现下列情况之一应挖出混凝土。不能保证混凝土振捣密实或对水工建筑带来不利影响的级配错误的混凝土料；长时间凝固、超过规定时间的混凝土料；下到高等级混凝土浇筑部位的低等级混凝土料。

（五）在浇筑埋石混凝土的时候应该严格控制施工单位的埋石量、埋石大小并保证埋石洁净以及埋石与模板的距离，杜绝施工单位为了单纯提高埋石率而放弃质量。在施工中努力确保埋石垂直和水平距离，以不影响振捣为原则，提高埋石混凝土质量。

（六）浇筑完的混凝土必须遮盖来保温或者防雨。

四、加强高性能混凝土的养护

混凝土养护有两个目的：一是创造使水泥得以充分水化的条件，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。混凝土的标准养护条件为温度（20±3）℃，相对湿度保持90％以上，时间28d。在实际工程中，一般无法保证标准养护条件，而只能采取措施在经济实用条件下取得尽可能好的养护效果。混凝土养护从大的范围可分为自然养护与加热养护两类

五、结束语

通过对高性能混凝土原材料选择、配合比设计、拌合、运输、浇筑、养护等环节的控制，可以生产出满足设计性能要求的高性能混凝土。通过对高性能混凝土施工过程中关键控制点的分析，实现了高性能混凝土施工质量的全过程控制，保证了高性能混凝土的服役性能，可取得较高的社会经济效益。

参考文献

[1]混凝土结构加固技术规范(CECS25:90)，中国计划出版社，1991

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关键词：特点；材料控制；过程控制；养护

引言

为规范和强化工程实践与学术研究的发展方向，美国国家标准与技术研究院和美国政协会于1990年召开会议，首次提出了高性能混凝土的概念，并很快被世界各国所接受。现在，美国、加拿大、日本等发达国家都投入很大力量进行高性能混凝土的研究。我国国家自然科学基金会和建设部、铁道部、建材总局也已决定对高性能政的研究进行联合资助，并正式将高性能混凝土研究列立为国家级重点科研项目。高性能政目前已被认作是将对建筑业的发展产生重大影响的新一代建筑材料。

1 高性能混凝土有以下特点：

1）拌合料呈高塑或流态、可泵送、不离析，便于浇筑密实；

2）在凝结硬化过程中和硬化后的体积稳定，水化热低，不产生微细裂缝，徐变小；

3）有很高的抗渗性。其中高工作性是高性能混凝土必须具备的首要条件，即高流动性、高抗分离性、高间隙通过性、高填充性、高密实性、高稳定性；并同时具备低成本的技术经济合理性。

2.1 组成材料控制：

（1）水泥 高性能混凝土所用水泥的强度等级应不低于42.8MPa，以保证混凝土的高强度。为确保其流动性，所用水泥的流变性能更为重要，一般要求选用中热硅酸盐水泥，并宜选择活性较高的，这样其标准稠度用水量较低，能使混凝土在较低水灰比例下具有良好的工作性，并可以降低水泥的水化热，提高混凝土的体积稳定性，减少温度裂缝的产生机会。

（2）粗集料 高性能混凝土必须选用强度高、吸水率低、级配良好的粗集料。宜选择表面粗糙、外形有棱角、针片状颗粒含量低(不宜大于5%)的硬质砂岩、石灰岩、花岗岩、玄武岩碎石，级配符合规范要求。由于高性能混凝土要求强度较高，就必须使粗集料具有足够高的强度，一般粗集料强度应为混凝土强度的1.5~2.0倍或控制压碎指标值>10%。最大粒径不应大于25mm，以10~20mm 为佳，这是因为，粗集料最大粒径越大，混凝土的强度越低，而较小粒径的粗集料，其内部产生缺陷的几率减小，与砂浆的粘结面积增大，且界面受力较均匀。

（3）细集料 细集料宜选用质地坚硬、洁净、级配良好的天然中、粗河砂，其质量要求应符合普通混凝土用砂石标准中的规定。砂的粗细程度对混凝土强度有明显的影响，一般情况下，砂子越粗，混凝土的强度越高。配制C60-C80的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.3的中砂，对于C80-C100的混凝土用砂宜选用细度模数大于2.6的中砂或粗砂。

（4）活性掺和料 配制高性能混凝土时，掺入活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善，空隙得到充分填充，使硬化后的水泥石强度有所提高。更重要的是，加入活性细掺合料改善了混凝土中水泥与骨料的界面结构。使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。

（5）外加剂 高性能混凝土用外加剂要满足低水胶比条件下提高混凝土流动性的要求，减水率要大(一般在20%以上)，且坍落度的经时损失要小。这就要选用高效外加剂，主要为高效减水剂、引气减水剂及缓凝剂的复合外加剂，高效外加剂是保证混凝土的高性能不可缺少的组成材料，它不仅可以提高混凝土的流动性、稳定性和减少坍落度，而且能够提高混凝土强度和耐久性。

（6）水 水是混凝土的主要组分之一，水质不纯不仅影响混凝土的凝结硬化，还影响混凝土的强度和耐久性。因此，高性能混凝土用水应符合《混凝土拌和物用水标准》(JGJ63)的要求。

2.2 高性能混凝土质量的施工中控制

3.2.1 在施工方案中事先确定施工缝预留位置，不能随意变更，施工缝的接槎处理一般情况下应在混凝土强度达到1.2Mp8以上时，在已硬化的混凝土表面清除水泥浮浆和松动石子，将施工缝处混凝土表面凿毛，并用水冲洗干净，不得积水，再用高标号水泥砂浆浇抹表面后用混凝土细致捣实使新IS混凝土结合密实。

3.2.2 振捣方式的质量控制。施工方要根据设计图纸及其施工规范等做好施工方案，并且及时向所有操作人员做好技术交底，预防因振捣方式不对而造成混凝土分层、离析、表面浮浆、麻面等质量问题，进而尽可能降低混凝土成型硬化后出现裂缝的概率，保证混凝土的耐久性。

3.2.3 二次振捣或多次搓压表面。高强、高性能混凝土在拌制过程中，掺加多种外加剂及掺和料，一般情况下缓凝4小时左右，这段时间已浇混凝土表面因环境及水泥水化作用失水较多，容易产生收缩裂缝，经初凝前二次振捣或多次搓压表面，能有效防止表层裂纹，且通过留置的混凝土试块进行强度试验，强度提高5%左右。

3.2.4 在施工过程中出现下列情况之一应挖出混凝土。不能保证混凝土振捣密实或对水工建筑带来不利影响的级配错误的混凝土料；长时间凝固、超过规定时间的混凝土料；下到高等级混凝土浇筑部位的低等级混凝土料。

3.2.5 在浇筑埋石混凝土的时候应该严格控制施工单位的埋石量、埋石大小并保证埋石洁净以及埋石与模板的距离，杜绝施工单位为了单纯提高埋石率而放弃质量。在施工中努力确保埋石垂直和水平距离，以不影响振捣为原则，提高埋石混凝土质量。

3.2.6 浇筑完的混凝土必须遮盖来保温或者防雨。

4 加强高性能混凝土的养护

混凝土养护有两个目的：一是创造使水泥得以充分水化的条件，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。混凝土的标准养护条件为温度（20±3）℃，相对湿度保持90％以上，时间28d。在实际工程中一般无法保证标准养护条件，而只能采取措施在经济实用条件下取得尽可能好的养护效果。混凝土养护从大的范围可分为自然养护与加热养护两类。

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关键词：道路桥梁；高性能混凝土；特性；质量；控制

一、概述

郑州黄河公铁两用桥是公路与铁路合建共同跨越黄河的重要通道。该桥下层为双线高速铁路客运专线，设计时速350km/h；上层为双向六车道一级公路，设计时速为100km/h，公路设计荷载为标准一级公路荷载的1.3倍。公铁合建部分长9177m。钻孔桩、承台、墩身碳化环境为T3、冻容破坏环境D3，公路梁、铁路梁及桥面系碳化环境为T2，设计总量120万立方均为高性能混凝土。混凝土配合比中矿物掺合料为粉煤灰，化学外加剂为聚羧酸。

二、高性能混凝土的特性

1、 具有一定的强度和高抗渗能力

高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。至于高性能混凝土应达到多高强度，世界各国暂无统一的明确规定。

2 、具有良好的工作性

高性能混凝土具有良好的工作性，在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性，施工时能达到自流平，坍落度经时损失小，具有良好的可泵性。这种优良的工作性能可以保证施工时混凝土的质量均匀，提高施工效率。

3、使用寿命长

高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

4、 具有较高的体积稳定性

高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化过程中不开裂，收缩徐变小。硬化后期具有较小的收缩变形，不易产生施工裂缝。

三、原材料和混凝土质量控制

1、混凝土电通量：

1）技术标准应满足表1要求：

2）检测频率：在混凝土配合比选定时必须满足电通量指标要求。在混凝土施工中，同标段、同施工工艺、同配合比混凝土至少抽检一次，原材料与试配配合比时有变化时，应抽检一次。

2、对混凝土中氯离子总含量要求：

1）在钢筋混凝土中，由水泥、矿物掺合料、骨料、外加剂和拌合水引入的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.10%。

2）预应力混凝土结构中的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。配合比设计时应对每一配合比进行氯离子总量计算。

3）对原材料中氯离子含量技术要求：

水泥：不宜大于0.10%（钢筋混凝土）；≤0.06%（预应力混凝土）；粉煤灰：不宜大于0.02%；矿渣粉：≤0.02%；硅灰：不宜大于0.02%；细骨料（砂）：小于0.02%；粗骨料：小于0.02%；水（mg/L）：小于1500；外加剂 ：≤0.1%（梁）， 其它≤0.2%。当原材料更换时，混凝土不大于5000 m3应检测一次。

3、 碱骨料反应

1）技术标准、试验方法、抽检频率：见表2

2）对混凝土最大碱含量规定：

4、 混凝土含气量：

1）技术标准：在配合比设计及现场检测时应满足表4要求。

2）检测方法：按GB/T50080-2002执行。现场检测：每班或每一结构部位至少2次，检测地点宜在浇注现场。

三、 施工中质量控制

1、在施工方案中事先确定施工缝预留位置，不能随意变更，施工缝的接槎处理一般情况下应在混凝土强度达到1.2Mp8以上时，在已硬化的混凝土表面清除水泥浮浆和松动石子，将施工缝处混凝土表面凿毛，并用水冲洗干净，不得积水，再用高标号水泥砂浆浇抹表面后用混凝土细致捣实使新旧混凝土结合密实。

2、格控制混凝土入摸温度。除执行规范相关要求外，应加强入摸温度控制，混凝土入摸温度应控制在5～30℃之间。否则，应按照规范要求采取相应控制措施。

3、振捣方式的质量控制。施工方要根据设计图纸及其施工规范等做好施工方案，并且及时向所有操作人员做好技术交底，预防因振捣方式不对而造成混凝土分层、离析、表面浮浆、麻面等质量问题，进而尽可能降低混凝土成型硬化后出现裂缝的概率，保证混凝土的耐久性。

4、二次振捣或多次搓压表面。高强、高性能混凝土在拌制过程中，掺加多种外加剂及掺和料，一般情况下缓凝4小时左右，这段时间已浇混凝土表面因环境及水泥水化作用失水较多，容易产生收缩裂缝，经初凝前二次振捣或多次搓压表面，能有效防止表层裂纹，且通过留置的混凝土试块进行强度试验，强度提高5%左右。

5、在施工过程中出现下列情况之一应挖出混凝土。不能保证混凝土振捣密实或对水工建筑带来不利影响的级配错误的混凝土料；长时间凝固、超过规定时间的混凝土料；下到高等级混凝土浇筑部位的低等级混凝土料。

6、浇筑完的混凝土必须遮盖来保温或者防雨。

四、结语

郑州黄河公铁梁桥自桩基至桥面系均采用高性能混凝土，通过严格的质量控制，于2010年7月15日混凝土工程全部完成，各项质量指标均满足要求，墩身、梁板混凝土质量优良。为今后高速公路大型桥梁建设具有借鉴作用。

参考文献

[1]陈益民，贺行洋，李永鑫，等.矿物掺合料研究进展及存在的问题[J].材料导报，2006，（08）.

[2]陆有军，哈金福.多种掺合料复合配置高强高性能混凝土的试验[J].宁夏工程技术，2006，（03）

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[关键词]复合微细集料　高性能混凝土　机理 实验

一、前言

现代科学技术的发展，促进了高性能混凝土的开发与应用。根据现代建筑物高层、重载、大跨度的特点和承受各种恶劣环境条件地需求，对混凝土的性能提出了更高的要求。它不仅要求混凝土的拌合物具有大流动性的施工性能，而且要求混凝土具有良好的力学性能和耐久性。因此，研究开发高性能混凝土，满足现代建筑各个领域的需要成为一个新的研究课题。目前国内外配制高性能混凝土的技术途径有很多，如采用硅灰或粉煤灰，掺用高活性的混合材与高效减水剂，或在混凝土中掺入微细集料都是提高混凝土强度的有效方法。本实验采用普通廉价的原材料，常规混凝土工艺，掺复合微细集料(粉煤灰、低钙石与沸石)配制C60高性能混凝土，并分析与探讨了混凝土强度的作用机理。

二、实验材料

1　水泥　采用广西柳州水泥厂生产的525#硅酸盐(I型)水泥，其性能见表1。

2　砂、石 由建筑工地现场取回，其物理性能见表2。

3　掺合料　本实验采用的掺合料为微细粉煤灰(Ⅱ级灰)，低钙石粉和沸石粉，它们的化学成分及物理性能见表3。

4　外加剂　选用适宜的减水剂是配制高性能混凝土的关键技术之一。本实验采用湛江外加剂厂生产的高效减水剂(FDN-5)，掺量为0.85％。

三、实验结果与探讨

1　粉煤灰与低钙石、沸石双掺对混凝土性能的影响

用Ⅱ级粉煤灰分别与细磨低钙石粉和沸石粉配制混凝土，经过多次的试验，Ⅱ级灰取代率为15％，低钙石、沸石的取代率为5％，结果列于表4。

从表4可看出，选用Ⅱ级灰与低钙石粉或沸石粉双掺，混凝土强度的顺序为：TX4＞TX3＞TX2＞>TX1＞TX6＞TX5＞TX0。当Ⅱ级粉煤灰的掺量增加到20％后混凝土的早、后期强度则随之降低。在每组相同掺量的粉煤灰、低钙石与沸石的试样中，掺沸石混凝土的RX3和RX28均高于掺低钙石的试样，说明沸石的火山灰“活性效应”优于低钙石。基准混凝土TX0试样的水胶比大于Ⅱ级粉煤灰与低钙石或沸石双掺的TX1、TXX2、TX3、TX4、TX5、TX6试样，而其坍落度则小于TX1、TX2、TX3、TX4、TX5、TX6试样。值得注意的是，基准混凝土的水泥用量大，但其28天强度却最低(65.6MPa)。这是由于基准混凝土水泥用量大，均匀性较差，并在水泥浆——粗集料界面因泌水作用而形成的孔隙率较高，使其承受荷载时容易造成破坏的薄弱层所致。但当在基准样中掺入粉煤灰、低钙石与沸石后，这些具有火山灰较高活性的微细集料，与其反应的ca(OH)2的总量增多，促进了水泥的水化，并在这些微集料表面生成低铝的C—S—H凝胶，使浆体明显的密实，界面粘结力增强，从而明显地提高了水泥石的结构强度。

2　粉煤灰与低钙石、沸石三掺对混凝土强度的影响

从表4的实验结果中可看出，Ⅱ级粉煤灰与低钙石或沸石双掺，混凝土强度最高的TX4试样还不能达到高性能混凝土的要求，能否用Ⅱ级粉煤灰与低钙石和沸石复合三掺来配制高性能混凝土对降低混凝土的成本，并扩大其用量及综合利用，保护环境具有重大意义。本实验采用Ⅱ级粉煤灰与低钙石和沸石微细集料复合三掺的方法，收到了较好的效果，实验结果列于表5。

表5中的实验结果表明，采用Ⅱ级粉煤灰与低钙石或沸石复合三掺，其效果与粉煤灰与低钙石或沸石双掺试验结果相比，可较大幅度地提高混凝土的早、后期强度，TY1试样的28天强度高达73.6MPa。这是微细集料粉煤灰、低钙石与沸石共同作用的结果。

四、结论

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关键词：混凝土 搅拌设备 性能 混凝土质量 影响

随着我国国民经济的快速发展，工程结构的大型化和复杂化对混凝土质量不断提出更高的要求。影响混凝土质量的因素有很多，本文就混凝土搅拌设备性能对混凝土质量的影响做个简要的分析，希望能为以后提高混凝土质量提供一定的帮助。

一、混凝土搅拌原理及混凝土搅拌设备

1、混凝土搅拌原理

搅拌是混凝土形成过程中的一道重要工序。由于混凝土配合比例的配置是按细骨料恰好填满骨料之间的空隙设定的，而水泥胶质均匀分布粗骨料表面，因此只有将配合料充分的搅拌均匀才能得到高质量的混凝土。而搅拌刚好能满足这一要求，通过搅拌可以塑化、强化混凝土，因此混凝土搅拌设备是混凝土生产的核心装置之一，用于完成混凝土的均匀拌和，达到混凝土的宏观和微观的均质性。同时，混凝土搅拌设备又受到混凝土生产的整个施工工艺的影响，如设备的性能和参数要与混凝土施工的要求相适应。

2、混凝土搅拌设备

混凝土搅拌设备主要是指混凝土搅拌机，混凝土搅拌机是把水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的机械。主要由拌筒、加料和卸料机构、供水系统、原动机、传动机构、机架和支承装置等组成。混凝土搅拌设备按工作性质分间歇式（分批式）和连续式；按搅拌原理分自落式和强制式；按安装方式分固定式和移动式；按出料方式分倾翻式和非倾翻式；按拌筒结构形式分梨式、鼓筒式、双锥、圆盘立轴式和圆槽卧轴式等。

二、搅拌设备性能对混凝土质量的影响分析

1、搅拌设备的结构类型对混凝土质量的影响

搅拌设备按搅拌原理分自落式和强制式。

自落式搅拌机：自落式混凝土搅拌机的拌筒内壁上有径向布置的搅拌叶片。工作时，拌筒绕其水平轴线回转，加入拌筒内的物料，被叶片提升至一定高度后，借自重下落，这样周而复始的运动，达到均匀搅拌的效果。自落式混凝土搅拌机的结构简单，一般以搅拌塑性混凝土为主。

强制式搅拌机：最先出现的是圆盘立轴式强制混凝土搅拌机。这种搅拌机分为涡桨式和行星式两种。随着轻骨料的应用，出现了圆槽卧轴式强制搅拌机，它又分单卧轴式和双卧轴式两种，兼有自落和强制两种搅拌的特点。其搅拌叶片的线速度小，耐磨性好和耗能少，发展较快。强制式混凝土搅拌机拌筒内的转轴臂架上装有搅拌叶片，加入拌筒内的物料，在搅拌叶片的强力搅动下，形成交叉的物流。这种搅拌方式远比自落搅拌方式作用强烈，主要适于搅拌干硬性混凝土。

随着混凝土材料和施工工艺的发展、又相继出现了许多新型结构的混凝土搅拌机，如蒸汽加热式搅拌机，超临界转速搅拌机，声波搅拌机，无搅拌叶片的摇摆盘式搅拌机和二次搅拌的混凝土搅拌机等。这些不同的搅拌机适于不同的混凝土，不同的混凝土只有在与相适应的搅拌机中才能得到最好的质量。

2、搅拌设备的配料系统性能对混凝土质量的影响

混凝土搅拌设备配料系统由给料系统、称量系统和电气控制系统三部分组成。

给料系统由储料斗、给料装置等组成，通过控制料斗门的启闭时间或开关门次数完成向称量斗中定量加料工序。配料机在配料过程中，当称料斗中的物料达到设定值时，给料皮带机就会自动停止（气动给料门关闭），但此时仍有部分物料从空中落入称料斗，这部分物料的重量称为落差。为了保证配料精度，一般对物料设定一个落差值进行修正。但由于骨料或干或湿，或受装载机上料冲击，实际落差与设定值之间也会产生误差。一般在储料场、配料机、倾斜皮带机上方加风雨棚，完善储料场排水功能，防止进料后雨水浸泡或日晒。

称量系统是影响混凝土质量和混凝土生产成本的关键部件，主要分为骨料称量、粉料称量和液体称量三部分。一般情况下，每小时20立方米以下的搅拌站采用叠加称量方式，即骨料（砂、石）用一把秤，水泥和粉煤灰用一把秤，水和液体外加剂分别称量，然后将液体外加剂投放到水称斗内预先混合。而在每小时50立方米以上的搅拌站中，多采用各称物料独立称量的方式，所有称量都采用电子秤及微机控制。生产的正常与否、工程质量的好坏、材料消耗成本的高低都跟计量系统能否正常工作

各配料秤是否准确有着密切的联系。

3、搅拌设备的转速对混凝土质量的影响

要想使混凝土的质量达到最佳，搅拌机就必须要具有合理转速。搅拌机转速是保证搅拌机正常工作的基本参数，其必须满足搅拌质量与搅拌效率等性能要求。搅拌质量就是生产出符合中国标准要求的新拌混凝土；搅拌效率就是在满足搅拌质量的前提下，搅拌时间要尽量短，以提高设备的生产率和利用率，降低生产成本。混凝土是重要的建筑材料，保证新拌混凝土质量是对搅拌机性能的最基本要求。常说的搅拌机转速是指搅拌机的轴转速ω。由搅拌叶片的速度梯于搅拌轴带动其上安装的搅拌臂和叶片旋转，实现混合料的搅拌过程；叶片的线速度v=rω，r为轴心到叶片端部的距离，可见叶片的线速度在各点是不一样的，存在速度梯度。其实，搅拌机转速就是指搅拌叶片端部的最大线速度vmax。若混凝土搅拌机的转速过低，原材料就不能充分的混合均匀，就会出现水泥颗粒团聚现象，水泥颗粒表面的初始水化物薄膜包裹层无法破坏，物料的颗粒间碰撞摩擦不充分，那么混凝土的质量就无法达到最好。若混凝土搅拌机的转速过高，混合料就会发生离析现象，不同的材料就会分离开来，这样搅拌处理的混凝土就无法使用。

4、搅拌设备维护保养方便性对混凝土质量的影响

搅拌装置设计时充分考虑了设备维护的方便性，因为长期施工过程中。搅拌设备结构的焊接处或者螺栓紧固情况发生变化，不仅影响搅拌设备的性能，而且会对分布在主机上方的粉料秤、水秤以及外加剂秤等称量系统的稳定性产生很大影响，使计量系统精度降低，从而影响混凝土的质量；随着搅拌设备工作时间的增长，搅拌叶片的磨损量增大，衬板与搅拌叶片之间的间隙也随之增大，这样就降低了搅拌工效，在搅拌时间不变的情况下就会影响到混凝土的质量；空压机维护保养不到位或者气路接头、管路出现松动或泄漏，导致气压（气压正常工作范围为0.4-0.75mpa）降低到0.4mpa以下，这时候气压对计量系统开关门动作灵敏度降低、落差冲量不稳定，下料门不能及时动作导致各骨料、粉料以及水、外加剂严重偏离理论值，从而影响到混凝土的质量。气缸工作异常、主机不良、电磁阀工作异常、限位开关灵活性降低等等，在影响搅拌设备的性能的同时也会严重影响到所生产混凝土的质量。搅拌设备的日常维护与保养不仅对保证搅拌设备的设备性能意义重大，对混凝土的质量保证也起到了至关重要的作用。

搅拌设备的日常维护保养项目包括：各传感器悬挂是否良好、气路各接头及管路有无松动或泄漏、各气缸工作是否正常、搅拌叶片及衬板固定螺栓有无松动、搅拌叶片与衬板间隙是否正常（搅拌叶片与衬板的间隙应保持3-8mm为宜）等等。这些日常的维护保养项目的方便性在很大程度上保证了搅拌设备的良好性能，对混凝土的质量控制起到了不可磨灭的作用。

三、结束语

总之，影响混凝土质量的好坏因素有很多，其中混凝土搅拌设备性能就是其中一个比较重要的影响因素，为了得到更好的混凝土质量，应合理选择混凝土搅拌设备。

参考文献：

[1].孙祖望.连续式搅拌设备的发展及其与间歇式搅拌设备的比较[j].市政技术.2011（03）