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第1篇：智能混凝土范文

關鍵詞：智能 混凝土 研究 發展

隨著現代材料科學的不斷進步，作為最主要的建筑材料之一的混凝土已逐漸向高強、高性能、多功能和智能化發展。用它建造的混凝土結構也趨于大型化和復雜化。然而混凝土結構在使用過程中由于受環境荷載作用。疲勞效應、腐蝕效應和材料老化等不利因素的影響，結構將不可避免地產生損傷積累、抗力衰減，甚至導致突發事故。為了有效地避免突發事故的發生，延長結構的使用壽命，必須對此類結構進行實時的“健康”監測，并及時進行修復。現有的無損檢測方法，如聲波檢測X射線及C掃描等，只能定性檢測，而不能定量、數據化處理，更主要的是不能實現實時監測。因而對結構內部狀態的監測和損傷估計還比較困難，甚至是不可能的。傳統的混凝土結構的維修方式主要是在損傷部位進行外部的加固，而對損傷的原結構進行維修比較困難，尤其是對結構內部的損傷修復更是非常困難。隨著現代社會向智能化的發展，這種停留在被動和計劃模式的檢測與修復方式已不能適應現代多功能和智能建筑對混凝土材料提出的要求。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、恢復的智能混凝土已成為結構一功能（智能）一體化的發展趨勢[1]

1智能混凝土的定義和發展歷史

智能材料，指的是“能感知環境條件，做出相應行動”的材料。它能模仿生命系統，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。靈敏和恰當的響應，并具有自我診斷、自我調節、自我修復和預報壽命等功能。智能混凝土是在混凝土原有組分基礎上復合智能型組分，使混凝土具有自感知和記憶，自適應，自修復特性的多功能材料。根據這些特性可以有效地預報混凝土材料內部的損傷，滿足結構自我安全檢測需要，防止混凝土結構潛在脆性破壞，并能根據檢測結果自動進行修復，顯著提高混凝土結構的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和記憶、自適應。自修復等多種功能的綜合，缺一不可，以目前的科技水平制備完善的智能混凝土材料還相當困難。但近年來損傷自診斷混凝土、溫度自調節混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相繼出現；為智能混凝土的研究打下了堅實的基礎。

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功能。普通的混凝土材料本身不具有自感應功能，但在混凝土基材中復合部分其它材料組分使混凝土本身具備本征自感應功能。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

碳纖維是一種高強度、高彈性且導電性能良好的材料。在水泥基材料中摻入適量碳纖維不僅可以顯著提高強度和韌性，而且其物理性能，尤其是電學性能也有明顯的改善，可以作為傳感器并以電信號輸出的形式反映自身受力狀況和內部的損傷程度。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部應力、應變和操作程度的功能。通過觀測，發現水泥基復合材料的電阻變化與其內部結構變化是相對應的。碳纖維水泥基材料在結構構件受力的彈性階段，其電阻變化率隨內部應力線性增加，當接近構件的極限荷載時，電阻逐漸增大，預示構件即將破壞。而基準水泥基材料的導電性幾乎無變化，直到臨近破壞時，電阻變化率劇烈增大，反映了混凝土內部的應力一應變關系。根據纖維混凝土的這一特性，通過測試碳纖維混凝土所處的工作狀態，可以實現對結構工作狀態的在線監測[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，可對混凝土內部在拉、壓、彎靜荷載和動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行監測。試驗發現，在水泥漿中摻加適量的碳纖維作為應變傳感器，它的靈敏度遠遠高于一般的電阻應變片。在疲勞試驗中還發現，無論在拉伸或是壓縮狀態下，碳纖維混凝土材料的體積電導率會隨疲勞次數發生不可逆的降低。因此，可以應用這一現象對混凝土材料的疲勞損傷進行監測。通過標定這種自感應混凝土，研究人員決定阻抗和載重之間的關系，由此可確定以自感應混凝土修筑的公路上的車輛方位、載重和速度等參數，為交通管理的智能化提供材料基礎。

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（Seebeck效應）。試驗表明，在最高溫度為70℃，最大溫差為15℃的范圍內，溫差電動勢（E）與溫差t之間具有良好穩定的線性關系。當碳纖維摻量達到一臨界值時，其溫差電動勢率有極大值，且敏感性較高，因此可以利用這種材料實現對建筑物內部和周圍環境變化的實時監控；也可以實現對大體積混凝土的溫度自監控以及用于熱敏元件和火警報警器等可望用于有溫控和火災預警要求的智能混凝土結構中。

碳纖維混凝土除自感應功能外，還可應用于工業防靜電構造。公路路面、機場跑道等處的化雪除冰。鋼筋混凝土結構中的鋼筋陰極保護。住宅及養殖場的電熱結構等。

1.1.2光纖傳感智能混凝土

光纖傳感智能混凝土[3]，即在混凝土結構的關鍵部位埋人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，并對由于外力、疲勞等產生的變形、裂紋及擴展等損傷進行實時監測。光在光纖的傳輸過程中易受到外界環境因素的影響，如溫度、壓力、電場、磁場等的變化而引起光波量如光強度、相位、頻率、偏振態的變化。因此人們發現，如果能測量出光波量的變化，就可以知道導致光波量變化的溫度、壓力、磁場等物理量的大小。于是，出現了光纖傳感技術。近年來，國內外進行了將光纖傳感器用于鋼筋混凝土結構和建筑檢測這一領域的研究，開展了混凝土結構應力、應變及裂縫發生與發展等內部狀態的光纖傳感器技術的研究，這包括在混凝土的硬化過程中進行監測和結構的長期監測。光纖在傳感器中的應用，提供了對土建結構智能及內部狀態進行實時、在線無損檢測手段，有利于結構的安全監測和整體評價和維護。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建設的一座名為Beddington Tail的一雙跨公路橋內部應變狀態監測；美國Winooski的一座水電大壩的振動監測；國內工程有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。

1.2自調節智能混凝土

自調節智能混凝土具有電力效應和電熱效應等性能。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，能夠調整承載能力和減緩結構振動，但因混凝土本身是惰性材料，要達到自調節的目的，必須復合具有驅動功能的組件材料，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（SME），若在室溫下給以超過彈性范圍的拉伸塑性變形，當加熱至少許超過相變溫度，即可使原先出現的殘余變形消失，并恢復到原來的尺寸。在混凝土中埋入形狀記憶合金，利用形狀記憶合金對溫度的敏感性和不同溫度下恢復相應形狀的功能，在混凝土結構受到異常荷載于擾時，通過記憶合金形狀的變化，使混凝土結構內部應力重分布并產生一定的預應力，從而提高混凝土結構的承載力。

電流變體（ER）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0.1ms級時間內組合成鏈狀或網狀結構的固凝膠，其初度隨電場增加而變調到完全固化，當外界電場拆除時，仍可恢復其流變狀態。在混凝土中復合電流變體，利用電流變體的這種流變作用，當混凝土結構受到臺風，地震襲擊時調整其內部的流變特性，改變結構的自振頻率、阻尼特性以達到減緩結構振動的目的。

有些建筑物對其室內的濕度有嚴格的要求，如各類展覽館、博物館及美術館等，為實現穩定的濕度控制，往往需要許多濕度傳感器、控制系統及復雜的布線等，其成本和使用維持的費用都較高。日本學者研制的自動調節環境溫度的混凝土材料自身即可完成對室內環境濕度的探測，并根據需要對其進行調控。這種混凝土材料帶來自動調節環境濕度功能的關鍵組分是沸石粉。其機理為：沸石中的硅酸鈣含有（3－9）X10－10m的孔隙。這些孔隙可以對水分、N0x和S0x氣體選擇性的吸附。通過對沸石種類進行選擇，可以制備符合實際應用需要的自動調節環境濕度的混凝土復合材料。它具有如下特點：優先吸附水分；水蒸氣壓力低的地方，其吸濕容量大；吸、放濕與溫度相關，溫度上升時放濕，溫度下降時吸濕。

1.3自修復智能混凝土

混凝土結構在使用過程中，大多數結構是帶縫工作的。混凝土產生裂縫，不僅強度降低，而且空氣中的CO2、酸雨和氯化物等極易通過裂縫侵人混凝土內部，使混凝土發生碳化，并腐蝕混凝土內的鋼筋，這對地下結構物或盛有危險品的處理設施尤為不利，一旦混凝土發生裂縫，要想檢查和維修都很困難。自修復混凝土就是應這方面的需要而產生的。在人類現實生活中可以見到人的皮膚劃破后，經一段時間皮膚會自然長好，而且修補得天衣無縫；骨頭折斷后，只要接好骨縫，斷骨就會自動愈合。自愈合混凝土[4]就是模仿生物組織，對受創傷部位自動分泌某種物質，而使創傷部位得到愈合的機能，在混凝土傳統組分中復合特性組分（如含有粘結劑的液芯纖維或膠囊）在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經網絡系統，模仿動物的這種骨組織結構和受創傷后的再生、恢復機理。采用粘結材料和基材相復合的方法，使材料損傷破壞后，具有自行愈合和再生功能，恢復甚至提高材料性能的新型復合材料。在日本，以東北大學三橋博三教授為首的日本學者將內含粘結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生開裂，部分膠囊或空心玻璃纖維破裂，粘結液流出并深人裂縫。粘結液可使混凝土裂縫重新愈合。美國伊利諾伊斯大學的Carolyn Dry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劑埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基礎上Carolyn Dry還根據動物骨骼的結構和形成機理，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。在水泥水化和硬化過程中，多孔纖維釋放出聚合反應引發劑與單聚物聚合成高聚物，聚合反應留下的水分參與水泥水化。這樣便在纖維網的表面形成大量有機與無機物，它們相互穿插粘結，最終形成的復合材料是與動物骨骼結構相似的無機與有機相結合的材料，具有優異的強度及延性等性能。而且在材料使用過程中，如果發生損傷，多孔有機纖維會釋放高聚物，愈合損傷。

2智能混凝規究現狀和應注意的問題

前面所述的自診斷、自調節和自修復混凝土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，是一種智能混凝土的簡化形式。因此有人也稱之為機敏混凝土。然而這種功能單一的混凝土并不能發揮智能混凝土作用，目前人們正致力于將2種以上功能進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、自凋節和自修復組件材料等與混凝土基材復合并按照結構的需要進行排列，以實現混凝土結構的內部損傷自診斷、自修復和抗震減振的智能化。

智能混凝土具有廣闊的應用前景，但作為一種新型的功能材料，如果投入實際工程，還有很多問題需要進一步地研究：如碳纖維混凝土的電阻率穩定性、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排布方式；自愈合混凝土的修復粘結劑的選擇。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解決上述一系列問題將對智能混凝土今后的發展產生深遠的影響。為促進智能混凝土研究工作的順利開展有必要就以下幾點形成共識：

（1）開發應有針對性。所謂針對性就是要針對混凝土性能發生惡化和結構發生破壞等現象，考慮不同的智能方法，如針對這些現象，設想開發出一種能應對所有這些情況的手段是很困難的，因此，縮小智能化范圍，以某種功能為對象，從而開發出相對最適應的方法是必要的。

（2）實施中應具有可行性。澆注混凝土多在施工現場進行，因而作為智能混凝土的施工方法，對其技術與工藝要求不能過高。應以原有工藝為基礎開發相應的較為簡單的方法。選用的材料應具有化學穩定性，要有利于安全使用，不揮發任何有刺激的氣味和其它有害物質，并能大量應用而且成本較低。

（3）設計應具有綜合性。采用智能化，雖然可以提高材料的耐久性，但也會帶來負面作用。如由于使用了某種材料雖然能對某種惡化現象進行控制和改善，但是否會對強度等其它性能有所影響，所有這些正反兩方面的問題都必須在判斷和設計時進行綜合考慮和權衡。

3結語

第2篇：智能混凝土范文

【關鍵詞】智能；混凝土；研究；發展

0前言

進入二十一世紀以來，科學發展突飛猛進，現代材料不斷進步，日新月異。停留在被動和計劃模式的混凝土檢測與修復方式的建筑材料之一的混凝土已不能適應現代多功能和智能建筑對其提出的要求，高強、高性能、多功能和智能化已經逐漸成為混凝土發展的趨勢。因此，我們必須積極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、恢復的智能混凝土，保證建筑物的結構一功能（智能）一體化。

1智能混凝土的定義和發展歷史

通常情況下，我們把“能感知環境條件，做出相應行動”的材料稱為智能材料。與普通材料不同的是雖然它不具有現實意義上的的生命形式，但是它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、靈敏和恰當的響應，并具有自我診斷、自我調節、自我修復和預報壽命等功能。換句話來說它能模仿生命系統，具有自感知和記憶，自適應，自修復特性的多功能，它保留了混凝土原有組分同時復合了智能型組分。

智能混凝土優點很多，諸如：有效地預報混凝土材料內部的損傷；自我檢測結構的安全性，防止混凝土結構潛在脆性破壞；自動進行修復，顯著提高混凝土結構的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝土集自感知和記憶、自適應、自修復等多種功能于一身，缺一不可。但是以當前科技發展水平，設計完善的智能混凝土材料還相當困難。但近年來損傷自診斷混凝土、溫度自調節混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相繼出現，為智能混凝土的研究打下了堅實的基礎。

1.1 損傷自診斷混凝土

普通的混凝土材料本身不具有自感應功能，但如果在混凝土基材中加入了其它材料，就使混凝土本身具備了本征自感應功能。目前常用的材料組分有：聚合類、碳類、金屬類和光纖。其中碳類、金屬類和光纖比較常用。現在社會上主要有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。損傷自診斷混凝土的自感應功能包括壓敏性和溫敏性等。

1.2自調節智能混凝土

混凝土常常承受的偶然荷載包括：臺風、地震等。人們往往希望混凝土在承受這些荷載時，能夠調整承載能力和減緩結構振動。但是混凝土本身是惰性材料，無法實現這一功能。自調節智能混凝土應運而生，它同時具有電力效應和電熱效應等性能。所謂的自調節智能混凝土是在它內部復合具有驅動功能的組件材料，如：形狀記憶合金（SMA）和電流變體（ER）等。這種材料具有形狀記憶效應，舉例來說，若在室溫下給以超過彈性范圍的拉伸塑性變形，當加熱至少許超過相變溫度，即可使原先出現的殘余變形消失，并恢復到原來的尺寸。因此當在混凝土中埋入形狀記憶合金時，可以利用形狀記憶合金對溫度的敏感性和不同溫度下恢復相應形狀的功能，在混凝土結構受到異常荷載于擾時，通過記憶合金形狀的變化，使混凝土結構內部應力重分布并產生一定的預應力，從而提高混凝土結構的承載力。

一些建筑，如各類展覽館、博物館及美術館等，通常對其室內的濕度有嚴格的要求。為達到這一目的，可以布設許多濕度傳感器、控制系統及復雜的布線等。然而其成本和使用維持的費用都較高。日本學者研制了一種自動調節環境溫度的混凝土材料。這種混凝土材料中的關鍵組分沸石粉帶來自動調節環境濕度功能。自身即可完成對室內環境濕度的探測，并根據需要對其進行調控。其作用機理為：沸石中的硅酸鈣含有（3－9）X10－10m的孔隙。這些孔隙可以對水分、N0x和S0x氣體選擇性的吸附。通過對沸石種類進行選擇，可以制備符合實際需要的自動調節環境濕度的混凝土復合材料。它具有如下特點：優先吸附水分；水蒸氣壓力低的地方，其吸濕容量大；吸、放濕與溫度相關，溫度上升時放濕，溫度下降時吸濕。

1.3自修復智能混凝土

當混凝土承受荷載時，就形甚至出現裂縫。帶縫工作的混凝土，強度會降低。如果空氣中的CO2、酸雨和氯化物等通過裂縫侵人混凝土內部，將會使混凝土發生碳化，腐蝕混凝土內的鋼筋，這對地下結構物或盛有危險品的處理設施尤為不利，同時要想檢查和維修混凝土的裂縫是很困難的。像現實生活中可以見到人的皮膚劃破后，經一段時間皮膚會自然長好，而且修補得天衣無縫；骨頭折斷后，只要接好骨縫，斷骨就會自動愈合一樣，自愈合混凝土就模仿了這一生物組織。當遭受創傷時，可以自動分泌某種物質，而使創傷部位得到愈合的機能。能夠在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經系統的組分是混凝土組分中的具有復合特性的材料，它促使混凝土模仿動物的這種骨組織結構和受創傷后的再生、恢復機理。采用粘結材料和基材相復合的，使材料損傷破壞后，具有自行愈合和再生功能，恢復甚至提高材料性能的新型復合材料。

日本的東北大學三橋博三教授為首的日本學者的研究成果中，把內含粘結劑的膠囊或空心玻璃纖維摻入混凝土材料中，如果在外力作用下，混凝土發生了開裂，粘結液流出并深人裂縫。具有剛強度粘結力的粘結液可使混凝土裂縫重新愈合。

2智能混凝土研究現狀和應注意的問題

不管是自診斷、自調節復混凝土還是自修復混凝土，都處在智能混凝土的初級階段，還遠遠沒有達到智能混凝土的全部要求。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化形式，可以稱之為機敏混凝土。它們的功能單一，并不囊括智能混凝土的各種功能。隨著對建筑材料的不斷認識，人們正致力于將2種以上功能進行組裝的所謂智能組裝混凝土材料的研究。這種混凝土將集合自感應、自凋節和自修復組件材料等，并把原始混凝土作為基材，各材料之間依據結構需要排列，以實現混凝土結構的內部損傷自診斷、自修復和抗震減振的智能化。

從長遠來看，智能混凝土發展前景良好，但是依舊有很長的路要走。很多細節上的問題亟待解決。例如：如碳纖維混凝土的電阻率穩定性、電極布置方式、耐久性等；封入的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。為促進智能混凝土研究工作的順利開展有必要就以下幾點形成共識：

第3篇：智能混凝土范文

The character of some high-performance fibers including carbon fiber, optical fiber, hollow glass fiber were introduced in this article, as well as their application in smart concrete, such as self-detecting of damage, temperature regulation, transportation navigation, internal fissure examination, self-repairing etc. With the application of these new high performance materials, the development of building materials become more active.

自20世紀80年代中期智能材料的概念提出后，科研人員就將其引入建筑材料的加工中，于是就有了智能混凝土的誕生，其主要是指通過在水泥基中加入不同類型的纖維以使混凝土具有智能化功能。

1 碳纖維智能混凝土

碳纖維具有高強、高彈性模量、質輕、耐高溫、耐腐蝕和導電、導熱性能好等特點，在水泥基材中摻入適量碳纖維不僅可以顯著提高強度和韌性，而且可以顯著改善其物理性能，尤其是電學性能。

1.1 導電性分析

由于碳纖維導電，因而由碳纖維之間未水化的水泥顆粒、水化產物、裂紋等形成勢壘，構成了一定的導電網絡。摻入的碳纖維在混凝土基質中出現相互關聯的帶電粒子通道，通過電極施加電場時，電子沿通道運動而具有導電性。因此，可將碳纖維混凝土作為傳感器并以電信號輸出的形式反映自身受力狀況和內部的損傷程度。當在水泥凈漿中摻加 0.5% 體積的碳纖維時，其作為應變傳感器的靈敏度可達 700 mV/V，遠高于一般的電阻應變片。基于這一特性，可開發碳纖維混凝土的智能化功能。

1.2 碳纖維混凝土的智能化

1.2.1 損傷自診斷

在疲勞試驗中發現，在拉伸或壓縮狀態下，碳纖維混凝土材料的體積電導率會隨疲勞次數發生不可逆的降低，可應用這一現象對混凝土材料的疲勞損傷進行監測。在碳纖維混凝土中，碳纖維在混凝土中的分散并不完全相互獨立。按滲流理論，分散相在分散體系中的濃度達到臨界點時，相互接觸的分散相構成了無限滲流集團。即在碳纖維混凝土中，隨碳纖維摻量增大，逐漸形成了纖維聚集團簇。團簇內纖維彼此連接，當碳纖維摻量大于臨界值時全部團簇形成滲流網絡，使導電率急劇上升。根據這一理論，當碳纖維束受力導致纖維絲斷裂時其導電性降低，而且其導電性降低的程度與斷裂的碳纖維的數量成正比，即與受力大小成正比，因而可以用埋入碳纖維的電阻變化，來監測混凝土及相關結構部件的受力情況和形變情況。在具體應用時，可以將碳纖維增強樹脂做成棒材，在加載作用下形變量增加導致材料電阻值增加，當電阻值急劇增加時，說明材料所受的應力已接近其臨界狀態，進一步加載會導致災難性破壞，因此這種材料能夠預測混凝土結構材料的壽命。

利用碳纖維復合材料做智能結構診斷，可用于：①防盜保護。將樹脂、碳纖維與玻璃纖維粘接成棒狀，并交叉成網狀，外面覆蓋混凝土，做成銀行的防盜保護墻體。強盜從任何一個地方鉆孔打洞，都會引起墻體的電學信號值的急劇變化，從而發出警報。②安全監測。將這種敏感碳纖維復合材料連接到高層建筑物的鋼筋混凝土結構上，可以監測高層建筑物的傾斜度、各個部位的形變量以及受力過大的部位。日本建造的 66 層綜合寫字樓中已使用這種碳纖維敏感材料，可以隨時掌握高層大樓內各個部位的受力情況，以提高大樓的使用安全性。

1.2.2 溫度監控與調節

碳纖維混凝土具有溫敏性，即溫度變化會引起電阻變化及碳纖維混凝土內部的溫度差會產生電位差的熱電效應。研究表明，其在最高溫度為 70 ℃、最大溫差為 15 ℃的范圍內，溫差電動勢E與溫差t之間具有良好穩定的線性關系；當水泥漿中每克水泥摻入 10 mg碳纖維時，其溫差電動勢極大值為 18 µV/℃，靈敏性較高。利用這一特性，可實現對建筑物內部和周圍環境溫度變化的實時測量，也可實現對大體積混凝土的溫度自監控以及用于熱敏元件和火警報警器等，可望用于有溫控和火災預警要求的智能混凝土結構中。

碳纖維在通電時能夠發熱，在含有碳纖維復合棒材或者短切碳纖維的混凝土中通電后，可使墻體表面的溫度提高 5 ～ 20 ℃。因此，可用埋入的碳纖維復合棒材加熱墻體以提高室溫，將其用于地下防空洞墻體或者圖書資料館的墻體，若所使用電壓低于 10 V，對人體不會造成安全危害；還可應用這一技術對混凝土路面、橋面和機場跑道等結構進行融雪化冰等，基于碳纖維混凝土的道路及橋梁路面的自適應融雪和融冰系統的智能混凝土研究已在歐美等國家和地區的寒冷地區展開，盡管將短切碳纖維加到混凝土中的額外費用將提高大約 30%，但與粘貼或埋入傳感器的做法相比仍然非常便宜。

1.2.3 利用反射電磁波來導航

使交通系統智能化是交通運輸領域的一個發展方向。通過對高速公路上車道兩側的標記進行識別，電腦系統可以確定汽車的行駛線路、速度等參數。如果在混凝土中摻入0.5% 直徑為 0.1 µm的碳纖維微絲，則這種混凝土對 1 GHz電磁波的反射強度要比普通混凝土高 10 dB，且其反射強度比透射強度高 29 dB，而普通混凝土反射強度比透射強度低 3 ～ 11 dB。研究表明，碳纖維微絲經臭氧處理后再摻入混凝土中，不但能提高混凝土反射電磁波的能力，而且能提高混凝土的抗拉強度。采用這種混凝土作為車道兩側導航標記，可實現自動化高速公路的導航。由汽車上的電磁波發射器向車道兩側的導航標記發射電磁波，經過反射，由汽車上的電磁波接收器接收，再通過汽車上的電腦系統進行處理，即可判斷并控制汽車的行駛線路。采用這種混凝土作導航標記，其成本低，可靠性好，準確度高。另外，利用碳纖維混凝土的壓敏特性，還可以將碳纖維混凝土應用在橋梁上，對車輛的載重量實時監測，限制超重車輛的通行；用于高速公路可以實時監測車輛的速度、方向、承載量；與交通信號燈結合，可對車流進行實時智能控制。

1.2.4 自動排除混凝土中的堿性物質

當混凝土使用一段時間后，其中的堿性物質就會逐漸聚集，并向鋼筋表面移動，逐漸腐蝕鋼筋，導致水泥開裂。在含有碳纖維棒或者絲的混凝土兩端，施加高壓直流電，混凝土中的堿性物質會被導電碳纖維吸附，并向負極移動，最終移動到混凝土表面而被清洗干凈，從而增加混凝土構件的使用壽命。日本已陸續采用這種方法保護和維護一些國寶級文物建筑和海邊的建筑物。

1.2.5 監測水泥管道的漏水情況

在鋼筋混凝土管道的外壁內，平行于管道軸線，等間距地安置碳纖維敏感棒材，當碳纖維周圍水分增高時，其導電性會明顯增加，因而可以通過監測其電阻值的變化，來監測管道的漏水情況。

2 光纖智能混凝土

光纖是傳播光信息的纖維材料，主要成分以SiO2為主，一般是由折射率高的內芯和折射率較低的包皮涂料拉制而成。光線進入光纖的內芯后，在內芯和涂料界面處發生全反射，光線就在光纖內部傳輸。在混凝土結構的關鍵部位埋入光纖傳感器或其陣列，可探測混凝土在硬化以及受載過程中內部的應力和應變變化，并對由外力、疲勞等產生的變形、裂紋及擴展等損傷進行實時、在線無損監測，有利于結構的安全監測、維護和整體評價。

2.1 光纖傳感技術

光在光纖的傳輸過程中易受到外界環境因素的影響，如溫度、壓力、電場、磁場等的變化而引起光波量如光強度、相位、頻率、偏振態的變化。若能測量出光波量的變化，就可以知道導致光波量變化的溫度、壓力、磁場等物理量的大小。將光纖埋入混凝土中時，界面之間應具有良好的結合，兩個關鍵問題在于：光纖埋入混凝土中時，不會因為填充物及機械震動而受到損傷；在高堿度水泥糊劑的環境中，必須具有化學耐久性。為此，可采用以下光纖埋入方法：①由金屬保護管圍繞纖維，在埋入時，先將管子安放到位再將混凝土澆在上面，等澆灌操作完畢，將金屬管子緩慢移動，抽出離開內部的纖維，這樣可使水泥形成光滑界面；②有兩個金屬管在光纖兩端，光纖可在這兩段金屬套管中自由移動，金屬封裝應該采用與混凝土膨脹系數相匹配的材料制成，以使殘余溫度應力最小；③利用絕緣墊片將無殼纖維固定在鋼筋上，而墊片不影響混凝土與纖維之間的結合。

2.2 光纖混凝土對于內部裂縫的監測

光纖內傳輸的光存在輻射、吸收和輻射損耗，當光纖的空間狀態發生變化時，會引起光纖中的模式耦合，其中有些導波模變為輻射模，從而引起損耗即微彎損耗。在光纖直線段中以小于臨界角的角度傳播的光線，可因光纖的彎曲而使它們在纖芯與包層界面處的入射角加大，于是有一部分光便傳輸到包層中，使光纖中傳輸的光輸出強度減小，即產生微彎損耗，該損耗量可通過采用光功率計直接測量光纖光功率輸出。

當混凝土受外加荷載或溫度影響而產生裂縫時，跨越其間的傳感器將局部發生拉伸和剪切變形，從而使光纖在拉伸、剪切、橫向擠壓和鋼絲繩表面凹凸的綜合作用下產生微彎，引起該位置OTDR檢測信號的衰減，實現傳感。通過截面梁三點彎曲試驗驗證了該種傳感器對混凝土裂縫的識別效果。試驗結果表明，加載后，隨著梁撓度的增加，光強衰減量與梁撓度相關曲線呈較強的上升趨勢。說明傳感器對拉伸和剪切應變非常敏感。在曲線中有斜率突變處，表明此撓度時混凝土梁產生了微裂紋，且隨撓度增加裂紋隨之擴展至有新的裂紋生成。此現象說明，該傳感器對混凝土結構內部裂縫的產生、擴展識別效果顯著。

目前，光纖傳感器已用于加拿大Beddington Trail雙跨公路橋的內部應變狀態監測；美國Winooski水電大壩的振動監測；重慶渝長高速公路上的紅槽房大橋監測和蕪湖長江大橋的長期監測與安全評估等。

3 空心玻璃纖維智能混凝土

高強空心玻璃纖維強度高、剛度高、密度小，比強度、比剛度與實心玻纖相近，可用于建筑混凝土的自我修復。

3.1 自我修復原理

模仿生物組織能自動分泌某種物質使受創傷部位得到愈合的機能，通過在混凝土中復合特殊修補組分（如含粘結劑的空心纖維），形成仿生自愈合神經網絡系統，在混凝土遭到外力破壞產生裂紋時復合的特殊修補成分就會自動釋放并對混凝土產生修補作用。

3.2 玻璃纖維智能混凝土的自我修復

Carolyn Dry等用空心玻璃纖維存儲粘結劑埋入混凝土中，當混凝土結構受外力因素影響時，材料內部因應力改變而產生裂紋，使空心纖維產生破裂，修補液從纖維洞穴流向基質而固化，以修補瞬間產生的微裂紋。但將空心玻璃纖維埋入混凝土基體時，若埋入數量過多將降低混凝土的宏觀強度，若數量過少，如何保證空心玻璃纖維恰在混凝土的微裂紋產生處又是一個難題。而且，纖維管與基體的匹配性能、修補劑的粘接質量、裂紋的開裂機制等都會在不同程度上影響修補效果。另外在混凝土澆注過程中，埋入空心玻璃纖維將會增加施工復雜度，影響施工進度。因此，這種修補方式要想取得實際應用仍有許多問題需要解決。與此機理相同的還有空心微膠囊修復技術，但微膠囊混合得較為均勻，使得這種自修補方式具有更高的機敏性和適應能力。微膠囊與基體材料的匹配、微膠囊的摻入比例、修補劑的質量、裂紋的開裂機制等同樣會影響到自修復的效果。

4 結束語

智能混凝土的出現是智能化時代的要求，對于土木基礎設施應變的實量監測、損傷的無損評估、及時修復以及減輕臺風、地震的沖擊等諸多方面有著重大的現實意義。作為建筑材料領域的高新技術，通過引入新型高性能纖維材料，智能纖維混凝土為傳統建材的發展注入了新的內容和活力，同時也進一步拓展了新型纖維材料的應用領域。

參考文獻

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第4篇：智能混凝土范文

關鍵詞：混凝土智能養護 混凝土構件 養護應用

中圖分類號： TU37文獻標識碼： A

1.水泥混凝土現場養護的重要性

水泥混凝土澆筑以后，養護施工對預防表面早期開裂和保證強度十分重要。養護不到位，水泥凝固過程中水化熱控制不當、溫差應力過大，將導致表面、內部裂縫，同時抗拉、抗壓強度的隨之降低，最終影響構件的正常使用，縮短結構使用壽命，造成巨大經濟損失。

2、水泥的水化過程早期表面裂縫與強度不足的的形成過程

水泥混凝土澆筑以后，其內部水化熱溫度迅速升高、膨脹，而表面溫度升溫較小，使得內部膨脹受到表面的約束，表面受拉而內部受壓。水化熱溫度降低以后，其內部溫度下降幅度較表面大，內部冷卻收縮比表面大的多，內部收縮受到表面的制約，冷卻收縮的拉應力超過原有的壓應力，使得內部壓應力變為拉應力，早期水泥混凝土抗拉強度很低，當拉應力超過其抗拉強度時，就會產生裂縫，早期裂縫出現在表面，后期則出現在內部，裂縫的產生勢必導致強度的降低。

混凝土表面蒸發量與溫濕度、風速的關系

拆模時間和表面防護對開裂的影響

3.水泥混凝土現場養護的現狀

目前施工現場對于混凝土的養護大多均由人工灑水來完成，條件稍好一點的安裝了簡易的噴淋管路，但還是由人工不定時接電、送水完成養護施工，此類養護方式存在以下幾個方面的問題：

（1）人工灑水不規范。為保持混凝土在澆筑以后標準養護周期內保持表面濕潤，充分散除水化熱，一般前期灑水較頻繁，后期灑水頻次減少，而現場人工灑水很難做到按時灑水，尤其是在晚上。

（2）對溫度、濕度的掌握不準確。按照養護規程要求需要對養護結構物表面環境溫度、濕度、內部溫度進行定時的監測，以判別其濕潤程度與環境溫度采取措施進行養護，而現場對溫度的監測不規范，對濕度基本沒有監測，難以根據溫、濕度狀況做到適時養護。

（3）養護用水量不足或過多。灑水多少取決于梁體體積與表面積，灑水過少（濕潤程度不夠或不能滲入內部）則養護效果不佳，灑水過多則水資源浪費，且過多的灑水往往造成混凝土早期表面強度偏低從而產生掉色、水痕等質量缺陷。

（4）養護效率低。人工養護需要專人來完成，一般12個臺座以上的梁場就需要1～2名專門的養護工人，生產高峰期需要的養護工人更多，大體積混凝土養護難度大。因而養護成本較高，養護效率低下。

（5）大體積混凝土的養護一般都需要采取監控措施，人工測試溫度與濕度，分析判斷是否進行內部供水冷卻與表面灑水保濕。稍有不當（工人養護不及時）混凝土就會燒壞（內外溫度過大導致溫度應力裂縫產生）。

傳統養護方式進行混凝土養護往往是不可靠的，其效率低下、過程不規范、不精細、不科學。經常由于養護不當導致混凝土強度偏低和產生溫度（收縮）裂縫，影響混凝土的正常使用壽命，造成巨大經濟損失。

4、JCYH水泥混凝土智能養護系統關鍵技術原理

JCYH水泥混凝土智能養護系統依靠先進的自動化控制技術，根據水化熱釋放速率、溫濕度的實測數據進行有針對性的養護，突破傳統養護的困境，可以完全杜絕人工養護不當帶來的不利影響，相對于傳統養護施工，是一種工藝技術上的飛躍。

JCYH系統結構及工作原理

（1）可擴展多終端裝置與大數據量的交互處理

每臺養護儀帶4個或6個通道，同時養護4片或6片混凝土梁板，每片梁板安裝一臺無線測試終端，測控系統同時對每片梁板表面及周邊溫濕度進行監控，多臺無線終端實時傳回數據由控制處理中心進行判斷分析，從繁雜數據中確認邏輯條件后由控制中心驅動水泵進行養護。

（2）多通道單獨及交叉控制

每個通道根據該梁板周邊溫濕度環境單獨進行監控，其數據單獨分析確認樣噴淋成立條件，所有通道公用壓力泵及壓力變頻控制器，各通道根據達到養護條件的先后順序排隊等候養護噴淋系統運行，時間精確到1s。

（3）個性化程序設計

通過研究各個地區的氣候條件，編寫個性化的控制程序。夏季、冬季分別根據季節氣候的不同單獨編寫程序；南方、北方根據不同的地域氣候編寫不同的控制程序，確保養護質量的穩定性。

JCYH系統結構及控制原理原理圖

根據不同配合比混凝土的水化熱量及水化過程中熱量的釋放率、梁體周邊環境溫濕度自動判別是否開啟恒壓噴淋以及和控制噴淋持續時間，以達到智能養護施工的目的，對養護全過程技術信息進行記錄與保存，形成養護施工記錄表格（噴淋時間、濕度、溫度等等）及相關的曲線（溫濕度-時間曲線）。

專門針對大體積混凝土的養護施工設計。在梁體內分層預埋溫度傳感器與冷卻循環管路。實時采集混凝土內、外部溫度分析溫差，根據溫差判別是否開啟噴淋系統。同時通過外部溫濕度的監測和不同混凝土水化熱釋放規律的分析適時的進行表面噴淋保濕，內外“雙控”以達到高效高質養護的目的。

5.JCYH智能養護系統的特點

（1）一鍵完成養護、提高養護效率

養護管路布置完成以后，一鍵啟動智能養護系統，則自動完成全周期養護施工，養護受人為因素干擾降到最低，提高養護效率，節省人工。

（2）現場可移動標養室

適時對混凝土周邊進行整體覆蓋，遮陽保濕，全過程監測梁體表面環境溫度、濕度并自動作出判斷控制養護管路完成養護，以適時的引導水化熱釋放，防止早期溫度裂縫的出現，提高混凝土強度和耐久性。其功能類似于試驗室水泥混凝土標準養護室。

（3）無線溫濕度測量

通過在混凝土表面附著無線溫濕度傳感器，其信號定時的通過無線方式發射回控制主機以監測梁體表面真實的溫濕度，根據監測數據判斷啟動噴淋系統，調節梁體表面溫濕度值。每片梁板上安裝無線測溫終端，3-5s測量采集一次數據無線發送至智能養護儀主機進行數據處理與分析，以隨時監控到梁體表面溫濕度。

（4）大體積混凝土養護內外“雙控”

通過了解水化過程溫度變化，實測大體積混凝土內部溫度與外部溫濕度，分析判斷溫差及表面濕度，適時的進行內部循環冷卻與外部噴淋保濕，實現內外部養護同步自動控制。

（5）冬季熱水養護

系統配置智能熱水鍋爐，其自動的溫控儀可自動控制水溫在設定區間內（如30～50℃，水溫超過50℃停止加熱，水溫低于30℃時自動開始加熱），保證養護用水溫度適宜，在養護棚內形成水霧。

（6）根據混凝土水化熱量及水化過程熱量釋放率有針對性的養護

不同配合比的混凝土，其集料、水泥品牌、水泥用量等因素的不同對梁體的整體水化熱影響很大，同時養護周期內不同時間點的水化熱釋放量是不同的，智能養護系統對此進行有針對性的養護，以切實保證水化熱平穩的釋放。

7d水化熱釋放曲線

（7）基于水頭壓力損失進行管路適應性設計

基于流體力學水頭沿程損失的分析研究，計算每個噴頭處的水壓值、噴淋半徑以適應性調整噴頭布置間距與管路直徑，保證噴淋面積完全覆蓋混凝土表面的同時亦不浪費用水，同時保證每個噴頭達到噴霧的效果。可針對不同結構形式設計不同的管理布置，保證霧化效果。

（8）規范養護過程

根據施工技術規范及養護方案要求對水泥混凝土進行規范養護，極大可能的降低人為因素的干擾，保存養護周期內溫度、濕度、噴淋啟動時刻、噴淋持續時間、噴淋水壓等全過程技術參數，便于質量管理與質量追溯。

系統內已經根據養護技術規范、養護施工方案結合各個季節、各個地區的氣候條件嵌入控制程序。做到夏季保濕降溫、冬季保溫保濕。

6、總結

JCYH水泥混凝土智能養護系統依靠先進的自動化控制技術，根據水化熱釋放速率、溫濕度的實測數據進行有科學的養護，突破傳統養護的困境，相對于傳統養護施工，有許多優點，對提升混凝土結構質量有較大作用，產生很大的經濟效益，應該在工程領域大范圍推廣應用。

參考文獻

第5篇：智能混凝土范文

關鍵詞：攪拌站 高性能 質量控制

中圖分類號：O213.1 文獻標識碼：A 文章編號：

混凝土攪拌控制狀況的好壞直接關系到所生產的混凝土質量的優劣，也關系到能否節約混凝土原材料和能否降低成本的問題；同時也決定了操作人員的勞動條件的優劣和勞動強度的大小；關系到環保和節能降耗。因此混凝土攪拌站控制系統必須受到高度重視。

1、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：拌合料呈高塑或流態、可泵送、不離析，便于澆筑密實；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；有很高的抗滲性。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。目前，高性能混凝土在發達國家的工程實踐中已較廣泛采用，我國尚處于試驗研究、推廣試用的起步階段。

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。

2、高性能混凝土質量對攪拌站的要求

混凝土攪拌站主要由攪拌主機、物料稱量系統、物料輸送系統、物料貯存系統和控制系統等組成。

2.1攪拌主機

攪拌主機按其攪拌方式分為強制式攪拌和自落式攪拌。強制式攪拌機是目前國內外攪拌站使用的主流，它可以攪拌流動性、半干硬性和干硬性等多種混凝土。自落式攪拌主機主要攪拌流動性混凝土，主要適用于小面積的、低等級的、少量的、非關鍵的工程部位施工。

高性能混凝土要求不僅是高強度，還要滿足高施工性能、高耐久性；而要在既滿足高施工性能，又有高耐久性和高強度，其對混凝土的攪拌主機要求勢必更高，目前均采用強制式攪拌主機。強制式攪拌機按結構形式分為主軸行星攪拌機、單臥軸攪拌機和雙臥軸攪拌機。而其中尤以雙臥軸強制式攪拌機的綜合使用性能最好。

2.2稱量系統

高性能混凝土對材料的計量使用比較敏感，尤其是液體的摻量對混凝土性能的影響較大。骨料稱量精度≤2％，水泥、粉料、水及外加劑的稱量精度均達到≤1％。攪拌站物料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。為了更好的控制其稱量精度，各種物料的稱量多采用獨立稱量的方式，且所有稱量都采用電子秤及微機控制。

2.3輸送系統

材料的輸送由三個部分組成：骨料輸送、粉料輸送和液體輸送。骨料輸送：目前攪拌站輸送有料斗輸送和皮帶輸送兩種方式。料斗提升的優點是占地面積小、結構簡單。皮帶輸送的優點是輸送距離大、效率高、故障率低。皮帶輸送主要適用于有骨料暫存倉的攪拌站，從而提高攪拌站的生產率。粉料輸送：混凝土可用的粉料主要是水泥、粉煤灰和礦粉，目前普遍采用的粉料輸送方式是螺旋輸送機輸送。螺旋輸送的優點是結構簡單、成本低、使用可靠。液體輸送：主要指水和液體外加劑，它們是分別由水泵輸送的。在輸送系統的選擇上，應考慮輸送過程中不受到外界因素的影響，尤其是天氣的影響。因此，在高性能混凝土施工中，對攪拌站輸送系統的選擇應選擇密閉、遮蓋、能加溫和保溫的輸送系統。故而對于骨料的輸送應選擇皮帶輸送較好。

2.4貯存系統

混凝土可用的物料貯存方式基本相同。骨料在骨料場蓋蓬存放，經配送系統到骨料倉；粉料用全封閉鋼結構筒倉貯存；外加劑用鋼結構容器貯存。貯存系統均應設置溫控系統，確保混凝土施工時的溫度可控。

2.5控制系統

攪拌站的控制系統是整套設備的中樞神經。利用計算機控制稱量、貯存、攪拌、輸送系統，讓整個攪拌站各系統協調、有序的運轉，從而保證施工生產計劃的順利執行，保證混凝土的攪拌質量。同時為了便于資料的收集與備份，控制系統必須配置必要的打印設備，對于每一次施工的數據進行記錄打印、存檔。同時整個系統應該自動計算每盤料的計量誤差，控制各種材料的稱量質量滿足標準規范要求。

3、攪拌站對高性能混凝土質量的控制措施

3.1對原材料進行控制

3.1.1、水泥

（1）、按標準做強度、凝結時間，關注標準稠度用水量。結果跟以前實驗結果對比，如有變化，及時調整配比。

（2）、用同一外加劑樣品，檢測每批到站水泥的適應性變化（可以凈漿流動度對比實驗），如變化大，換現用外加劑再做凈漿試驗或混凝土試驗，以實際變化調整混凝土配合比。

3.1.2、砂子

（1）、按標準檢測含泥量、細度模數。跟以前結果對比，根據變化情況調整配比。含泥量增大，增加用水量、水泥用量，或提高外加劑摻量。細度增加，增大砂率；反之減少砂率。

（2）、表觀方法看砂子顆粒狀態。較大顆粒有無紋理，用手攝試驗顆粒強度情況。如出現很多顆粒強度低的情況，應仔細檢驗。這樣的砂子慎用。

3.1.3、石子

按標準做篩分、壓碎值、針片狀檢驗。如級配變化，要改變砂率調整。如生產高標號混凝土，要嚴格控制各項指標。

3.1.4、外加劑

用同一取樣水泥檢測外加劑的變化。以以前留置外加劑小樣和新取樣，用同一取樣水泥做凈漿流動度對比實驗。如有變化，做混凝土實驗，如混凝土實驗還有問題，與外加劑廠協調處理。

3.1.5、摻合料

按標準檢測粉煤灰細度、礦渣比表面積，跟以前結果對比。如粉煤灰細度降低、礦渣比表面積減少。要調整配比，增加水泥用量或增加減水劑降低水膠比。做混凝土對比實驗，看出機坍落度和早期強度變化。

3.2、對配合比進行控制

在高性能混凝土拌制前,嚴格按照施工配合比進行準確計量。在具體的施工配備中,即使攪拌設備上裝有先進的含水量測定及控制設備,操作人員也應該認真操作,在其稠度發生波動時,及時加以調整,從根源上確保高性能混凝土的特性。攪拌前嚴格測定粗細骨料的含水率,及時調整施工配合比。對于高性能混凝土運輸設備限定,則應根據具體建筑工程的結構特點和工程量的大小以及道路氣候狀況等各種因素綜合考慮后確定。

3.3、對混凝土出廠進行控制

拌合完成后在混凝土出廠的前二車的坍落度要做,到施工現場后再做2次,以考察混凝土的經時損失,目的是為后續混凝土的生產提供技術參數。到達現場的混凝土要滿足施工工藝的要求，若偏大時可靜停一段時間（約一車間隔時間）合適后再澆筑。若坍落度偏小時可填加適量外加劑以提高混凝土的坍落度。

3.4、對運輸過程進行控制

混凝土攪拌站應確保混凝土澆筑的連續性，并且嚴格控制混凝土從攪拌到澆筑的間隔時間，因此，要求調度應及時了解路途交通情況，保證攪拌車順利到達現場，及時澆筑。因路上堵車原因，有時一車混凝土到達施工現場最長要運卸4小時以上，現在個別施工單位不管混凝土質量如何，只要混凝土運送到就用在結構上，這樣的混凝土已接近初凝，混凝土施工質量存在很大隱患。

4、結語

高性能混凝土的研究與開發應用,對傳統混凝土技術性能有了重大的突破,對節能、工程質量、工程經濟、環境與勞動保護等方面都具有重大的意義。可以預期,高性能混凝土在工程上的應用領域將迅速擴大,并取得更大、更多的技術經濟效益。相信在今后研究取得的成就必將使高性能混凝土的性能得到進一步的提高和改善。

參考文獻

第6篇：智能混凝土范文

關鍵詞：高性能混凝土;質量控制

Abstract: the high performance concrete, as a kind of new building materials, and of common concrete used before than the working performance itself has prominent advantages, resistance, resistance to chloride permeability performance, the reinforcement relative performance, durability has had significant improvement, but it requires strict environment to use, the material quality, materials temperature, concrete, concrete transportation, white concrete pouring more stringent requirements of vibrating, and each link on each other, in full accord. In this paper the high performance concrete all aspects of control put forward some opinions and Suggestions.

Keywords: high performance concrete; Quality control

中圖分類號：TU37文獻標識碼： A 文章編號：

一、原材料的質量控制

高性能混凝土所使用的原材料標準高，而原材料的質量將直接影響到高性能混凝土的質量，因此，施工時必須嚴把原材料的進場檢驗關。各種材料進場后，必須按規定的要求進行檢驗，檢驗合格后才能用于高性能混凝土的拌制。

1.水泥

水泥宜采用品質穩定、強度等級不低于42.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其品質應符合GB175―1999的有關規定。水泥的比表面積不宜超過350m2/kg，堿含量不應超過0.60%，游離氧化鈣含量不應超過0.8%，水泥熟料中C3A的含量不宜超過8%。

2.礦物摻合料

礦特摻合料應選用品質穩定的產品，礦物摻合料的品種宜為粉煤灰、磨細粉煤灰、礦渣粉或硅灰。

3.細骨料

細骨料應選擇級配合理、質地均勻堅固的天然中粗河砂，細度模數宜為2.6～3.2。不宜使用機制砂和山砂，嚴禁使用海砂。

4. 粗骨料

粗骨料應采用級配合理、質地均勻堅固、線脹系數小的潔凈碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂巖碎石。

5.外加劑

外加劑應采用減水率高、坍落度損失小、適量引氣、能明顯提高混凝土耐久性且質量穩定的產品。外加劑與水泥之間應有良好的相容性。外加劑必須經鐵道部鑒定可評審，并經鐵道部產品質量監督檢驗中心檢驗合格。外加劑的勻質性應滿足國家標準《混凝土外加劑 》GB8076的規定。

二、嚴格混凝土攪拌制度

合理的混凝土攪拌制度是保證混凝土質量的重要環節，施工中應嚴格遵循以下各項制度。

1．采用電子計量系統計量原材料。混凝土原材料應嚴格按照施工配合比要求進行準確稱量，稱量最大允許偏差應符合下列規定（按重量計）：膠凝材料（水泥、礦物摻和料等）±1%；外加劑±1%；粗、細骨料±2%；拌合用水±1%。

在正常情況下，混凝土配料的計量設備應每月采用砝碼校正一次；在特殊情況下，若發現用水量、陷度、混凝土顏色變化及產生離析等現象時要及時檢修，每次檢修后都必須經過校正合格后才允許使用。

2．攪拌混凝土前，應嚴格測定粗細骨料的含水率，準確測定因天氣變化而引起的粗細骨料含水量變化，以便及時調整施工配合比。一般情況下，含水量每班抽測2次，雨天應隨時抽測，并按測定結果及時調整混凝土施工配合比。

3．采用強制式攪拌機攪拌混凝土。攪拌時，采用二次投料法，即先向攪拌機投入細骨料、水泥、礦物摻和料和外加劑，攪拌均勻后，再加入所需用水量，待砂漿充分攪拌后再投入粗骨料，并繼續攪拌至均勻為止。上述每一階段的攪拌時間不少于30s，總攪拌時間不宜少于2min，也不宜超過3min。

三、強化混凝土的運輸控制

1．混凝土運輸應選用能確保澆筑工作連續進行、運輸能力與混凝土攪拌機的攪拌能力相匹配的運輸設備，如混凝土攪拌運輸車，不得采用機動翻斗車、手推車等工具長距離運輸混凝土。

2．運輸混凝土過程中，應保持運輸混凝土的道路平坦暢通，保證混凝土在運輸過程中保持均勻性，運到澆筑地點時不分層、不離析、不漏漿，并具有要求的坍落度和含氣量等工作性能。

3．運輸混凝土過程中，應對運輸設備采取保溫隔熱措施，防止局部混凝土溫度升高（夏季）或受凍（冬季）。應采取適當措施防止水份進入運輸容器或蒸發，嚴禁在運輸混凝土過程中向混凝土內加水。

4．應盡量減少混凝土的轉載次數和運輸時間。從攪拌機卸出混凝土到混凝土澆筑完畢的延續時間以不影響混凝土的各項性能為限。

5．采用攪拌罐車運輸混凝土，當罐車到達澆筑現場時，應使罐車高速旋轉20～30s，再將混凝土拌和物喂入泵車受料斗或混凝土料斗。

6．采用混凝土泵輸送混凝土時，除應按JGJ/T10―95的規定進行施工外，還應特別注意如下事項：①在滿足泵送工藝要求的前提下，泵送混凝土的坍落度應盡量小，以免混凝土在振搗過程中產生離析和泌水。當澆筑層的高度較大時，尤應控制拌和物的坍落度，并且使用串筒澆筑；一般情況下，泵送下料口應能移動；當泵送下料口固定時，固定的間距不宜過大，一般不大于3m。 ②泵送混凝土時，輸送管路起始水平管段長度不應小于15m。除出口處可采用軟管外，輸送管路的其它部位均不得采用軟管。輸送管路應用支架、吊具等加以固定，不應與模板和鋼筋接觸。高溫或低溫環境下，輸送管路應分別用濕簾和保溫材料覆蓋。③向下泵送混凝土時，管路與垂線的夾角不宜小于12°，以防止混入空氣引起管路阻塞。④混凝土一般宜在攪拌后60min內泵送完畢，且在1/2初凝時間前入泵，并在初凝前澆筑完畢。在交通擁堵和氣候炎熱等情況下，應采取特殊措施防止混凝土坍落度損失過大。⑤因各種原因導致停泵時間超過15min，應每隔4～5min開泵一次，使泵機進行正轉和反轉兩個方向的運動，同時開動料斗攪拌器，防止斗中混凝土離析。如停泵時間超過45min，應將管中混凝土清除，并用壓力水或其它方法沖洗管內殘留的混凝土。

四、加強混凝土澆注的過程控制

1.澆注混凝土前，應針對工程特點、施工環境條件與施工條件設計澆注方案，包括澆注起點、澆注進展方向和澆注厚度等；混凝土澆注過程中，不得無故更改事先確定的澆注方案。

2.鋼筋保護層的厚度是質量控制的重點。在施工中，必需使用專用混凝土墊塊（其性能與結構主體混凝土一致），并檢查數量是否符合4塊/m2的要求，特別對以前容易忽視的鋼筋綁扎絲侵入保護層內的問題重點檢查，確保混凝土的耐久性。

3.對進場的混凝土入模溫度、含氣量、坍落度等進行檢測，重點檢測混凝土入模溫度和坍落度值，確保混凝土的性能符合要求。混凝土入模溫度必須符合驗標的要求（5～30℃），尤其在夏季和冬季嚴格控制混凝土入模的最高和最低溫度；坍落度值過大和過小都使得混凝土的和易性較差，影響混凝土質量，造成混凝土離析或澆注過程中堵管及蜂窩麻面等質量問題。施工中采用紅外線溫度檢測儀及坍落度檢測儀對入模溫度及坍落度進行檢測，對檢驗指標不符合標準的混凝土堅決退回。

4.混凝土連續澆注是質量控制的重點環節。混凝土的澆注應采用分層連續推移的方式進行，間隙時間不得超過90min，不得隨意留置施工縫。混凝土的自由傾落高度不得大于2m；當大于2m，應采用滑槽、串筒、漏斗等器具輔助輸送混凝土，保證混凝土不出現分層離析現象。對于預應力混凝土預制梁應采用快速、穩定、連續、可靠的澆筑方式一次澆筑成型。每片梁澆澆時間不宜超過6小時，最長不超過混凝土的初凝時間。

5.混凝土澆注過程中要加強振搗工作，安排有經驗的振搗工負責振搗。可采用插入式振動棒、附著式平板振搗器、表面平板振搗器等振搗設備振搗混凝土，振搗時按事先規定的工藝路線和方式振搗混凝土，應在混凝土澆筑過程中及時將入模的混凝土均勻振搗密實，不得隨意加密振點或漏振，每點的振搗時間以表面泛漿或不冒大氣泡為準，一般不宜超過30s，避免過振，同時應避免碰撞模板、鋼筋及預埋件。

在振搗過程中，應加強檢查模板支撐的穩定性和接縫的密合情況，以防漏漿。混凝土澆筑完成后，應仔細將混凝土暴露面壓實抹平，抹面時嚴禁灑水。

五、抓好工地試驗工作

混凝土質量控制的好壞與試驗室的工作是分不開的。首先使用的原材料要符合要求，特別是砂、石材料變異性較大，試驗室人員必需按照技術規范的要求，經常取樣進行檢驗，不符合要求的材料杜絕使用。試驗室必需根據工程結構各部位對混凝土性能的要求進行各項試驗，提出性能好，成本低的混凝土配合比。水灰比是影響混凝土強度的一個主要因素，所以，每天工地進行混凝土攪拌前，試驗室必需檢驗砂、石料的含水量，調整混凝土的用水量，以控制混凝土的水灰比,施工中當混凝土坍落度大于規定的范圍時，不準入倉澆筑。因為若配制混凝土的原材料質量得到控制，稱量準確，則坍落度變化大的原因必然是混凝土中水量的增多，這樣則水灰比變化大，必然導致混凝土強度的降低。所以在混凝土澆筑過程中工地試驗室人員一定要經常進行混凝土坍落度的檢驗，坍落度符合要求才能入倉。

六、注重混凝土的養護工作，確保混凝土的后期質量

養護質量是高性能混凝土施工質量控制的一個重要環節，關系到混凝土結構的實體質量。其中，混凝土芯部與混凝土表面溫度差，以及混凝土表面與環境溫度差是控制的重點。施工過程中必須認真做好混凝土的養護工作，對于梁場等條件較好的地點，可以采用自動控制的灑水系統進行定期覆蓋灑水養生，而對于現橋梁現場，可以采用簡易灑水系統或安排專人灑水養生，無論采用哪種方法進行混凝土的養護，都必須保護混凝土始終處于潮濕狀態，嚴禁混凝土忽干忽濕，形成干濕循環。

第7篇：智能混凝土范文

關鍵詞：高性能混凝土；耐久性；體積穩定性

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：

1 高性能混凝土概述

隨著現代建筑功能的不斷擴大，多種新型膠凝材料、礦物摻合料、新型高效減水劑及其它外加劑的開發和應用，使得制作既有良好工作性能，又有優異的力學性能和耐久性能的優質混凝土成為現實。根據混凝土技術的不斷發展和結構對混凝土性能的需求，現代高性能混凝土的定義可概括為：HPC是一種新型高技術混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上，采用現代混凝土技術，選用優質的原材料，在嚴格的質量管理條件下制成的高質量混凝土。它除了必須滿足普通混凝土的一些常規性能外，還必須達到高強度、高流動性、高體積穩定性、高環保性和優異的耐久性。由于在國際上廣泛認識到用其替代傳統的混凝土具有顯著的經濟效益和技術先進性，世界一些先進國家已將高性能混凝土作為重要的新材料在一些重要工程中使用。高性能混凝土適應了當今科學技術和生產發展的要求，在提高混凝土結構使用壽命的前提下，利用工業廢渣，減少資源耗費和環境污染，是今后混凝土應用的可持續發展方向。

2 高性能混凝土的特點

高性能混凝土與普通混凝土相比，具有以下幾個的優良特性：

(1)良好的耐久性。高效減水劑和礦物質超細粉的配合使用，能夠有效的減少用水量，減少混凝土內部的空隙，能夠使混凝土結構安全可靠地工作50～100年以上。

(2)良好的和易性。坍落度是評價混凝土工作性的主要指標，在振搗的過程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振動時間內，下沉距離短，穩定性和均勻性好，很少產生離析的現象。同時，由于高性能混凝土的水灰比低，基本上無泌水。

(3)良好的力學性能。水灰比是是影響混凝土強度的主要因素，高性能混凝土相比普通混凝土來說，其中加入的的高效減水劑對水泥的分散能力強、減水率高，可大幅度降低混凝土單方用水量。在高性能混凝土中摻入礦物超細粉可以填充水泥顆粒之間的空隙，提高混凝土的密實度和強度。

(4)良好的經濟性。高性能混凝土良好的耐久性可以減少結構的維修費用，延長結構的使用壽命，收到良好的經濟效益；高性能混凝土的高強度可以減少構件尺寸和自重，增加使用空間；HPC良好的工作性可以加快施工速度，減少成本。

3 高性能混凝土質量與施工控制

3.1 高性能混凝土原材料選用控制

(1)細集料：宜選用級配良好，質地堅硬潔凈的天然中、粗河砂。一般情況下砂子越粗混凝土的強度越高。配制C50～C80的混凝土用砂宜選用細度模數大于2.3的中砂,對于C80～C100的混凝土用砂宜選用細度模數大于2.6的中砂或粗砂。

(2)粗集料：宜選用強度高、吸水率低、表面粗糙、針片狀含量低、級配良好的硬質巖石碎石。由于高性能混凝土自身強度要求較高,必須使粗集料具有足夠高的強度,一般粗集料強度應為混凝土強度的120倍～200倍，最大粒徑應不超過20mm。粗集料的線膨脹系數要盡可能小,這樣能大大減小溫度應力,從而提高混凝土的體積穩定性。

(3)細摻合料：其主要作用是改善水泥漿的流動性,填充混凝土拌合物的空隙，提高硬化后的水泥石的強度。并且，活性細摻合料能改善水泥石與骨料的界面結構,使混凝土的強度、抗滲性與耐久性均得到提高。活性細摻合料是配合高性能混凝土的必要材料。常用的活性細摻合料有硅粉、磨細礦渣粉、粉煤灰、天然沸石粉等。粉煤灰是燃燒煤粉的煙氣中收集到的細微粉末，摻用粉煤灰的混凝土其長期性能可以大幅得到改善，并延長構筑物的使用壽命。硅粉，是生產合金所產生的煙氣中采集的細顆粒粉塵，在混凝土中摻加少量硅粉結合應用減水劑,可使混凝土各方面的物理力學性能都得到顯著提高。

(4)外加劑：由于高性能混凝土具有較高的強度,想要在低水灰比的情況下使混凝土獲得較大的坍落度,就必須使用高效減水劑,且其減水率宜在20﹪以上。有時為減少坍落度的損失,還宜摻入緩凝劑。

3.2 高性能混凝土配合比設計控制

在進行配合比參數設計時，為保證混凝土的耐久性，混凝土中膠凝材料總量應處在一個適宜范圍內，不僅有最低限要求，同時，對于C30及以下混凝土，膠凝材料總量不宜高于400kg/m3，C35～C40不宜高于450kg/m3。使用粉煤灰等礦物摻和料，首先是為了提高混凝土耐久性。其次可改善混凝土抵抗化學侵蝕的能力。普通混凝土的配合比設計，是按混凝土的強度等級要求計算水灰比，而高性能混凝土則是按耐久性的要求，依據環境作用等級確定電通量指標來選擇水灰比、水泥最小用量和外摻料的比例。

3.3 高性能混凝土的施工控制

(1)高性能混凝土盡可能的采用大型攪拌站集中拌制，由電子計量系統對各種原材料進行計量，受人為影響小，混凝土的耐久性相對較好。原材料每盤稱量偏差如下：水泥、礦物摻和料±1%，粗細骨料±2%，外加劑、拌和用水±1%。攪拌時間不宜少于2min,也不宜超過3min。炎熱季節或寒冷季節攪拌混凝土時, 必須采取有效措施控制原材料溫度。

(2)在運輸過程中，應對運輸設備采取保溫隔熱措施,防止局部混凝土溫度升

高(夏季)或受凍(冬季)。應采取適當措施防止水分進入運輸容器或蒸發。

(3)澆筑時，混凝土入模前,應采用專用設備測定混凝土的溫度、坍落度、含氣量、水膠比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合設計或配合比要求的混凝土方可入模澆筑。混凝土澆筑時的自由傾落高度不得大于2m，當大于2m時,混凝土的澆筑應采用分層連續推移的方式進行,間隙時間不得超過90min,不得隨意留置施工縫。

(4)振搗時，可采用插入式振動棒、附著式平板振搗器、表面平板振搗器等振搗設備振搗混凝土。振搗時應避免碰撞模板、鋼筋及預埋件。采用插入式振搗器振搗混凝土時,宜采用垂直點振方式振搗。每點的振搗時間以表面泛漿或不冒大氣泡為準,一般不宜超過30s,避免過振。

(5)養護時間，高性能混凝土早期強度增長較快,一般3天達到設計強度的60%,7天達到設計強度的80%,因而,混凝土早期養護特別重要。通常在混凝土澆注完畢后采取以帶模養護為主,澆水養護為輔,使混凝土表面保持濕潤。養護時間不少于14天。

4 結 論

本文主要從原材料的選擇、質量控制等方面對高性能混凝土進行了分析。通過摻入礦物微細粉和高性能化學外加劑的技術途徑來配制高性能混凝土，既可改善混凝土的性能，又能降低生產成本，有利于高性能混凝土的推廣應用。通過對高性能混凝土試驗研究可得出以下結論,高性能混凝土的含氣量宜為2%～4%。高性能混凝土的外加劑的摻量以在0.95%～1.00%之間為最佳。現今HPC發展形勢良好，但是要使HPC在建筑工程中推廣使用還需一個認識和實踐的過程。隨著我國建筑基礎建設的不斷增強，HPC必將成為新世紀的重要建筑工程材料。

參考文獻

[1] 馮乃謙．高強混凝土技術的發展和現狀[J]．混凝土與水泥制品，1992，(5)

[2] 楊勇．淺談高性能混凝土的特點及應用[J]．中國科技博覽，2009，（23）：349

[3] 吳中偉.高性能混凝土[M].北京:中國鐵道出版社,1999.

第8篇：智能混凝土范文

關鍵詞：高性能；混凝土；質量；控制

為規范和強化政工程實踐與學術研究的發展方向，美國國家標準與技術研究院和美國政協會于1990年召開會議，首次提出了高性能混凝土的概念，并很快被世界各國所接受。現在，美國、加拿大、法國、挪威、日本等發達國家都投入很大力量進行高性能混凝土的研究。我國國家自然科學基金會和建設部、鐵道部、建材總局也已決定對高性能政的研究進行聯合資助，并正式將高性能混凝土研究列立為國家級重點科研項目。高性能政目前已被認作是將對建筑業的發展產生重大影響的新一代建筑材料。

一、高性能混凝土特點

高性能政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政。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政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。目前，高性能政在發達國家的工程實踐中已較廣泛采用，我國尚處于試驗研究、推廣試用的起步階段。

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。從我國目前的及優選并經過現場試拌后，檢驗砼坍落度的經時損失滿足規范設計施工水平出發，強度等級達到或超過C50的混土被定義為要求，滿足工程應用的高施工性要求，才能正式確定所選用的高強混凝土。而且隨著工程建設的需要，高性能混凝土的使頻率越來越高，對其進行嚴格質量控制的重要性也越來越強。

二、高性能混凝土質量的原材料和設計配合比控制

1、熟悉施工圖紙，認真領會設計意圖。通過同設計人員交換意見，并經過現場實地勘察，收集水文、地質、氣象等原始資料，對施工圖設計混凝土應承擔功能作全面了解，并做好相應技術信息的收集準備工作。

2、全面收集原材料信息，精選原材料。加強原材料管理，混凝土材料的變異將影響混凝土強度。因此收料人員應嚴把質量關，不允許不合格品進場，另外與原材料不符及時匯報，采取相應措施，以保證混凝土質量。

（1）指定專人定期檢查、測定各種原材料和生產狀態，特別是對原材料的進料、儲存、計量應全方位監控。

（2）配制C60級高強混凝土，不需要用特殊的材料，但必須對本地區所能得到的所有原材料進行優選。除有較好的性能指標外，還必須質量穩定，即在一定時期內（至少在施工期內）主要性能沒有太大的波動。

（3）為確保混凝土強度，必須采取措施將毛細孔填滿，以增加混凝土的密實性。因而，需要在砼配比中，加入微米級徑增密處理的超細活性顆粒。使其在水泥漿微細空隙中水化，減少和填充毛細孔，達到增強和增密作用。

（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，但高性能復合型外加劑國內尚不多見，故應作對比試驗后確定。

3、設計合理的混凝土配合比。合理的混凝土配合比由實驗室通過實驗確定，除滿足確定、耐久性要求和節約原材料外，應該具有施工要求的和易性。因此要實驗室設計合理的配比，必須提供合格的水泥、砂、石。水泥控制強度，砂控制細度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料達到合格要求，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行，達到設計和驗收標準。

4、正確按設計配合比施工按施工配合比施工，首先要及時測定砂、石含水率，將設計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，要及時檢查原材料是否與設計用原材料相符，這要求供方提供兩份同樣材料，一份提供給實驗室，一份給工地，工地收料人員應按樣本收料，如來料與樣本不符，應馬上向上級匯報，及時更改配合比（材料不合格不收料除外）。

進行混凝土強度的測定，我們以28天強度為準，為施工簡便和質量保證，我們一般做7天試塊等，以對混凝土強度盡量根據其齡期測定其發展，以明確確定其質量。

三、高性能混凝土質量的施工中控制

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IS混凝土結合密實。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6 、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。

參考文獻：

第9篇：智能混凝土范文

Abstract： In order to study the change rules of split strength of the manufactured sand concrete at different replacement， concrete sample was prepared at the same cement consumption with the replacement ratios of manufactured sand by mass to the natural sand were respectively 0， 25%， 50%， 75% and 100%. The split strength of manufactured sand concrete was stronger than that of natural sand， and it showed an increasing trend with the increasing of replacement rate and age but the split of replacement rate of 50% was larger than the split of replacement rate of 75% and was slightly smaller than the split of replacement rate of 100%. This showed that the optimum re-placement ratio of the manufactured sand by mass to the natural sand was 50%.

關鍵詞：機制砂；混凝土；劈裂抗拉強度

Key words： manufactured sand；concrete；splitting tensile strength

中圖分類號：TU52 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）18-0080-03

0 引言

新建廣通至大理鐵路復線是泛亞鐵路、滇藏鐵路組成部分，正線全長175公里，旅客列車設計行車速度為200公里/小時。隨著我國多年的大規模基礎建設，不少地區河砂資源日趨正趨枯竭，在河砂資源較匱乏的云南、貴州等地更是如此，所以本工程鐵路線下工程中橋墩采用機制砂為骨料的混凝土。機制砂混凝土的劈裂抗拉強度是混凝土的一項重要力學性能指標，其對混凝土的耐久性有重要的影響[1-2]，研究機制砂混凝土的劈裂抗拉強度對機制砂在該項目中的應用起著重要的決定作用。

1 試件制作與試驗方法

試驗的目的是通過對比天然砂、不同石粉含量機制砂與原狀機制砂混凝土，研究機制砂與天然砂對混凝土劈裂抗拉強度的影響，找出機制砂混凝土劈裂抗拉強度隨齡期和替代率變化的規律。

1.1 試件制作

水泥采用鑫鼎P?O42.5級普通硅酸鹽水泥，機制砂采用石灰巖機制砂，具體參數見表1，減水劑采用聚羧酸高效減水劑（減水效果30%）。

本次試驗采用邊長為150mm的立方體標準試塊，各試塊的機制砂替代率分別為0，25%，50%，75%，100%，試塊齡期分別為28d、60d、90d、120d、180d。

1.2 抗拉強度試驗方法

混凝土軸心受拉試驗的試件可采用在兩端預埋鋼筋的混凝土棱柱體。試驗時用試驗機的夾具夾緊試件兩端外伸的鋼筋施加拉力，破壞時試件在沒有鋼筋的中部截面被拉斷，其平均拉應力即為混凝土的軸心抗拉強度。但用此種方法測定混凝土的軸心抗拉強度時，保持試件軸心受拉是很重要的，也是不容易完全做到的。因為混凝土內部結構不均勻，鋼筋的預埋和試件的安裝都難以對中，而偏心又對混凝土抗拉強度測試有很大的干擾，因此，目前國內外常采用立方體或圓柱體的劈裂試驗來測定混凝土的軸心抗拉強度[3]。

本次劈裂抗拉強度試驗按《普通混凝土力學性能試驗方法標準（GB/T 50081-2002）》進行，如圖1所示。試驗時，在劈裂鋼墊條和試塊之間，應加一層三合板墊層，木墊條寬20mm，長度不小于試件的長度，木墊條不能重復使用。木墊條的作用是減小試件與鋼墊條接觸處的應力集中，使試驗誤差減小，減少試驗數據的離散性[4]。

2 試驗結果與分析

不同齡期和不同替代率的機制砂混凝土裂抗拉強度的試驗值見表2。

劈裂抗拉強度強度與齡期和替代率關系曲線如圖2、圖3。

對表2、圖2、圖3的分析如下：

①在其他材料用量相同時，劈裂抗拉強度值機制砂混凝土大于天然砂混凝土。由表2中試驗數據可以看出機制砂混凝土比天然砂混凝土的劈裂抗拉強度大約大6.90%～49.53%。這一現象的原因主要是由機制砂中石粉的作用以及機制砂的表面結構等因素造成的：其一是機制砂顆粒棱角多、表面粗糙增加了集料之間的互相嵌固，增加了顆粒的比表面積，并且由于砂粒表面新加工而沒有風化，提高了表面的結合力；其二是機制砂中的石粉具有填充效應，使得機制砂混凝土的孔隙率變小，進而減少了部分自由水，改善了孔隙的孔徑及分布，減少了混凝土的用水量，使得配置的混凝土更加密實。石粉中具有活性的氧化鋁和二氧化硅在水泥水化過程中可以加速水化鋁酸鈣和水化硅酸鈣產物的形成，并且與氫氧化鈣反應生成硅酸鈣水化物及水化鉬酸鈣凝膠，強化水泥漿體料的結構，對混凝土界面的粘結起道了有利作用。

②機制砂混凝土的劈裂抗拉強度隨著混凝土養護時間的增加而增大。由表2中試驗數據可以看出60天齡期的劈裂抗拉強度比28天齡期的大約大17.74%～41.54%，90天齡期劈裂抗拉強度比60天齡期的大約大0～5.64%。這種現象與天然砂混凝土是相似的，主要原因是由于早期混凝土水化速度快，強度上升快，而后期水化速度慢，強度上升就慢。齡期越長的混凝土表明水泥水化越充分，形成的水泥石也就越多，混凝土強度也就越高。

③隨著機制砂替代率的增大，混凝土的劈裂抗拉強度呈現不斷增加的趨勢，不過50%替代率的混凝土劈裂抗拉強度值比75%替代率的強度值要大，比100%替代率的強度值略小。經試驗發現50%替代率的機制砂混凝土工作性能卻優于100%替代率的機制砂混凝土，說明了機制砂對天然砂存在最佳替代率[5-6]。

3 結論與建議

①不同替代率下的機制砂混凝土劈裂抗拉強度值均大于天然砂混凝土。

②機制砂混凝土劈裂抗拉強度有著和天然砂混凝土類似的隨齡期增大而增大的趨勢。

③機制砂混凝土的劈裂抗拉強度隨著替代率的增大呈現上升的趨勢，且機制砂存在最佳替代率。

④根據試驗結果，建議工程在條件允許的情況下，機制砂和天然砂按1：1混合使用，以提高混凝土的抗裂性能，保證工程結構的可靠性。

參考文獻：

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[3]葉見曙.結構設計原理[M]，北京：人民交通出版社，2014.

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