摘 要: 建筑结构的现场检测,按结构、材料不同可分为混凝土和钢结构现场检测。通过对混凝土建筑结构、砌体结构及钢结构现场检测方法的总结、分析、评价,结合检测技术的现场应用,提出对结构现场检测技术的展望。 关键词: 建筑结构;检测方法;非破损检测;强度 引言 建筑结构的现场检测,按不同结构、不同材料可分为:混凝土结构现场检测和钢结构的现场检测,本文试对其现状和发展趋势进行分析和展望。 1、混凝土结构现场检测方法 混凝土结构宏观性能试验方法是“试件试验”。这类方法以试件破坏时的实测值,作为判断混凝土性能的依据较为直观,称为破损性实验,由于试件中的混凝土与结构中的混凝土质量、受力状况及各种条件不可能完全一致,而且对于建筑结构的现场检测也不太适用。 20 世纪30 年代混凝土非破损检测方法发展起来了,如回弹法、超声脉冲法等在不破损混凝土的条件下进行现场检测。 1. 1 回弹法 回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面,由仪器重锤回弹能量的变化,反映混凝土的弹性和塑性性质,测量混凝土的表面硬度推算抗压强度,是混凝土结构现场检测中常用的一种非破损试验方法,我国已编制了规范。 回弹法的主要优点是:仪器构造简单,方法易于掌握,检测效率高,费用低廉,影响因素较少,但还存在一定不足:回弹值受碳化深度、测试角度的影响,石子种类对其也有影响,要对回弹值进行不同的修正,对存在有质量疑问区域的混凝土,需用其它方法进行进一步检测。 1. 2 超声脉冲法 用超声脉冲法检测混凝土强度是测试超声波在混凝土中的传播参数,找出混凝土抗压强度与这些参数的关系,确定其抗压强度。 混凝土是各向异性的多相复合材料,内部存在广泛分布的砂浆与骨料的界面和各种缺陷,使超声波在混凝土中的传播要比在均匀介质中复杂得多,产生反射、折射和散射现象,并出现较大衰减,因此超声脉冲法检测混凝土强度虽然能够检测出混凝土内部存在的问题,但是对测试仪器、换能器与混凝土的强度和超声传播声速间的定量关系受到混凝土的原材料性质及配合比的影响;测试试件的温度和含水率的影响等,只有综合考虑各种因素和条件,建立高拟合度的专门曲线,使用时才能得到比较满意的精度。 1. 3 超声回弹综合法 超声回弹综合法是建立在超声传播和回弹值与混凝土抗压强度之间相互关系上,以声速和回弹值来综合反映混凝土抗压强度的一种非破损检测方法。 超声回弹综合法在一定程度上克服了以单一指标评定混凝土强度的不足,它把石子和测试面的影响,从检测结果中加以修正,对于多指标综合,能较全面地反映与混凝土强度有关的各种要素的作用,提高了测试精度。 1. 4 钻芯法 钻芯法与前3 种方法不同。它用专用取芯机从被检测的结构或构件上直接钻取圆柱型的混凝土芯样,并根据芯样的抗压试验强度,推定混凝土的抗压强度,是一种较为直观可靠的检测混凝土强度的方法,由于需要从结构上取样,对原结构有局部损伤,所以是一种现场检测的半破损试验方法。 钻芯法为许多国家所采用,俄罗斯、美国、英国、日本、法国等都制定了各自的标准,国际标准化组织也提出了相应国际标准草案( ISO/ DIS7034) 。 1. 5 拔出法 拔出法试验也是一种半破损检测方法,它是用一金属锚固件预埋入未硬化的混凝土浇筑构件内,或在已硬化的混凝土构件上钻孔埋入一膨胀螺栓,然后测试锚固件或膨胀螺栓被拔出时的拉力,由被拔出时的锥台型混凝土块的投影面积确定混凝土的拔出强度,并由此推算出混凝土的抗压强度。 拔出法在美国、加拿大、丹麦等国家已广泛得到应用,国际标准化组织( ISO) 曾提出关于测定硬化混凝土拔出强度的国际标准草案( ISO/ DIS8046) 。 1. 6 超声脉冲法 超声脉冲法是检测混凝土内部缺陷和操作应用最广泛的方法,当结构混凝土中存在缺陷或损伤时,超声脉冲通过缺陷时会产生绕射,传播的声速要比相同种类材质无缺陷混凝土的传播声速要小,声时偏长;缺陷界面上产生反射,因而能量显著衰减,波幅和频率明显降低,接收信号的波形平缓,甚至发生畸变,因此可判别混凝土的缺陷与损伤,这在工程验收、事故处理和已建建筑物可靠性鉴定工作中,可为结构补强和维修,提供可靠的判别依据。 需要特别注意的是,有波形显示的超声检测仪方可用于探伤,而无波形显示的数字式声速仪,只能提供声时和声速作为唯一的判别依据,容易造成误判。 1. 7 混凝土结构中钢筋位置和钢筋锈蚀检测1. 7. 1 钢筋位置的检测 对已建混凝土结构作可靠性诊断和对新建混凝土结构施工质量鉴定时,要求确定钢筋位置、钢筋情况,当采用钻芯法检测混凝土强度时,为所取部位避开钢筋,也常作钢筋位置检测。常用的电磁感应法检测,比较适用于配筋稀疏和混凝土保护层不太厚的情况,当钢筋位置在同一平面或在不同平面内距离较大时,测得的结果比较满意。 1. 7. 2 钢筋锈蚀的检测 混凝土若质量差、工作环境恶劣或其它原因使结构产生各种裂缝,就会造成钢筋的锈蚀。而钢筋锈蚀则导致混凝土保护层胀裂、剥落,钢筋有效面积削弱等,直接影响结构的承载能力和使用寿命,而对已建结构进行结构鉴定和可靠度诊断时,必须对钢筋锈蚀进行检测。 用半电池法测量钢筋表面与探头之间的电位差,以判断钢筋锈蚀的可能性及锈蚀程度。 2、砌体结构的现场检测方法 砌体结构主要指砖砌体,砌体强度是由砖块和砂浆强度或施工时制做的砌体试块强度来决定的,传统的检测方法是直接从砌体结构上截取试样,进行抗压强度试验而砌体结构的特点导致取样存在较大难度,取样时的扰动又会对试样产生较大损伤,从而影响试验结果。因此,砌体结构的现场原位非破损或半破损试验方法理所当然地受到重视,并广泛开展研究和工程实际应用。 2. 1 砌体强度的间接测定法 砌体强度与砂浆和砖块强度有直接关系。由砂浆和砖块强度等级可确定砌体的抗压强度,间接测定法就是使用专门的仪器和专门的测试方法,测量砂浆和砖块的某一项强度指标或与材料强度有关的某一项物理参数,并由此间接测定砌体强度。 (1) 冲击法。依据物体破碎时所消耗的功与破碎过程中新产生表面积成正比的基本原理、由事先建立的单位功表面积增量和抗压强度之间的经验公式,求得砂浆或砖块试样的强度。 (2) 回弹法。检测砖块和砂浆强度的基本原理与混凝土强度检测的回弹法相同,只是采用专门的砂浆回弹仪,因为砖的表面硬度与强度有良好的相关性,所以,此法精度高,且简单、适用。 (3) 推出法。推出法又称顶推法、剪法,具体称单砖单剪法。即把一单砖的顶面、两侧面砂浆清除,只留底面,用特制的小千斤顶将其“顶出”,在极限状态时,测得砖与砂浆的粘接抗剪强度,并根据抗剪强度与抗压强度的关系,推出抗压强度。 此外尚有筒压法、点荷法等通过测定砂浆的强度来测定砌体强度的方法,都已进行了大量的研究,取得了一定成果。 2. 2 砌体强度直接测定法 (1) 抽样检测法。主要包括切割法与取芯法,切割法切割的试件宠大,搬运过程中扰动大,造成试验结果的离散性大,耗费大量的人力、财力,只限于庞大砌体工程质量事故处理及对其它方法的校准。取芯法是对芯样作抗压和抗剪试验,对砌体扰动也很大,其试验结果不太一致。 (2) 原位检测法。主要包括扁顶法、原位轴压法和原位剪切法。扁顶法是采用扁式液压测力器装入开挖的砌体灰缝中进行砌体强度的原位检测方法,它较好地克服了取样法的不足,但设备复杂,允许的极限应变较小,测定砌体的极限强度受到限制。原位轴压法是对扁顶法的改进,其原理与其一致,测定砌体的极限抗压强度,推算其标准抗压强度,缺点是设备较沉重,使用不便,原位剪切法是在墙体上直接测试砌体通缝的抗剪强度,由于对测试部位有限制,使其应用有一定的局限性。 (3) 动测综合法。动测综合法是振动反演理论在工程上的应用。在脉动、起振机共振、自由释放或冲击等激振方式的作用下,通过测量砌体结构的频率和振型等参数,根据系统识别理论得到层间刚度,推算出各层砌体轴心抗压强度,此法从房屋整体出发,不仅能得到砌体的强度,鉴定房屋的质量,便于对房屋进行安全性评定,随着检测仪器技术的改进,算法的优选,结果的精度不断提高,很有发展前途。 (4) 微观结构法。声、波、射线等在材料中传播时,会因材料的微观结构的判别而不同,由此可推断出材料的强度。我国在砌体房屋检测的方法有应力波法和超声波法。应力波法测低强和高强砂浆砌体时,精度不高,超声波法由于影响因素较多,测试结果不理想,有待进一步提高。 3、钢结构的现场检测方法 在我国的建筑结构形式中,钢结构也是一种重要的结构形式,对已建钢结构鉴定时,检查钢结构材质,了解结构钢材的力学性能,最理想的方法就是在结构上截取试样,由拉伸试验确定其强度,但会损伤结构,影响它的正常工作,因此,常用的方法有表面硬度法、超声法等。 3. 1 表面硬度法 表面硬度法由布氏硬度仪测定,由硬度计端部的钢珠受压时在钢材表面和硬度标准试样上的凹痕直径,测得钢材的强度,换算得到钢材的强度、屈服强度。此法在检测中,由于仪器简单、使用方便、基本无损害而得到广泛的应用。 3. 2 超声法检测钢材和焊缝缺陷 超声法检测钢材,多采用脉冲反射法。超声波脉冲发射进入被测材料传播,无缺陷时,不出现缺陷反射波,反之产生部分反射,由于钢材密度比混凝土大得多,为了能检测到较小的缺陷,要求选用较高的超声频率,此法比磁粉探伤、射线探伤更有利于现场检测。 4 、结构现场检测技术展望 结构现场检测技术对工程质量事故的检测、处理方面,具有重大的应用价值,从国内外的发展状况来看,该项技术涉及到多个学科的应用技术,应进一步研究、完善,应从以下几个方面来努力、创新。 (1) 新参数、新性能指标的测试。随着材料科学的发展,许多新材料被工程所应用,建筑结构设计的不断改进,一些新的参数和新的性能指标能够说明新材料和新结构的可靠性,需要不断研究这些参数指标的测试方法,为工程实践服务,是当前测试技术发展的趋势。 (2) 新思想的引入、对数学模型的创新和改善。在建筑结构检测方法的研究中,引入新思想,不仅要考虑宏观力学,还要考虑微观力学,深入全面地看问题。已有的检测方法中用到的经验公式有一定的局限性、在新的数学模型建立时,应更加注意其边界条件,扩大使用范围,提高拟合程度。 (3) 测量仪器的改进。随着计算机的普及与发展,改进测量仪器成为必然,测量仪小型化、智能化,使测试精度不断提高,以保证现场检测的需要。 (4) 操作方法的改进。结构检测仪器的操作方法要日趋简单化,使其更适合于大面积建筑工程质量的检测。
箱梁的畸变会导致结构强度及承载能力下降,使结构安全性可能受到影响;此外,箱梁的畸变还可以引起结构振动和其它不良现象。
箱梁和T梁主要区别是,性质不同、特点不同、应用不同,具体如下:
一、性质不同
1、箱梁
桥梁工程中梁的一种,内部为空心状,上部两侧有翼缘,类似箱子,因而得名。常见的以材料分,主要有两种,一是预应力钢筋砼箱梁,一是钢箱梁。其中,预应力钢筋砼箱梁为现场施工,除了有纵向预应力外,有些还设置横向预应力。钢箱梁一般是在工厂中加工好后再运至现场安装,有全钢结构,也有部份加钢筋砼铺装层。
2、T梁
承重结构由配筋混凝土的上翼缘和梁肋结合而成的梁式桥称为T形梁桥,因主梁的截面形状如英文字母T而得名。
二、特点不同
1、箱梁
①、在独立场地预制的箱梁结合架桥机可在下部工程完成后进行架设,可加速工程进度、节约工期。
②、钢板箱形梁是工程中常采用的结构形式为研究横隔板间距对集中荷载作用下简支钢箱梁畸变的影响,通过设置不同数量横隔板的简支钢箱梁,比较其在集中荷载作用下的畸变效应和刚性扭转效应,得到最大畸变效应随横隔板数量的变化曲线在箱梁腹板顶端施加集中荷载,按畸变、刚性扭转、对称弯曲和偏心荷载四种工况采用荷载分解的方法进行计算。钢箱梁得到了越来越广泛的应用。
2、T梁
由于其相当于是将矩形梁中对抗弯强度不起作用的受拉区混凝土挖去后形成的。与原有矩形抗弯强度完全相同外,却既可以节约混凝土,又减轻构件的自重,提高了跨越能力。
三、应用不同
1、箱梁
①、现浇箱梁多用于大型连续桥梁。
②、钢板箱形梁,是大跨径桥梁常用的结构形式。
2、T梁
T形梁截面受压区利用耐压的混凝土做成翼缘板并兼作桥面。
参考资料来源:百度百科-箱梁
参考资料来源:百度百科-t梁
土建结构工程的安全性与耐久性一、土建结构工程的安全性 结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力,是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建工程法规和技术标准(规范、规程、条例等)的合理设置及运用相关联。 1.我国结构设计规范的安全设置水准 对结构工程的设计来说,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准,总体上要比国外同类规范低得多。 构件承载能力的安全设置水准 与结构构件安全水准关系最大的二个因素是:1)规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值),比如同样是办公楼,我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤),而美、英则为240和250公斤;2) 规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小,前者是计算确定荷载对结构构件的作用时,将荷载标准值加以放大的一个系数,后者是计算确定结构构件固有的承载能力时,将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度,在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数,体现了安全储备的需要;而在可靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数,体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大,表明安全度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载(如结构自重)的分项系数分别为和,而美国则分别为和,英国和 ;这样根据我国规范设计办公楼时,所依据的楼层设计荷载(荷载标准值与荷载分项系数的乘积)值大约只有英美的52%(考虑人员和设施等活载)和85%(对结构自重等恒载。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范,就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾,至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是,在其他建筑物的活荷载标准值上,与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水准上与国际间的差距并不相同,比如钢结构的差距可能相对小些。 公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似,除车载标准外,荷载分项安全系数(我国规范对车载取,比国际著名的美国AASHTO规范的约低25%)与材料强度分项安全系数均规定较低。 尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低,但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的,这里的问题主要在于设计墨守陈规,在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。 结构的整体牢固性 除了结构构件要有足够承载能力外,结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力,或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度,用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果,可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。2001年石家庄发生故意破坏的恶性爆炸事件,一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏,竟导致整栋楼的连续倒塌,也是房屋设计牢固性不足的表现。 结构的耐久安全性 我国土建结构的设计与施工规范,重点放在各种荷载作用下的结构强度要求,而对环境因素作用(如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故,其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害,所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求,如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级,都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一;提高结构构件承载能力的安全设置水准,在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。 2.调整结构安全设置水准的不同见解 我国结构设计规范的安全设置水准较低,与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。但是,能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求,而且业已历经了较长时间的考验,这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就;但是,由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准,主要是基于客观形势的变化,是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础,要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要,有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论,在如何调整的问题上存在较大的意见分歧,这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解: 1)认为我国现行规范的安全设置水准是足够的,并已为长期实践所证明,而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉,在安全度上不能跟着英美的高标准走;安全度高了是浪费,除个别需调整外,总体上不必变动。 2)认为我国规范的安全度设置水准尽管不高,但在全面遵守标准规范有关规定,即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下,据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用,表明这些规范规定的水准仍然适用;但是理想的“三正常”很难做到,同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要,在物质供应条件业已改善的市场经济条件下,结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度,因为我国目前尚属发展中国家。 3)认为我国规范的安全设置水准应该大体与国际水准接近,需要大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高,土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重,而为了提高工程安全程度所需要的经费投入在整个工程(特别是建筑工程)造价中所占的比重现在已愈来愈低,材料供应也十分充裕。过去的低安全水准只是适应了以往短缺型计划经济年代的需要,但决不是没有风险,如果规范的安全水准较高,曾经发生过的有些安全事故本来是可以避免的,而规范的这一缺陷在一定程度上为“三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务,安全性上一定要有高标准。低的安全质量标准在参与将来的国际竞争中也难以被承认,即使结构设计的安全设置水准能够提高到与发达国家一样,由于我们的施工质量总体较差,结构的安全性依然会有差距。 3、结构设计规范的概率可靠度设计方法 对我国规范的可靠度设计方法持肯定意见的专家认为这是重大的科技进步,可靠度方法对安全度的概率定义要比定值的安全系数更清晰、更科学、更合理,当然概率可靠度设计方法本身尚有不少缺陷,有待进一步修改完善。持相反意见的人则认为,结构设计规范所面向的是类型多样的复杂群体,在安全度上需要考虑的不确定性与不确知性非常复杂,并不是“从统计数学观点出发的概率定义”所能科学描述或处理;规范可靠度方法在我国十多年的实践表明,它并没有给结构设计的安全性带来明显实效,反而造成了安全概念上的某些混乱;对工程技术人员来说,结构的安全度用可靠指标和虚假的失效概率表达后变得更加不可揣摩和模糊不清,不如安全系数那样从安全储备出发的度量方法更为直观和便于处理具体工程的安全问题;现行设计规范中的可靠度方法很不成熟,存在不少根本缺陷;他们认为半概率的多安全系数方法更适用于规范,也不排斥可靠度分析的结果可以作为一种参考,在综合判断安全系数的合理取值时予以考虑。 二、土建结构工程的耐久性 土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上。 1、土建结构工程的耐久性现状 大多数土建结构由混凝土建造。混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题,并非我国所特有,但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。 长期以来,人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到70年代末期,发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现劣化;据1998年美国土木工程学会的一份材料估计,他们需要有万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题,仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美无,而现在联邦政府每年为此的拨款只有50~60亿美元。另有资料指出,美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占这一环境下桥梁的1/4。发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施,如加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融损害,钢筋的混凝土保护层最小厚度从50年代的逐渐增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm,而混凝土强度的最低等级也从50年代的C25增到后来的C40,桥面板混凝土从不要求外加引气剂、不设防水层到必须引气以及需要设置高级防水胶膜并引入环氧涂膜钢筋。而我国遭受盐冻侵蚀地区的公路桥梁在耐久性设计方面至今仍无明确要求,对混凝土保护层和强度的要求仅为与C25,与上面提到的加拿大50年代水准一致。我国建设部于80年代的一项调查表明,国内大多数工业建筑物在使用25~30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15~20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好,一般可维持50年以上,但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30~40年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重,由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差,许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用十年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落,需要大修。京津地区的城市立交桥由于冬天洒除冰盐及冰冻作用,使用十几年后就出现问题,有的不得不限载、大修或拆除。盐冻也对混凝土路面造成伤害,东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。我国铁路隧道用低强度的C15混凝土作衬砌材料,密实度和抗渗性差,不耐地下水与机车废气侵蚀,开裂与渗漏严重;对几个路局所辖的隧道进行抽样调查表明,漏水的占,其中1/3渗漏严重,并导致钢轨等配件锈蚀以及电力牵引地段漏电,影响正常运行,而1999年颁布的铁路隧道设计规范仍未能对隧道的耐久性问题采取适当的对策,如适当提高混凝土的最低强度等级和在混凝土中掺入化学纤维等。 耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程仍未吸取国际和国内的大量惨痛教训,还沿着老路重蹈覆辙。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥,仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。甚至大型工程如2000年投入运行的珠海莲花跨海大桥,其主体结构在浪溅区仍采用不耐海水干湿交替侵蚀的C30混凝土与3~4cm厚的保护层厚度。 有专家估计,我国“大干”基础设施工程建设的高潮还可延续20年,由于忽视耐久性,迎接我们的还会有“大修”20年的高潮,这个高潮可能不用很久就将到来,其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。 使混凝土结构的耐久性问题进一步加剧的原因有: 1) 由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准,导致水泥工业对水泥强度的不适当追求,使水泥细度增加,早强的矿物成份比例提高,这些都不利于混凝土的耐久性。我国对水泥质量的检验在强度上只要求不低于规定的最低许可值,而国外则同时还要求不高于规定的最高值,如果强度超过了也被认为不合格,这种要求还有利于水泥产品质量的均匀性。 2) 工程施工单位不适当地加快施工进度,尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证,早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥、或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程,很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被罚款,因为意味着工程质量有遭到损害的可能。 3) 环境的不断恶化,如废气、酸雨,我国的酸雨面积已超过国土的30% 。 当前迫切需要进行的工作是尽快编制桥梁、隧道、港工等基础设施工程耐久性设计的技术条例,修订补充现行规范中对结构耐久性的要求。首先需要明确的是各种基础设施工程的设计工作寿命,在重要工程的设计文件中必须有使用寿命的要求和论证。当前在建的众多工程在耐久性上之所以仍然沿着重蹈覆辙的道路走,很重要的一个原因是工程设计施工技术人员在耐久性上没有可资遵循的新依据。更为严重的是现行规范中的有些条文,本身就对耐久性有害。为了提高混凝土耐久性,在混凝土中合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料是重要的技术手段,国外有的规范甚至规定在桥梁等混凝土结构中必须加入粉煤灰等掺合料,而我国的铁路混凝土桥隧施工规范仍在明文禁止使用。此外,工程技术界还存在长期形成的一些过时的看法,对改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如,顾虑会影响混凝土强度而不愿使用引气剂,而引气本应作为改善混凝土耐久性和工作性的常规手段;又如,希望加大水泥用量来保证混凝土强度,而尽可能低的水泥用量本应是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。 在修订规范的耐久性要求上,交通部于2001年颁布的港工混凝土结构防腐蚀技术规范已为其它土建工程行业起到较好的示范作用。我们一方面要参照国内外已有的资料和经验,尽快编写出相应的设计施工技术文件以应急需,另一方面则要安排系统的研究项目,加大耐久性研究工作的支持力度;混凝土结构的耐久性是当前国际上结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一,而我国在这一方面相当落后。混凝土的耐久性研究离不开原材料和环境等特定条件,需要考虑本国的特点,是不能完全依赖国外研究成果的。 重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床,水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1/5~1/6,而我国排放的二氧化碳量已居世界第二。我国现在每年生产5亿多吨水泥,与之相伴的是年耗20多亿方的砂石,长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料,而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料(工业废料)用量较高的混凝土,所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。国际上对桥梁、隧道等土木工程的设计工作寿命多为100年,有的如英国为120年。考虑到耐久性不足所造成的巨大经济损失和资源浪费,国际上近年来有要求将这些工程的最低工作寿命进一步延长的趋势,如提出城市环境中的桥梁至少应有150年。 2.土建结构工程使用阶段的正常检测与维护 结构耐久性和使用寿命的概念,与使用阶段的检测、维护和修理不能分割,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用过程中,应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范,但没有如何使用的规范。有些工程倒塌事故,例如最近四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故,就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀,如果有定期的检测要求,这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程,强制规定必须定期检测;即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件,因其坠落后容易伤及公众,也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对较差,质量控制与质量保证制度不够健全,规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低,已建的工程中往往存在较多隐患,所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。对于土建结构工程的安全质量,虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定,但是这种要求执行起来缺乏可操作性。要将结构安全质量事故减少到最低程度,还应以预防为主,通过例行检测及时发现问题。 从国家对公共工程建设的投资和对工程设计的要求来看,需要有工程整个使用期限即全寿命费用支出的论证。只注意工程项目建设的一次投资支出,很少考虑工程建成后需要正常维护与修理的长期费用,不但可能损害工程使用寿命和正常使用功能,而且经济上算总账会很不合算。在发达国家,由于新建工程少,用于维修的费用往往更为主要,英国1978年的土建维修费上升到1965年的倍,1980年的维修费占当年土建费用总支出的2/3。我国虽是发展中国家,现在正大兴土木,可是过去建成的大量工程已经或过早老化。国内40%公路桥梁的桥龄已大于25年,加上进入90年代以后交通量猛增,超载严重,以往的设计标准又低,路、桥的维修问题十分突出。由于养护维修费用得不到保证,造成工程安全隐患并在以后需要支出更多的大修费用。在土建工程的投资上,希望有关部门能加大已建工程维修的费用。 为加速路桥等公共工程建设,国家现在鼓励投资公司出资并给以一定期限如30年的经营收入作为补偿。如果对重要土建工程有必须进行定期检测与评估的法规,就能保证这些工程在一定期限后归还国家管理和经营时的良好功能,对于设计工作寿命为100年的桥梁,至少还可正常使用70年,而不至于30年到期后国家接收的已是一个破旧的工程。 三、技术规范的作用与管理 这次科技论坛对于土建结构工程技术规范的定位、作用与管理也进行了讨论并提出了一些看法。 长期以来,受计划经济体制的影响,我们往往视技术规范为法,将规范的具体规定和要求等同于法律条文来对待。技术规范或规程,与各种技术条例、技术要求、工法、指南等技术文件一样都是技术标准,本身不具有法律作用,只当工程各方(业主、设计、施工企业)认同作为设计与施工的依据并在契约的基础上,才能作为法律仲裁的依据。将技术问题法制化并强制执行,不利于技术进步和创造性的发挥,反而容易成为推卸责任的借口。当然,政府部门从国家和公众的整体利益出发,需要在安全、环保等重大原则上对土建工程的设计施工提出必须满足的最低要求并制定相应的法规,但法规一般并不需要提供如何达到这些要求的具体技术途径和方法,后者是技术标准的任务。政府也可以原则认可或批准某些重要的技术规范或其中某些内容使用。 企图不断加强技术规范的强制性来解决屡禁不止的工程事故,不是解决问题的有效途径。现在,有关主管部门将建筑结构设计规范中的部分条文抽出来,明确列为强制性条文,同时规定各个设计单位完成的设计,须通过有关部门或其授权委任的其他企事业设计单位的审查,而审查的主要内容就在于对照规范强制性条文的要求,其任务已类似于执法;这种做法是否明智似可商榷。我国土建工程事故频繁的原因,主要在于管理不善,特别是管理环节上的腐败;其次是施工操作人员素质低,又难以短期解决;过分强调规范的地位与作用,未能建立与规范配套的完整标准体系,比如缺乏指南、工法等更为详尽具体的技术文件,可以用来指导和规范设计与施工的各个具体环节,也有一定的关系。从设计角度看,出现事故主要不是由于没有按照规范强制性条文的规定,而是方案性的错误或忽略主要的设计条件;也有一些工程则因过去的设计标准过低,耐久性不足,在使用过程中又缺乏应有的例行检测而导致失效。其实,要做到设计规范强制条文的要求最为容易,为此请专业人士审查似无必要。重要的工程设计应规定请专业单位全面审核,其要点也应在结构方案、构造方法与计算分析的原则上。从结构设计的国家规范中抽出的强制性条文不免支离破碎,个别条文的规定也不一定适合某些地区和某些工程的具体特点,反而造成麻烦。 我国幅员广阔,各地经济发展很不平衡,技术力量悬殊,环境条件各异,客观上要求规范能给设计人员更多灵活性,少一些强制性,这样才能更好地在规范的指导下,根据工程的特点和具体条件去解决问题。总之,在规范标准上,要摆脱计划经济年代遗留下来的过分强求统一、较少考虑个性和缺乏实事求是灵活性的倾向。要提倡和鼓励各省市编制地方性规范,在工程的安全性和耐久性标准上,可有不同的设置水准。比如上海、北京、广州这些大城市应该高些,在抗震防灾要求上,更应区别对待。 全国性的规范订得愈详细,其适用性可能变得愈差,造成的混乱也可能愈多;特别象岩土工程那样的规范更是如此。 发达国家有关土建结构工程的规范及与之配套的各类技术标准多由行业协会或专业学会编制及管理,规范的翻新周期短,不象我们要长达10年以上。我国的学会与协会重复设置,分工不明,并且至今还依附于某一政府部门,基本上只起到政府职能部门非官方代言人的作用,距离独立和富有活力的健全机构还差的很远,如何发挥这些机构在技术标准编写和管理中的作用也是值得探讨的一个问题。建议随着改革的深入,整顿合并有关的学会、协会,加强其职能,并逐渐成为技术标准编制管理的主体。 四、准备提交政府有关部门考虑的建议 为了改善我国土建结构工程的安全性与耐久性,这次论坛中提出了以下建议供政府有关部门考虑,: 1、桥梁、隧道、道路、港口等基础设施工程的混凝土结构耐久性,已是当前亟待采取措施应对的重大问题。否则,一些工程的正常使用功能和安全性将得不到有效保证,我国的现代化建设和国民经济会蒙受巨大损失,并将给生产和公众生活带来长期困扰。 建议国家建设部、交通部、铁道部主管土建工程设计标准的部门,能对工程的耐久性要求作重点审查,明确土建工程的设计应有最低使用寿命的要求,重要工程的设计文件中应有正常使用寿命和耐久性设计的独立章节与论证; 建议国家自然科学基金委员会能在今后一段时期内对混凝土工程耐久性的基础理论研究给予重点支持; 建议国家安全生产监督管理局为在近期内编订有关法规标准给以立项资助; 建议中国工程院土木水利建筑学部在其咨询研究项目中,联络国内有关专家,促进土建结构耐久性设计指导性技术条例的编制。 2、土建工程使用过程中的安全性,应有定期的检测和正常的维护修理加以保证。对于重要土建工程,我国尚无必须进行安全检测的法规。在基础设施工程的投资上有重新建、轻维修的倾向,不利于工程寿命和投资效益。 建议对桥、隧等重要公共基础设施和公共建筑物,在其使用期内实施强制性的定期安全检测。为此,需要制定法规,编制相应的技术标准;对于土建结构工程的检测与评估,需要建立从业人员的注册制度和从业机构的资质认证与监管体制。凡属已建工程的安全诊断也可一并归入这一行业。 建议政府有关部门在桥、隧、道路等土建基础设施工程投资上,根据需要,加大工程维修费的比例。 3、完善技术标准体系与管理体制,发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用;逐步淡化技术规范条文的强制性质;鼓励编制地方性规范(标准)和企业标准,适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异,并鼓励科技创新和技术进步。 4、合理设置土建结构设计的安全水准,必须考虑工程失效的风险后果、社会的财富与资源供给、乃至公众的意向等多种因素。随着我国经济形势的巨大变化,有必要重新审视现行土建结构工程设计规范的安全设置水准,建议主管部门组织论证。桥梁等交通土建结构的风险后果较大,且由于车流、车载、车速的快速发展,在设计荷载标准值和承载力安全度的设置水准上似乎应比一般的建筑结构有更高的安全贮备。在建筑结构的安全设置水准上,建议进一步收集不同意见,包括商品房消费者的意向。我国不同地区的经济发展水平悬殊,在建筑物安全性和耐久性的要求上是否需要区别对待也值得探讨。 5我国建筑结构设计规范采用可靠度设计方法的经验及问题值得总结。可靠度方法用于不同类型结构的先决条件和难度不一,不必强求一律。建议有关部门在推广可靠度方法于各类设计规范时,广泛征集各种看法,实事求是,稳慎对待,不宜急于求成。
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资料分析是指用适当的统计分析方法对收集来的大量资料进行分析,提取有用资讯和形成结论而对资料加以详细研究和概括总结的过程。这一过程也是质量管理体系的支援过程。在实用中,资料分析可帮助人们作出判断,以便采取适当行动。以下是我为大家精心准备的:资料分析在混凝土配合比设计中的应用探究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
资料分析在混凝土配合比设计中的应用探究全文如下:
混凝土是全世界范围应用最为广泛的建筑材料。在混凝土诞生的一百多年中,无数科研工作者、工程实践者付诸大量的心血探索混凝土的奥秘。但是由于混凝土是一种从细观到巨集观都是高度非均质的多项复杂体系,在科学实践中存在众多问题。
混凝土配合比设计的研究对于混凝土生产企业优化工艺、降低成本有着重要意义,为此全世界范围内的学者都给出过不同的研究方法。但是现行的配合比设计方法仍存在较多问题亟待解决。究其原因主要是有关混凝土材料的基础理论性研究不足,导致现行的众多的配合比设计方法均不能以材料科学: 组成、结构与效能的科学方法来阐述混凝土的内在问题。
我们可以对国内外几种配合比设计方法进行简单的评价: 美国ACI 方法: 其优点在于简单易行,通过查表即可得出配合比,但是各个引数的选择理论依据不强,对于材料性状变化的敏感性差,是经验性配合比设计方法最为典型的案例。而英国BRE 方法,相比美国ACI 方法引数选择相似,但是其选择依据考虑的因素更多,缺点也比较明显,仍是图表选择的形式,可能导致普适性较差。法国Dreux 方法的优点在于各个引数考虑细致。但是,Dreux 级配曲线可能有一定局限性。法国 de. larrad 则在理论上更胜一筹,以物理模型和数学模型建立的设计方法。而我国现行的配合比设计方法更注重的是经验性设计。应该注意到,这样的配合比设计方法理论基础相对薄弱,经验性选择居多,并且计算结果偏差很大。具体表现在,强度公式引起的误差波动,其次用水量与砂率的选择依据也并不充分。
近年来,随着“人工神经网路”等资料分析方法研究的兴起,越来越多的人开始尝试用资料探勘与分析的方法来进行混凝土配合比的设计与优化。比如人工神经网路方法就具有非线性处理能力强、不需要明确的函式关系式等特点。一个三层BP 神经网路可以以任意精度近似任何连续函式。甚至有研究指出采用人工神经网路技术进行混凝土配合比设计,具有适应性强、准确有效的优点,是进行多组分混凝土配合比设计的一种切实可行的方法。
本文针对混凝土配合比设计的研究工作已经取得的进展,阐明混凝土配合比设计所存在的问题,分析并讨论资料分析在混凝土配合比设计中的地位与意义,为混凝土配合比设计的进一步研究与工程实践提供一定的参考价值。
1 资料分析与混凝土配合比设计
1. 1 人工神经网路
1. 1. 1 人工神经网路技术简介通常意义上的BP人工神经网路是以输入单元为自变数、输出单元为因变数、网路单元间的连线权值为调整参量,按最小误差原则逐步反馈修正而使网路达到最佳模拟状态的一种数学演算法,即误差反传误差反向传播演算法的学习过程,由资讯的正向传播和误差的反向传播两个过程组成。输入层各神经元负责接收来自外界的输入资讯,并传递给中间层各神经元; 中间层是内部资讯处理层,负责资讯变换,根据资讯变化能力的需求,中间层可以设计为单隐层或者多隐层结构; 最后一个隐层传递到输出层各神经元的资讯,经进一步处理后,完成一次学习的正向传播处理过程,由输出层向外界输出资讯处理结果。
当实际输出与期望输出不符时,进入误差的反向传播阶段。误差通过输出层,按误差梯度下降的方式修正各层权值,向隐层、输入层逐层反传。周而复始的资讯正向传播和误差反向传播过程,是各层权值不断调整的过程,也是神经网路学习训练的过程,此过程一直进行到网路输出的误差减少到可以接受的程度,或者预先设定的学习次数为止。
1. 1. 2 在混凝土配合比设计中的应用人工神经网路的特点是非线性处理能力强、不需要明确的函式关系式等,正是因为这些优点,人工神经网路技术慢慢渗透到了各行各业当中且有着非常广泛的应用。理论上讲,一般的三层BP 神经网路可以以任意精度近似任何连续函式。有科学研究指出,采用人工神经网路技术进行混凝土配合比设计,具有适应性强、准确有效的优点,是进行多组分混凝土配合比设计的一种切实可行的方法。刘国华等人曾以BP 网路表达的混凝土效能——配合比关系作为约束条件,以成本函式作为目标条件,采用Monte - Carlo 随机试验法建立直接优化设计模型,并对网路输入输出单元的选择和预测结果稳定性进行较深入的探讨,最终开发出了实用软体。
1. 1. 3 应用例项
用BP 人工神经网路技术建立一个混凝土配合比设计的预测模型,首先必须能够让输入单元反映出影响混凝土最终效能的各个因素,且输出单元要包括所设计混凝土的各项效能指标。因此输入单元主要包括各种原材料的用量和混凝土制作工艺,主要有以下几种: 胶凝材料水泥的品种、强度、初终凝时间; 砂的用量与细度模数; 石子的用量、颗粒级配和最大、最小粒径;矿物掺合料如膨润土、粘土、粉煤灰、矿渣、矿粉等的用量; 用水量; 外加剂 主要指减水剂用量及其减水率 。对于混凝土的制作工艺,主要是指其拌合方式,因为不同的拌合方式成本不同,得到的混凝土效能也有差异。而输出单元主要包括混凝土强度、流动度与和易性,其他各项效能因一般情况暂不要求顾不做考虑。
为了提高模型在实际运算中的效率,可根据不同要求对输入输出单元做适当取舍。将输入单元中原材料的影响分为用量与质量指标两类。对于原材料的用量,由于在具体工程中某些材料如矿物掺合料等不会被采用,因此可以忽略; 质量指标往往对于同一工程而言,同产地原材料效能变化不大,在计算中可视为常值不予考虑。如果样本中原材料种类过多,包含了预设输入单元以外的原材料,则视作无效样本,不予采用; 但当样本中原材料种类少于网路单元中原材料的种类时,此类样本中未使用的原材料用量可以以0 代替。当然,如果试验得到的混凝土效能种类少于网路输出单元的效能种类,则视为无效样本。
1. 2 模糊聚类分析
1. 2. 1 模糊聚类分析简介模糊聚类分析是用数学方法研究和处理所要研究物件的分类问题,即用数学定量地确定分析物件之间在性质、特征等方面的亲疏关系和相似性,从而实现对事物客观地分型划类的数学方法。它是一种非常有效的分类手段,广泛地应用于天气预报、地震预测、地质勘探、环境保护以及影象语言识别等领域之中; 但是模糊 *** 论不同于普通的 *** 论,它是一种全新的理论,因而理解起来需要作一下思维的变换。而聚类分析是数理统计中的一种多元分析方法,它是用数学方法定量地确定样本的亲疏关系,从而客观地进行型别的划分。在客观世界中,事物之间的界限有确切的亦有模糊的。
当分类要求涉及事物之间的模糊界限时,需运用模糊聚类分析方法。通常把被聚类的事物称为样本,将被聚类的一组事物称为样本集。模糊聚类分析有两种基本方法: 系统聚类法和逐步聚类法。聚类分析是用数学方法研究和处理所要研究物件的分类问题,即用数学定量地确定分析物件之间在性质、特征等方面的亲疏关系和相似性,从而实现对事物客观地分型划类的数学方法。用模糊聚类分析事物更加的灵活,客观和计算简便。
1. 2. 2 在混凝土配合比设计中的应用模糊聚类分析在混凝土配合比设计中的应用主要是采用基于模糊等价关系的动态聚类法,其计算过程主要是样本与聚类指标的选择、资料标准化、计算模糊相似关系、确定模糊等价关系和聚类,模糊聚类分析的结论并不表征物件绝对属于某一类,而是以清晰的阈值表征物件在一定程度上相对属于某一类。模糊聚类分析与BP 人工神经网路结合进行预测比单纯的模糊预测精度要高,所需的训练次数要少,而且预测效果要好。这是因为通过模糊聚类分析可以预先将各个模式分成若干类别,而如果单纯地通过隶属度进行预测计算则无法充分利用各个模式间存在的相容相斥关系,这样将会导致可利用的资讯不完整。
相反。如果能够很好地配合BP 人工神经网路的资讯处理机制,则可以充分增强神经网路的分类能力。除此之外,还可以使各个模式间的相容相斥资讯得以利用,预测精度会相应提高。模糊聚类由于可以从量上把握研究体系中的复杂和模糊不确定的关系,因此在混凝土配合比设计中应用模糊聚类方法可以解决那些往往无法定量讨论的问题。模糊聚类还可以通过对混凝土配合比基础理论的修正,来侧面优化通过人工神经网路建立的混凝土配合比设计系统。周双喜曾以钢渣粉、粉煤灰、矿渣粉、烧黏土等作为试验物件,把掺加不同掺合料胶砂的3d与28d 抗压、抗折强度作为样品的指标,通过模糊聚类分析了掺合料的活性,并由此避免了凭经验选择所带来的主观片面性。
李敏等人采用抗压强度损伤系数、外观损伤系数和耐久度损伤系数为一级评价指标,以爆裂度、裂缝宽度为二级指标,确定了评价因子的权重,建立了评价计算模型,实现了无损伤快速的对高强混凝土受火后的综合评价。田华等人指出通过选取两类指标: 最简单直观的水灰比、矿物掺合料用量、砂率、水泥强度、混凝土外加剂用量和骨料最大粒径或者体现混凝土强度、工作性、耐久性和经济性的抗压强度、坍落度、抗渗性和原材料,将模糊聚类分析法用于混凝土质量控制中可改进传统混凝土质量评定结果的不客观性。赵运德等人以人力、机械、材料、方法和环境为指标采用模糊聚类分析法,建立了一种快捷方便的混凝土质量评估模型,可预测混凝土质量评价中的影响因素,以确保工程质量的合格。
1. 3 灰色关联分析
1. 3. 1 灰色关联分析简介灰色关联分析方法是根据各个因素之间发展趋势的相似相异程度 灰色关联度 作为衡量因素间关联程度的一种方法。灰色关联分析的基本原理是考察各行因素之间微观或巨集观的几何接近,以分析和确定各因素之间的影响程度或若干个子因素对主因素的贡献程度。灰色系统理论实际上提出了对各子系统进行灰色关联分析的概念,该理论企图通过一定的方法来寻求系统中各子系统 或因素 之间的数值关系。也正因为此,灰色关联度分析对于任意一个系统的发展变化态势都提供了数量化的度量。关联度是针对于两个系统之间的因素中随时间或不同物件而变化的关联性大小的量度。在系统发展过程当中,若两个因素变化的趋势具有一致性 同步变化程度高 ,则可以说二者关联程度大,因此可以得出在某个包含多种因素的系统中具体的某个因素是属于主要的、次要的还是影响比较小的。
1. 3. 2 在混凝土配合比设计中的应用
混凝土是一种可用于多种环境下的非均质材料,其效能受多种因素的影响,而应用灰色关联理论可以将混凝土多个影响因素的“影响力”进行量化、排序,不仅使人们在理论上更好的认识混凝土,而且有助于混凝土配合比设计方法在理论层面上的完善。冯庆革等人曾借助灰色关联理论计算出养护龄期为7、28d 的混凝土抗压和抗拉强度与10nm ~ 20nm 范围的孔关联度最大, 91d 时与大于400nm 的孔关联度最大。梁本亮的结论与按照单因素敏感性分析方法得出的结果一致,即应用灰色关联建立了氯离子浓度、水灰比、环境溼度和构件表面氯离子浓度与氯离子侵蚀寿命之间的关联度,得出混凝土结构氯离子侵蚀寿命影响因子敏感度中,以构件表面氯离子浓度为最高,其次是氯离子浓度和环境溼度,水灰比敏感度最低。
张永娟等人通过灰色关联理论分别分析了钢渣粉和矿粉颗粒与混凝土强度之间的关系,指出要想提高钢渣粉颗粒群的反应活性,应增加粒径为5μm ~ 30μm,尤其是粒径为5μm ~ 10μm 的颗粒含量,而矿渣粉则是0 ~20 μm范围内的颗粒对混凝土强度有积极作用。席峰等人通过分析聚苯乙烯泡沫混凝土的原材料用量与混凝土强度和密度的关联度,指出在密度不变的情况下,水灰比的改变和减水剂的使用对混凝土强度影响最大; 而在强度不变的情况下,砂石和EPS 的含量是影响密度的主要因素。
C. Y. Chang和他的团队曾将灰色关联和赋权技术结合起来确定了应用再生骨料生产混凝土的最佳引数。冯庆革等人通过灰色关联分析法计算出养护龄期为7、28d 的混凝土抗拉、抗压强度与10nm ~ 20nm 范围的孔关联度最大,91d时与大于400nm 的孔关联度最大。罗洵利用灰色关联法,分析了胶凝材料用量、水胶比、磨细矿渣掺量、矽灰掺量与混凝土坍落度和28d 强度的关联度,得出胶凝材料的用量对混凝土强度和流动性的影响最大的结论。袁晓露的团队还通过灰色关联法分析了水泥矿物组成与韧性间的主次相关性。陈志江等人利用灰色关联分析法得到了各个因素对混凝土碳化深度的影响,按照大小依次排序为: 水灰比、相对溼度、水泥用量、碳化时间。
2 总结
1 采用人工神经网路技术进行混凝土配合比设计,具有适应性强、准确有效的优点,是进行多组分混凝土配合比设计的一种切实可行的方法。
2 模糊聚类分析与BP 人工神经网路结合进行预测比单纯的模糊预测精度要高,所需的训练次数要少,而且预测效果要好。
3 灰色关联理论可以将混凝土多个影响因素的“影响力”进行量化、排序,不仅使人们在理论上更好的认识混凝土,而且有助于混凝土配合比设计方法在理论层面上的完善。
毕业论文~大体积混凝土施工 班级: 学号: 姓名:目录一、施工方案的合理选择……………………………………………………1二、连续浇捣混凝土时在拌合及运输方面应采取的措施…………………………….2三、在施工过程中钢筋工程及模板工程的质量控制………………………………..2四、外加剂的合理选择………………………………………………………………..6五.高温条件下的混凝土浇筑质量……………………………………………………6大体积混凝土施工中的质量控制摘要:大体积混凝土的施工技术要求较高,特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作,才能保证大体积混凝土顺利施工。 关键词:大体积混凝土 施工方案 高温条件 钢筋模板一、施工浇筑方案的选择:大体积混凝土的施工技术要求比较高,特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作,才能保证大体积混凝土顺利施工。1、 材料选择本工程采用商品混凝土浇筑。对主要材料要求如下:(1)水泥:考虑普通水泥水化热较高,特别是应用到大体积混凝土中,大量水泥水化热不易散发,在混凝土内部温度过高,与混凝土表面产生较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝,因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥,标号为525#,通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能,提高混凝土的抗渗能力。(2)粗骨料:采用碎石,粒径5-25mm,含泥量不大于1%。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土,和易性较好,抗压强度较高,同时可以减少用水量及水泥用量,从而使水泥水化热减少,降低混凝土温升。(3)细骨料:采用中砂,平均粒径大于,含泥量不大于5%。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右,同时相应减少水泥用量,使水泥水化热减少,降低混凝土温升,并可减少混凝土收缩。(4)粉煤灰:由于混凝土的浇筑方式为泵送,为了改善混凝土的和易性便于泵送,考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求,采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时,其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利,但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低,对混凝土抗渗抗裂不利,因此粉煤灰的掺量控制在10以内,采用外掺法,即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。。2、混凝土配合比(1)混凝土采用搅拌站供应的商品混凝土,因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求,提前做好混凝土试配。(2)混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。(3)粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况,以满足施工的要求。二、连续浇捣混凝土时在拌合及运输方面应采取的措施1、混凝土浇筑(1)混凝土采用商品混凝土,用混凝土运输车运到现场,每区采用2台混凝土输送泵送筑。(2)混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。钢筋泵车布料杆的长度,划定浇筑区域,每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行,直至达到设计标高,混凝土形成扇形向前流动,然后在其坡面上连续浇筑,循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺,使每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上,确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时可解决频繁移动泵管的间题,也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。(3)混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置1~2台振捣器,因为混凝土的坍落度比较大,在米厚的底板内可斜向流淌1米远左右,2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实,另外2~4台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。(4)由于混凝土坍落度比较大,会在表面钢筋下部产生水分,或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝,在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。(5)现场按每浇筑100立方米(或一个台班)制作3组试块,1组压7d强度,1组压28d强度归技术档案资料用;l组作仍14d强度备用。三、在施工过程中钢筋工程及模板工程的质量控制根据平面控制网,在防水保护层上放出轴线和基础墙、柱位置线;每跨至少两点用红油漆标注。顶板混凝土浇筑完成,支设竖向模板前,在板上放出该层平面控制轴线。待竖向钢筋绑扎完成后,在每层竖向筋上部标出标高控制点。1、机具准备1)、剥肋滚压直螺纹机械连接机具由该项技术提供单位配备。高峰期钢筋施工时至少保证5台钢筋剥肋滚压直螺纹机,其技术参数如下表示:设备型号 GHG40型滚丝头型号 40型可加工范围 16~40整机质量(kg) 5902)限位挡铁:对钢筋的夹持位置进行限位,型号划分与钢筋规格相同。3)螺纹环规:用于检验钢筋丝头的专用量具。4)力矩扳手力矩扳手精度为±5%5)辅助机具砂轮切割机:用于钢筋端面整平用于检验钢筋丝头的专用量具6)、钢筋焊接机具电焊机、控制箱、焊接夹具、焊剂罐等焊接电流:焊接电源400~450A;施工手续现场钢筋工人员必须佩戴上岗证,焊工必须有岗位资格证(有效)参加钢筋机械接头加工人员必须进行技术培训,经考试合格后方可执证上岗。未经培训人员严禁操作设备。钢筋连接及锚固要求A.竖向钢筋D≥18mm,采用电焊压力焊;横向D≥18mm采用机械连接;D<18mm用搭接。B.相关要求(1)钢筋锚固必须符合GB5001-2002的规定,提供参考值如表:名称部位 锚固长度 末端弯钩长度 d<25 d≥25 基础DL 35d ≥10d底板 35d 40d ≥10d墙柱插筋 直接插至底板下表面 ≥10d(2)钢筋搭接长度必须符合GB50010-2002或按GB50204-2002附录B:纵向受力钢筋的最小搭接长度(3)机械连接接头按加工标准,见项所述钢筋的加工钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求:A.钢筋调直采用冷拉方法进行钢筋调直,I级钢筋冷拉率为4%,由于钢筋加工区场地有限,钢筋冷拉长度为27m,冷拉后为;钢筋冷拉采用两端地锚承力,标尺测伸长,并记录每根钢筋冷拉值。B.钢筋弯曲1)钢筋弯钩或弯折:I级钢筋末端做180°弯钩,其圆弧弯曲直径(d为钢筋直径),平直部分长度为3d;Ⅱ级钢筋做90°或135°弯折时,其弯曲直径为4d。2)箍筋末端的弯钩:I级钢筋弯钩的弯曲直径≥受力钢筋直径或箍筋直径的倍,弯钩平直长度为箍筋直径的10倍,弯钩角度45°/135°。C.焊接接头1)施焊前检查设备、电源,随时处于正常状态,严禁超荷工作;2)钢筋安装之前,焊接部位和电极钳口接触的(150mm区段)钢筋表面的锈斑、油污、杂物等,应清除干净,钢筋端部若有弯折、扭曲,应予以矫直或切除,但不得锤击矫直。3)选择焊接参数主要参数为:焊接电流,焊接电压和焊接通电时间(参见施工工艺标准)。焊剂应存放于干燥的库房内,防止受潮。如受潮,便用前须经250~300℃烘焙2小时,并进行记录。D.机械连接 钢筋端面整平→剥肋滚压螺纹→丝头质量检查→带帽保护→丝头质量抽检→存放待用。b.操作要点钢筋端面平头:采用砂轮切割机平头(严禁气割),保证钢筋端面与母材轴线垂直。剥肋滚压螺纹:使用钢筋滚压直螺纹机,将待加工钢筋加工成直螺纹;丝头质量检查:对加工的丝头进行质量检验(按以上丝头设计表);带帽保护:用专用的钢筋丝头塑料保护帽进行保护,防止螺纹损伤;丝头定量抽检:项目部质检部组织自检,存放待用:按规格型号及类型进行分类码放。钢筋绑扎及安装(1) 底板、基础梁钢筋防水保护层上放线,基础标高放线→搭设梁脚手架→南北向梁上铁放置、绑扎→东西向梁上钢筋放置、绑扎→放南北向梁箍筋→放置三道柱箍→东西向板梁钢筋下铁放置、绑孔→南北向板梁下铁放置、绑扎→放置底板、基础梁垫块→拆除基础梁脚手架→调整基础梁位置→墙柱插筋放线→放置墙柱插筋并临时固定→放置三道墙体水平筋→底板上铁标高放线→放置马凳→南北向底板上铁放置、绑扎→东西向底板上铁放置、绑孔→调整、固定墙柱插筋。a.底板、基础梁钢筋排列顺序为:东西向筋上铁在上,下铁在下;南北向钢筋在东西向钢筋中间;若基础梁上下铁不只一排,东西向筋与南北向钢筋交错布置;b.底板钢筋的弯钩,下排均朝上,上排均朝下;c.钢筋网的绑扎:所有钢筋交错点均绑扎,而且必须牢固;同一水平直线上相邻绑扎成“八”字型,朝向混凝土内部,同一直线上相临绑扣露头部分朝向正反交错;d.箍筋接头(弯钩叠合处)沿受力方向错开布置,箍筋转角与受力筋交叉点均应扎牢,绑扎箍筋时绑扣相互间应呈“八”字形 本工程主要是防护墙及顶板的支模及混凝土的浇筑,要确保混凝土的密实度防止射线泄漏, 防护墙、顶板模板在施工中的稳定性做到不变形、胀板。其它辅助用房按常规工程施工方法便可。 ⑴ 模板安装及支撑工程 本工程防护墙厚度有 、,高度、,为了保证工程需要,采用支模方法如下:模板采用20mm 厚竹胶合板、横档用80× 80 枋木间距400mm,拉丝及内撑均用Ф 16钢螺丝两用/ 梅花状 × 一道作为墙体拉结、墙体高度在 米以上拉丝间距可墙大至 × 一道,立档采用宽160mm 槽钢、间距600,经计算防护墙体的侧压力在高 米以下为,因此,斜支撑需用200mm 槽钢间距为1200。立柱水平拉杆用40 × 40 角钢、十字交叉拉结。同时,在墙体转角位置由于拉丝不能固定,立档及斜撑槽钢按外侧壁的间距加密一倍安装。 为保证F 轴防护墙外侧模板的平整、垂直,除了在墙体用钢螺栓拉结外,在地梁上预埋Ф 16a1200 钢筋,作水平拉结,防止斜撑滑移。 ⑵ 顶板模板有支撑 本工程的顶板厚度不同, 梁部X 机房厚500,60CO 机房1000、直加机房2500,经计算,直加机房顶板的最大荷载重是65800N/m 2, 因此, 对模板、杉木支撑的要求很高, 为保证其模板的稳定生刚性, 采用支模如下。 模板为20mm 竹胶合板,下用80 × 80 枋木拼密。 模枋条用工字钢1 2 # , 固定在支顶上。 支顶用Ф 108 无缝钢管。间距800mm。顶板厚度为 — 米的支撑,间距可增大到1 米。 为确保整体稳定性, 防护墙、枯板部分的模板均采用满堂红支顶一次成型,互成连整体 外加剂:设计无具体要求,通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验,每立方米混凝土2kg,减水剂可降低水化热峰值,对混凝土收缩有补偿功能,可提高混凝土的抗裂性。具体外加剂的用量及使用性能,商品混凝土站在浇筑前应报告送达施工单位4.外加剂的合理选择外加剂:设计无具体要求,通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验,每立方米混凝土2kg,减水剂可降低水化热峰值,对混凝土收缩有补偿功能,可提高混凝土的抗裂性。具体外加剂的用量及使用性能,商品混凝土站在浇筑前应报告送达施工单位(1)选择水泥。选用杭州水泥厂水化热较低的#425矿渣硅酸盐水泥。其早期的水化热与同龄期的普通硅酸盐水泥相比,3d的水化热约可低30%。 (2)掺加磨细粉煤灰。在每立方米混凝土中掺加粉煤灰75kg,改善了混凝土的粘聚性和可泵性 ,还可节约水泥50kg。根据有关试验资料表明,每立方米混凝土的水泥用量每增减10kg,其水化热引起混凝土的温度相应升降1~℃,因此可使混凝土内部温度降低5~6℃。 (3)选用优质外加剂。为达到既能减水缓凝,又使坍落度损失小的要求,经比较,最后选用了上海产效果明显优于木钙的—2型缓凝减水剂,可减少拌和用水10%左右,相应也减少了水泥用量,降低了混凝土水化热。 (4)充分利用混凝土后期强度。实践证明,掺优质粉煤灰混凝土后期强度较高,在一定掺量范围内60d强度比29d约可增长20%左右。同时按《粉煤灰混凝土应用技术规范(GBJ 146— 90 )》,地下室内工程宜用60d龄期强度的规定。为了进一步控制温升,减少温度应力,根据结构实际承受荷载情况,征得设计单位同意,将原设计混凝土28d龄期C30改为60d龄期C30(即用28d龄期C25代替设计强度),这样可使每立方米混凝土的水泥用量减少50kg,混凝土温度相应随之降低5~6℃。5.高温条件下的混凝土浇筑质量1.,考虑高温和远距离运送造机坍落度18±2cm, 水泥用量控制在370kg/以下。由于降低水泥用量可降低混凝土温度16~18℃。 成的坍落度损失较大,取出2. 用原材料降温控制混凝土出机温度 根据由搅拌前混凝土原材料总热量与搅拌后混凝土总热量相等的原理,可求得混凝土的出机温度T,说明混凝土的出机温度与原材料的温度成正比,为此对原材料采取降温措施:①将堆场石子连续浇水,使其温度自浇水前的56℃降至浇水后的29℃ ,且可预先吸足水分,减少混凝土坍落度损失;②黄砂在钱塘江码头起水时,利用江水淋水冷却,使之降温。③虽混凝土中水的用量较少,但它的比热最大,故在搅拌混凝土用的3只贮水池内加入冰块,使水温由31℃降到24℃,总共用去冰块75t。这样一来,经计算出机温度T为℃,37次实测的平均实测值℃,送达现场的实测温度为℃,从而使入模温度大为降低。 3 保持连续均衡供应控制混凝土浇筑温度 (1)为了紧密配合施工进度,确保混凝土的连续均匀供应,经过周密的计算和准备,安排南星桥和六堡两个搅拌站同时搅拌,配备了18辆搅拌车和两只移动泵,在三天四夜里始终保持了稳定的供应强度,基本上做到了泵车不等搅拌车,搅拌车不等泵车,未发生过一次由于相互等待而造成堵泵现象。 (2)本工程基坑挖深,坑内实测最高气温达62℃,为避免太阳直接暴晒,温度过高,造成浇筑困难,采取在整个坑顶搭盖凉棚,并安设了通风散热设施,使坑内浇筑温度大幅度降低,接近自然气温,不仅控制了最高温升,而且改善了工人劳动条件,得以顺利浇筑。 3)为不使混凝土输送管道温度过高,在管道外壁四周用麻袋包裹,并在其上覆盖草包并反复淋水、降温。 (4)考虑混凝土的水平分层浇筑装拆管道过于频繁,施工组织工作难于实施,故采取斜面分层浇筑,错开层与层之间浇筑推进的时间以利下层混凝土散热,但上下层之间严格控制,不得超过混凝土初凝时间,不得出现施工“冷缝”。由于泵送混凝土的浆体较多,在浇筑平仓后用直尺刮平。约间隔1~2h,用木蟹打压两次,以免出现表面收水裂缝。4 加强混凝土保湿保温养护 混凝土抹压后,当人踩在上面无明显脚印时,随即用塑料薄膜覆盖严实,不使透风漏气、水分蒸发散失并带走热量。且在薄膜上盖两层草包保湿保温养护,以减少混凝土表面的热扩散 , 延长散热时间,减少混凝土内外温差。经实测混凝土3天内表面温度在48~55℃之间,且很少发现混凝土表面有裂缝情况。 5 通过监控及时掌握混凝土温度动态变化 (1)温度监控的最终目的是为了掌握混凝土内部的实际最高温升值和混凝土中心至表面的温度梯度,保证规范要求的内部与表面的温差小于25℃及降温速率。 (2)温度是直接关系整个混凝土基础质量的关键。为了客观反映混凝土温度状况,进行原材料温度 、出机温度、入模温度、自然温度、覆盖养护温度、混凝土内部温度、棚内温度等7个项目的测试,便于及时调整温控措施。(3)主楼基础的混凝土温度按不同平面部位和深度共布置了25个测点(图1),由专人负责连续测温一周,每间隔2h测一次,比规范规定每8h测2次的频度要大些。效果及结论 (1)混凝土强度按《混凝土强度检验与评定标准(GBJ 107-87)》进行了测试,有关结果 如表1,属合格。(2)由于采用了“双掺技术”(缓凝减水剂和磨细粉煤灰),延缓了凝结时间,减少了坍落度损失,改善了混凝土和易性和可泵性。使得混凝土在高温、远距离运送条件下仍能顺利泵送 ,也未发生堵泵。 (3)混凝土出机温度和入模温度共实测37次,原材料温度测试20次,混凝土内外温度连续测一周,混凝土中心最高温度出现在浇注后的3~4d之间,与文献介绍的一致。内外温差仅为1 5℃,且低于规范规定不得大于25℃的要求。 (4)经各有关单位的严格检查和近年来的使用,未发现有害裂缝(仅表面有个别收水裂缝)。 混凝土密实平整光洁,无蜂窝麻面
建筑工程中的混凝土与钢结构技术探析论文
在社会的各个领域,大家肯定对论文都不陌生吧,论文可以推广经验,交流认识。相信许多人会觉得论文很难写吧,下面是我整理的建筑工程中的混凝土与钢结构技术探析论文,欢迎大家分享。
摘要: 众所周知,在建筑工程中,混凝土与钢结构是最主要的承重部分,不仅在施工的过程中有非常重要的影响,在工程结束以后,后期的使用过程中也有着较大的影响。可以说混凝土和钢结构的好坏对于整个建筑工程企业的未来发展具有非常重要的影响。因此为了确保工程可以安全稳定,就需要加强建筑结构施工技术的研究,混凝土与钢结构的施工技术包括很多方面,本文主要针对混凝土与钢结构施工过程中的施工技术进行分析。
关键词: 混凝土;钢结构;建筑工程;施工技术;
随着我国城市化不断推进的进程,建设工程也在持续发展,建筑工程的项目也随之增多。近几年来建筑企业对于工程质量以及建筑结构的安全性和稳定性有了更高的关注度,在建设工程中混凝土与钢筋是最主要的建设材料,他对于整个工程的承重能力有非常密切的影响,因而混凝土与钢结构的施工技术是十分关键的,必须要对其施工技术进行反复的研究和斟酌,保证建筑工程可以为企业带来最大的效益,保障建筑在后期的发展可以安全稳定。
1、建筑工程中混凝土结构的施工技术探讨
混凝土结构裂缝控制技术
在工程的建设过程中,混凝土的质量和建筑物的整体质量,有着非常密切的关系,在混凝土使用的过程中,出现最多的问题就是裂缝。究其原因,除了本身的质量问题,还与外部环境的影响有关。裂缝问题需要重视起来,因为这不仅关系到建筑物的质量,同时还影响着施工人员的生命安全。裂缝现象对于混凝土的结构的强度以及抗拉力的影响都很大,如果混凝土结构中出现裂缝现象较多,或者是裂缝较大的情况,那么很容易会使混凝土的整体结构出现断裂或者坍塌的现象,十分不利于工程的长远发展。出现这种裂缝,最主要的原因还是使用材料的质量不过关,另外还与施工人员的专业水平和责任意识有关,或者施工过程不规范等等。针对以上的问题,必须要有针对性的设置解决方案,对裂缝进行有效的控制。从最根本上的一个解决办法就是保障混凝土的材料质量合格过关,在施工过程中也要按严格的按照施工的标准和规范进行,同时要提高工作人员的专业素质和专业技能,保障混凝土的施工和养护工作都可以有效的进行。
浇筑技术在混凝土结构施工中的应用
混凝土的施工过程避免不了浇筑,浇筑工作开始之前要进行一系列的准备工作,首先需要对施工人员进行专业的培训,让他们了解混凝土浇筑的方案,以便后期清晰的完成工作。浇筑的要求标准和模板都需要进行明确,同时要保证模板清洁内部不允许有任何的杂质或者灰尘,这都会影响到日后的呈现效果。对于模板来说还要检查是否有残缺凹陷的部分,如果有就需要采取进一步的修复措施,确保模板平整,以保证混凝土浇筑的表面的美观。在做好一系列的准备工作以后,施工的过程中还要对钢筋的数量进行统计,保证结构质量达到要求的同时又可以节约材料,整个浇筑的过程也需要严格的按照规范来进行,过程需要是连续循序渐进的,不能拖拉的时间太长,时间过长则会影响浇筑的整体效果。整个过程需要有专门的人员进行指导和监督,确保施工是规范科学的,这可以减少日后大量的维护工作。
混凝土材料的配比搅拌技术。
混凝土材料的配比与搅拌对于混凝土的结构质量也有着很明显的影响效果,在施工过程中首先要对混凝土材料进行配比实验,在这个过程开始之前要对混凝土的使用说明进行严格的分析,十分注意该种混凝土在配比中的事项,基于此可以进行多次的配比实验工作,在良好的实验环境中对配置混凝土应该注意的条件以及其他要求进行规范,同时要保证混凝土材料多以饱和面干状态存在,避免出现过多的颗粒影响混凝土的质量。另外由于混凝土的搅拌可能会受到施工环境以及施工用料等多种原因的影响,为此在搅拌的过程中就要严格的把握先后的顺序以及用料的时间和配比等问题,这样才能够保障搅拌工作的规范。
混凝土结构养护技术
混凝土结构在施工完成以后并不可以放置不管,日后的养护工作也是必不可少的。混凝土的养护施工要格外注意,周围的环境的控制,混凝土养护期间如果受到气候环境等因素的影响,那么很容易会影响到其日后的呈现效果。比如要保证混凝土的湿度和温度的恒定,另外温度要适中,不宜过高也不宜过低,在混凝土的养护期间,要时刻的关注天气预报,根据具体的天气情况来制定养护的计划,确保在掌握气候变化的同时根据实际的情况来采取有针对性的措施,保证养护工作质量,可以有效的提高混凝土结构的使用寿命,避免出现裂缝或者其他的问题。
2、建筑工程中钢结构的有关技术探讨
螺栓装配技术
钢结构施工与混凝土结构施工同等重要都是建筑工程质量最直接的`影响因素,现阶段建筑工程施工中,钢结构的特点就是种类复杂多样,有纯钢结构,钢筋混凝土结构等等,目前营养效果最好和承重承压力最好的都是钢筋混凝土,应该广泛推崇。在钢结构的施工过程中,螺栓装配技术是对钢结构进行组装和固定,从而提升钢结构的稳定性。在这个施工过程中,要先确定螺栓的安装以及标准的轴线位置,然后对其进行预安装处理。需要注意的一点就是要把握好误差,将误差控制在标准的范围内,误差过大的话会导致钢结构施工质量无法达到最终的验收标准。
钢结构吊装施工技术
吊装施工技术在螺栓安装之后进行,这样做是为了保障螺栓安装可以进一步稳定。在吊装过程中最困难的就是要保证好钢结构不会出现脱落的现象,这也是避免工作人员出现安全问题。若钢结构在吊装过程中出现不稳定的状况,那么当它与其他更加坚硬的东西相互碰撞时就容易产生破损。其次应用的专业的吊装机械进行施工,也要加强施工的管理力度,安排专业的人员进行现场监督和指挥,保障吊装施工可以有序安全的进行。
钢结构的焊接技术
钢结构的焊接技术是非常关键的一种技术,在钢结构的稳定过程中,焊接技术应用的相当广泛,这项技术开始工作之前需要大量的准备工作,比如要对钢结构的表面进行清洁,这样可以确保焊接更加平整美观,若是所施工的材料表面存在杂物和灰尘,那么焊接过程中很容易出现缺口,除了要保证钢结构表面的清洁以外,还要注意钢结构附近的工作环境清洁,然后根据施工要求和标准规范,确定钢结构需要焊接的位置。钢结构焊接施工对温度有非常高的要求,准备工作做好以后,不能立马进行焊接,需要对钢结构先进行预热处理,在温度均衡之后就可以进行正式的焊接工作了。焊接也是一项艺术活,这对于焊工来说要求很高,要保证好焊接的部位的平整和美观,避免焊接过程中出现缺口,一旦存在任何缺口,对于日后的养护工作来说就增大了困难。焊接工作对环境的要求也很高,为了保证施工人员的安全,在暴雨暴雪,雷电等天气都不可以进行这项工作。
3、结束语
混凝土结构和钢结构在建筑工程施工过程中是关键的部分,无论是对于施工质量,还是对于人们的生命财产安全,都有着非常密切的影响。为了保证社会的可持续发展以及建筑工程的质量安全,需要不断的提升钢结构和混凝土结构的施工技术做好混凝土结构施工过程中各种技术的养护工作,通过一系列的规范合理的操作,保证混凝土施工技术可以达到最科学的标准。同时掌握焊接技术的要领,把握好钢结构,施工中的平面布置以及结构的选择,保障钢结构可以稳定安全。通过加强钢结构与混凝土结构的施工技术,使二者可以更好的相互作用,相互辅助,在建筑施工过程中实现最长远有效的发展。
4、参考文献
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[3]江涛.建筑工程中钢结构安装焊接施工技术应用[J].建材与装饰,2017,11(37):40-41.
发泡混凝土又叫泡沫混凝土,是通过发泡机把发泡剂充分发泡,并把泡沫跟水泥浆混合均匀,然后发泡机的泵送系统进行模具成型,经自然养护所形成的一种有大量封闭气孔的轻质保温材料。 接下来就让小编为你介绍发泡混凝土吧。
泡沫混凝土配方:
泡沫混凝土主要的配方有水泥、水、粉煤灰、泡沫剂、骨料、外加剂。还可根据要求增加其它的成分如短切纤维、有机高分子聚合物等。水泥是泡沫混凝土强度的首要影响因素,也是主要来源。每个设计绝干密度的泡沫混凝土都有最佳水泥用量。
粉煤灰来源广、价格低,而且还有一定的活性,能显著提高泡沫混凝土的强度,改善成型后的效果。能产生泡沫的物质很多,但只有产生的泡沫跟砂浆混合时不破裂,足够稳定,对胶凝材料的凝结和硬化也不影响的,才能用来制备泡沫剂 。泡沫混凝土经常用的外加剂有分散剂、防水剂、早强剂、速凝剂。
发泡混凝土特点:
(1)保温性:导热系数是(m•k),热阻大概是普通混凝土的20-30倍。
(2)耐水性:发泡混凝土吸水性小,独立的封闭气泡和良好的整体性,使它的防水性能好。
(3)耐久性:跟主体的工程寿命相同。
(4)施工简单:只需要使用水泥发泡机就可以实现自动化作业了。
(5)轻质性:体积相当于普通水泥混凝土的1/5~1/10左右。
(6)整体性:跟主体工程结合紧密,不用留界隔缝。
(7)隔音性:含有大量的独立气泡,而且分布均匀,吸音能力是普通混凝土的5倍。
(8)抗压性:抗压强度是。
泡沫混凝土应用:
(1)用作港口的岩墙。
(2)用在园林绿化。可以用来做园林假山,垃圾箱,桌凳等。
(3)修建田径跑道和运动场。
(4)管线回填。泡沫混凝土回填的方法可以解决地下废弃的油柜、 污水管和其他导致火灾或者塌方的问题。
(5)贫混凝土填层。使用的软管是可以随意弯曲的,泡沫混凝土的适应性、工作度都很大。
(6)泡沫混凝土用在屋面边坡,有价格低、重量轻、 施工速度快的优点。
发泡混凝土的应用范围:
泡沫混凝土以其良好的特性,广泛应用于节能墙体材料中,在其他方面也获得了应用。目前,泡沫混凝土在我国的应用主要是屋面泡沫混凝土保温层现浇、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基。但是,充分利用泡沫混凝土的良好特性,可以将它在建筑工程中的应用领域不断扩大,加快工程进度,提高工程质量,具体如下:
(1)、用作挡土墙。主要用作港口的岩墙。泡沫混凝土在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直截荷,也减少了对岸墙的侧向载荷。这是因为泡沫混凝土是一种粘结性能良好的刚性体,它并不沿周边对岸墙施加侧向压力,沉降降低了,维修费用随之减少,从而节省很多开支。泡沫混凝土也可用来增进路堤边坡的稳定性,用它取代边坡的部分土壤,由于减轻了质量,从而就降低了影响边坡稳定性的作用力。
(2)、修建运动场和田径跑道。使用排水能力强的可渗性泡沫混凝土作为轻质基础,上面覆以砾石或人造草皮,作为运动场用。泡沫混凝土的密度为800-900kg/m³此类运动场可进行曲棍球,足球及网球活动。或者在泡沫混凝土上盖上一层厚的多孔沥青层及塑料层,则可作田径跑道用。
(3)、作夹芯构件。在预制钢筋混凝土构件中可采用泡沫混凝土作为内芯,使其具有轻质高强隔热的良好性能。通常采用密度为400 - 600kg/m³的泡沫混凝土。
(4)、管线回填。地下废弃的油柜、管线(内装粗油、化学品)、 污水管及其他空穴容易导致火灾或塌方,采用泡沫混凝土回填可解决这些后患,费用也少。泡沫混凝土采用的密度取决于管子的直径及地下水位,一般为600-1100kg/m³。
(5)、贫混凝土填层。由于使用可弯曲的软管,泡沫混凝土具有很大的工作度及适应性,因此它经常用于贫混凝土填层。如对隔热性要求不很高,采用密度为1200kg/m³左右的贫混凝土填层,平均厚度为;如对隔热性要求很高,则采用密度为500kg/m³的贫混凝土填层,平均厚度为 。
(6)、屋面边坡。泡沫混凝土用于屋面边坡,具有重量轻、 施工速度快、价格低廉等优点。坡度一般为10mm/m.厚度为,采用密度为800 - 1200kg/m³的泡沫混凝土。
(7)、储罐底脚的支撑。将泡沫混凝土浇阶在钢储罐(内装粗油、化学品)底脚的底部,必要时也可形成一凸形地基,这样可确保整个箱底的支撑在焊接时年处于最佳应力状态,这一连续的支撑可使储罐采用薄板箱底。同时凸形地基也易于清洁。泡沫混凝土的使用密度为800-1000kgm³。
(8)、用于园林绿化。将泡沫混凝土做成容重在600-1000kg/m³,可用于园林假山,垃圾箱,桌凳等。
(9)、国防(现代战争是用信息和先进机动器械为攻击工具),该发泡水泥能用在被敌方轰炸破坏的军事工程如机场,重要交通公路等实行立即抢修,用我们的设备及工艺能把敌方破坏的工程迅速修复,实验得来的结果是修复后10分钟即能用于飞机起降,战车通过。
(10)、其他。泡沫混凝土也可用于防火墙的绝缘填充,隔声楼面填充、隧道衬管回填;以及供电、水管线的隔离等方面。
工艺流程:
检验水泥、砂子、发泡剂质量→配合比试验→技术交底→准备机具设备→基底清理→找标高→搅拌、浇筑混凝土→找平、压光→养护→检查验收。
1、基底处理:把基底垃圾清理干净,并在浇筑混凝土前要洒水湿润。
2、找标高:根据水平标准线和设计厚度,在四周墙、柱子上弹出面层的上平标高控制线。
3、混凝土搅拌:混凝土的配合比应根据设计要求通过试验确定。投料必须严格过磅,精确控制配合比,每盘投料顺序为水泥→砂子→发泡剂→水。
4、按规定留设试块。
5、铺设:铺设前应将基底湿润,并在基底上刷一道素水泥浆或界面结合剂,将搅拌均匀的混凝土,从房间内退着往外铺设,在振捣或滚压时低洼处应用混凝土补平。
6、找平、压光:当面层灰面吸水后,用木抹子用力搓打、抹平。
第一遍抹压:用铁抹子轻轻抹压一遍直到出浆为止;
第二遍抹压:当面层砂浆初凝后,用铁抹子把凹坑、砂眼填实抹平,注意不得漏压;
第三遍抹压:当面层砂浆终凝前,用铁抹子用力抹压,把所有抹纹压平压光,达到面层表面密实光洁。
7、养护:应在施工完成后24小时左右覆盖和洒水养护,每天不少于2次,严禁上人,养护期不得少于7天。
关于发泡混凝土小编就为你介绍到这了,我们的网站“土巴兔装修网”会带来更多实用的知识。
建筑工程中泡沫混凝土的应用要点分析
好的泡沫混凝土制品,必须具有良好的气孔结构,浅析建筑工程中泡沫混凝土的应用要点是什么?
一、泡沫混凝土的结构特点
泡沫混凝土的强度受气孔结构及形状的影响较大。泡沫混凝土的气孔率主要取决于泡沫的加人量,这也就决定了泡沫混凝土的体积密度。泡沫混凝土的强度同样服从于孔隙率理论。孔隙率越大,体积密度越小,强度也就越低。如果保持孔隙率不变,改变气孔的大小,也可以改变泡沫混凝土的强度。在工艺条件许可时,尽量减小气孔的尺寸,将可以提高泡沫混凝土强度。如果将气孔与孔间壁中的毛细孔、胶凝孔一起计算孔隙率,泡沫混凝土的总孔隙率可达70%。有人者认为,如果保持孔隙不变,减少气孔含量,增大毛细孔含量,同样可以提高泡沫混凝土的强度。气孔的形状因生产工艺条件不同而分为封闭的圆孔(或多面体孔)、没有完全封闭的孔和完全贯通的孔三类。其中,第一种孔对强度等物理力学性能的不利影响最小,而第三类影响最大。
总之,好的泡沫混凝土制品,必须具有良好的气孔结构,要想获得良好的气孔结构又必须通过合理的配料,合理的参数,使料浆的气泡稳定与稠化相适应。由于泡沫混凝土原料的多样性,在实际生产中会出现不同的情况,我们可通过大量的实践,形成适合各自条件的技术,从而提高产品质量。
二、泡沫混凝土的特性
1、轻质。由于泡沫混凝土的密度较小、孔隙率大,在建筑工程中,一般所用的泡沫混凝土的密度等级为300-1200kg/m3。与普通的混凝土以及其他建筑材料相比,泡沫混凝土的密度相对较小。另外,在建筑物的内、外结构墙体、屋面找坡层和楼面垫层等采用泡沫混凝土可以将建筑自重降低25% 左右,甚至40%。
2、保温隔热性能好。由于泡沫混凝土中含有大量封闭的细小孔隙,因此具有良好的热工性能,即良好的保温隔热性能,这是普通混凝土所不具备的。通常密度等级在300-1200kg/m3范围的泡沫混凝土,导热系数在~(m·K)之间。采用泡沫混凝土作为建筑物墙体及屋面材料,具有良好的节能效果。
3、隔音耐火性能好。泡沫混凝土属多孔材料,因此它也是一种良好的隔音材料,在建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层。泡沫混凝土是无机材料,不会燃烧,从而具有良好的耐火性,在建筑物上使用,可提高建筑物的防火性能。
4、整体性能好。可现场浇注施工,与主体工程结合紧密。
5、低弹减震性好。泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量,从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。
6、防水性能强及耐久性能好。现浇泡沫混凝土吸水率较低,相对独立的封闭气泡及良好的整体性,使其具有一定的防水性能。同时它与主体工程寿命相同。
7、生产加工方便及施工方便。泡沫混凝土不但能在厂内生产成各种各样的制品,而且还能现场施工,直接现浇成屋面、地面和墙体。另外,只需使用水泥发泡机可实现自动化作业,可泵送实现垂直高度200米的远距离输送,工作量为150~300立方/工作日。
8、环保性能好。泡沫混凝土所需原料为水泥和发泡剂,发泡剂为中性,不含苯、甲醛等有害物质,避免了环境污染和消防隐患。
三、泡沫混凝土在建筑工程中的应用要点
1、保温隔热楼面、屋面。在进行楼面和屋面施工时,泡沫混凝土作为楼面、屋面的保温隔热材料具有两种形式,具体如下:(1)现浇保温材料。采用泡沫混凝土对楼面垫层、屋面找坡层等进行现浇作业。(2)制品类保温材料。主要具有泡沫混凝土砌块和泡沫石膏砌块两种。
2、轻质墙板。对于传统的建筑物来说,通常将GRC轻质墙板材料当作隔墙使用,由于GRC轻质墙板材料的价格相对较高,如果大量地进行使用,会导致建筑物施工成本不断地增加。为了使建筑的成本得到有效的降低,就需要选择制作成本较低的墙板进行建筑施工。另外,按照泡沫混凝土的制作工艺可以生产出轻质墙板,这样以来可以使建筑材料的生产成本得到了有效地减少,在一定程度上大大地提高了施工的速度,并是施工工期得到了缩短,以此使工程施工更加的便捷。
3、砌块。在建筑工程施工中,所采用的泡沫混凝土砌块是由泡沫混凝土制作而成的,并在建筑墙体结构中得到了广泛的应用。由于泡沫混凝土研究工作得到了进一步的发展,从而使泡沫混凝土砌块得到了长远的发展,在城市公共、民用建设中得到了普遍的`应用。对于泡沫混凝土砌块来说,主要将水泥、粉煤灰作为胶凝材料进行使用,所制成的泡沫混凝土砌块不仅可以作为非承重墙的墙体材料进行使用,还可以作为屋面保温材料进行使用,从而实现节能环保的效果。
4、补偿地基。由于建筑物各个部位的重量不同,采用泡沫混凝土进行建筑工程施工时,会导致不同沉降差的产生。为了使建筑物的沉降得到有效的降低,采用软材料对建筑物重量较小部分进行基础的填充,以此补偿地基,这样就可以使各个部分的沉降差得到一定的缩小。由于泡沫混凝土的密度较小,并且建筑材料较轻,在满足强度的条件下可以确保地基与设计的标准相符合。由于泡沫混凝土的压缩性较好,在很大程度上使补偿地基材料与施工的标准要求相符合。
四、泡沫混凝土施工质量的质量措施
1、按照施工设计的标准要求进行混凝土发泡剂的配比,根据生产工艺进行发泡剂浆体的配制。
2、泡沫混凝土型号的选用,必须符合施工设计的标准要求。首先在搅拌机中加入定量的水,然后将称量好的水泥和粉煤放入搅拌机内进行搅拌,同时确保搅拌的时间不低于3min。
3、对于基层的处理,当进行泡沫混凝土浇筑施工前,必须清扫干净基层钢筋混凝土板面,然后进行洒水,确保其湿润性。
4、在水泥、粉煤灰混合浆体中加入配制好的发泡剂进行搅拌,确保搅拌的时间在6min左右,等到浆料满足均质化的要求时,方可进行泵送浇筑作业。
5、找坡线必须按照设计找坡的要求进行设定,再加上保温层的厚度,泡沫混凝土进行一次性浇筑。一般情况下,可以采用分区逐片浇筑的方法进行屋面施工,对于施工面的分割,可以使用模板将其分为多个小片进行逐片施工作业。当泡沫混凝土浇筑的高度达到标定的高度后,可以使用尺杆进行刮平,在泡沫混凝土终凝前后,应将分割模板及时地取出。当完成施工作业12—14h后,需要进行保湿养护,并确保养护的时间大于72h。
6、当泡沫混凝土符合施工要求的强度后,可以使用嵌缝材料进行原模板分隔缝的填充。
7、对于泡沫混凝土浇筑后的处理。当泡沫混凝土浇筑施工完成后,应对浆体下沉速度和高度加以注意观察,采取及时促凝措施,并对其进行详细地记录,从而为下次配料的改进提供参考依据。当有塌陷等事故的发生时,必须及时地进行补充浇筑作业。
结束语
由于泡沫混凝土具有施工成本较低、保温隔热性能好、吸水性强以及耐热隔音效果好等优点,在我国建筑工程施工中得到了广泛的应用,从而提高了整个建筑工程的质量,实现了我国节能环保的理念,促进了我国的可持续发展。
【摘要】随着现代的社会发展,保护环境也日益的成为全球的话题,今天,小若在这里向大家介绍的则是一种用于屋面节能环保型的发泡混凝土的施工工艺以及其保护措施。
一、发泡混凝土施工工艺原理
在混凝土的搅拌的过程中,不断地加入由发泡剂水溶液而形成的泡沫,在进行的搅拌的过程中,不断地引入空气利用空压设备。在混凝土中,通过空气和泡沫剂,形成无数均匀的独立封闭的气孔,气孔率达到80%,而抗压的强度达到,经过养护形成的轻质的混凝土便可达到这两点。这是因为混凝土充满了独立的小气孔,因此隔热、保温的效果比较的明显。
二、发泡混凝土施工条件
1、屋面结构层施工安装完毕并验收合格包括各种设施基础、预埋管件等
2、排水沟、控制线经测定管沟、标高控制点、各种高差等测定完毕,并且验收合格
3、平整、干净保持屋面结构
三、发泡混凝土施工工艺
1、处理基层:清理干净基层,并且要洒水湿润在进行浇筑混凝土之前。
2、找出标高:在四周的墙上、柱子,根据设计厚度和水平标准线弹出面层的上的平标高控制线。
3、搅拌混凝土:混凝土的混合比可通过实验确定根据设计要求,投料要精确的控制混合比,必须严格过磅,水泥→砂子→发泡剂→水每盘料的投放应按照这样的顺序。
4、留设试块按规定
5、铺设:铺设之前湿润基地,刷一道素水泥浆或者界面结合剂在基地上,从房间内退着往外铺设,把搅拌均匀的混凝土,用混凝土填补在振捣或者滚压时的低洼处。
6、压光、找平:用木抹子用力的搓打、抹平,在面层灰面进行吸水之后。
抹压第一遍:用铁抹子压一遍直到出浆即可
抹压第二遍:注意不得漏压,用铁抹子把凹坑、砂岩抹平填实,在面层砂浆初凝后即可进行
抹压第三遍:用铁抹子用力的抹压,当面层砂浆终凝前,把所有的抹纹压平压光,至到面层表面密实光洁。
7、养护:严禁行走,在施工完成24小时之后每天不少于两次,对其进行洒水养护和左右的覆盖,不得少于七天的养护。
四、发泡混凝土施工安全措施
1、采取遮盖、洒水、封闭冲洗等必要的措施,以避免在运输、堆放、施工的过程中扬尘、沾带、遗撒等的现象的出现。
2、安装固定牢固垂直运输管道,一避免滑落伤人的情况的发生。
3、运输、机械使用的废气、施工所用的车辆,噪声都应符合环保的要求。
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谈谈公路工程施工中泡沫混凝土的应用
导语:公路工程改造的工程量较大,尤其是在一些居民数量庞大的城市中,由于其整个施工路段空间狭小,周边行驶车辆以及行人非常多,对整个施工区域的机械使用情况以及材料运输都有较高的要求。
1引言
泡沫混凝土是近年来新出现的建筑工程材料,被大量应用在公路建设过程中。该种材料不仅具有良好的隔热保温性能,同时还具备材料轻、抗震性能好等优势,在进行高填方施工时,具有绝对的优势。由于其良好的综合性能,以及能大大地起到缓解地基压力的作用,有效降低地基差异性沉降,更好的缓解来自于公路表面的冲击力。因而,在公路软路基施工、扩宽以及高寒地区应用最为广泛[1]。
2泡沫混凝土的概念及其基本性能
泡沫混凝土形成的关键设备是发泡系统,用机械的方式将发泡与水泥砂浆均匀拌和,再使用发泡机泵,将所有材料输送至现场进行浇筑,或使用成型工具进行成型处理,然后经过自然环境的养护,形成具有较多封闭气孔的轻质保温性材料。通过与传统水泥的比较,泡沫混凝土的综合性能较为突出,具有不少优点和良好性能。
1)成本较低。从材料的成本与使用量来看,泡沫混泥土在施工过程中,能更好的符合工程质量要求,并且还能根据成型模具的形状制作各种施工用材,该技术技术较成熟,能够完全进行自动化生产和施工,且能有效的节约能源以及人力、物力;从施工成本来看,其成本非常低,200~300kg/m3的平均成本在100元左右,所以,受到广大施工单位的青睐[2]。
2)具有良好的保温、隔热效果。其整体性能指标非常好,比其他混凝土的质量都轻,密度也比较小,施工中可以与其他混凝土进行互换;同时,泡沫混凝土的隔热性能非常好,密度等级在300~1200kg/m3,导热系数为~(m•K),约比普通混凝土高10~20倍,因此,具有非常良好的节能性能[3]。另外,此种材料具有非常好的耐火性能,且其性质属于无机材料,使用年限非常长,可以提高工程的整体保温能力。
3)具备良好的抗震性。无论是从结构还是受力变化而言,该种材料的负荷能力非常强,对路基的冲击力比较大,由于泡沫混凝土是一种软性材料,所以其承受能力比较强,能够承受较多来自地面的冲击力。4)制作过程节能环保。泡沫混凝土制作过程主要应用的是发泡剂和水泥,大大地减少水泥使用量,发泡剂不含对环境有害的物质,所以对环境的影响非常小,经济效益和环保效益都能实现。
3泡沬混凝土的质量控制
原材料质量控制
在公路施工过程中,必须对原材料采取严格控制,不但要保证水泥材料与外添加剂产品符合施工要求,同时原材料还必须满足泡沫混泥土的流动性、抗压强度、稳定性等特点。
发泡剂的性能要求
在施工过程中,泡沫混泥土产生的气泡必须均匀、细密,发泡率需要>20%,稀释率需要满足40%,同时,必须控制产生的气泡不能相通,要具备独立性。
施工工艺的控制
在建模阶段,如果泡沫混泥土模板出现水平差或倾斜度,需要对其进行调整,要保证其水平率能够满足设计标准,保证模板工程具备平整性、稳定性。
注重浇筑养护
在泡沫混泥土浇筑的过程中,需控制出料口与浇筑面的平衡性;施工过程中混泥土在初凝之前,需要完成浇筑施工,在该阶段的浇筑层终凝后,方可进行下层浇筑;在顶层浇筑施工完毕后,需要采用养生塑料膜进行覆盖养生,养生时间5h左右;如果在浇筑过程中遇到雷雨天气,需要采取避雨措施,保证混凝土不受到雨水的影响。
4泡沫混凝土的应用研究
公路拓宽中的应用
公路工程改造的工程量较大,尤其是在一些居民数量庞大的城市中,由于其整个施工路段空间狭小,周边行驶车辆以及行人非常多,对整个施工区域的机械使用情况以及材料运输都有较高的要求。如果要想实现公路施工中最小变形量,必须要从施工技术以及材料入手进行分析,将各个环节有效进行衔接。由于泡沫混凝土具有非常好的自立性,在固化完成后,便可以直接用于现场浇筑施工,其临空测压为零,因此其在公路扩宽工程中有着非常重要的'作用。公路施工过程中,在对路基、路堤以及挡土进行施工,这些结构都对临空测压有着非常高的要求,而泡沫混凝土的主要优势在于能够防止,由于公路路基变形而造成的冲击力较大的情况,与此同时,对公路周边建筑物造成最小的冲击。比如,某道路进行施工时,扩宽宽度为10m,高度为4m,延长线为450m,如果施工中使用泡沫混凝土进行扩宽,能够有效的提高施工速度,保证工期的前提下有效降低施工成本,从而提高整个施工的效果。具体应用主要有:1)路基开挖施工时,要将原路基台阶一次性挖除,下台阶的高度应该在1m左右,上台阶在2m左右,两边边坡开挖在2m左右,在保证整个施工路段质量的同时,降低二次挖掘时,造成施工材料的损害。2)雨天时,必须对上台阶进行覆盖处理。进行扩宽施工时,通常使用车载式或者固定式进行施工,如果道路非常宽,则一般选择的是车载式,才能够保证泡沫混凝土能够快速施工;对材料配合比,必须根据工程的实际要求,从浇筑的性能角度出发,不断优化材料性能,保证最终的浇筑效果符合实际要求。
回填灌浆工程中的应用
泡沫混凝土的材料强度在~之间,满足固化自立的同时,还能有效发挥出其支护的能力,尤其是在山区或者隧道施工时,由于挖掘会造成较为严重的边坡支护问题,使用此种材料进行施工时,能够有效防止山体由于变形造成的塌方,稳定性极高,且非常环保。比如在进行地下水连接工程中,必须要对施工区域的山体进行支护,通常会使用1200kg/m3的泡沫混凝土,同时使用普通运输机械进行材料的输送,距离必须要保证250m,回填距离必须保证40m以上[4]。从施工结果检测数据来看,如果施工过程必须要穿过非常长的管道,可以对接缝处进行有效的回填,并且保证回填符合质量要求,回填部分抗压强度必须保证以上,保证工程质量符合标准。同时在进行回填施工时,由于回填的速度非常快,所以必须要保证材料的密实度,为以后施工提供便利,同时还能降低整个工程成本,能实现较大的经济效益。
在软基路堤中的应用
在公路施工过程中,只有提升路基的性能,才能够有效的防止桥头跳车现象的出现。以某桥施工现场为例,由于其紧邻河道,地基下部含水量较高,压缩性良好,能够满足软地基的强度部分非常少,渗透性能也比较差,所以,在施工中必须对匝道处进行优化施工,避免出现较大程度的沉降。如果使用泡沫混凝土进行施工,则能有效增强桥的负荷能力,提升整个桥体的质量,避免桥基间因出现较大程度的沉降现象而出现跳车问题。
在地下连续通道中的应用
在某地下公路施工中,由于采用的是明挖施工方式,挖掘深度必须要保证在以上,并且地形条件非常复杂,对施工区域周边建筑造成很大影响,横向宽度高达,通道覆盖超过7m,并且还需设置应急通道。经过对工程结构以及承载力的综合分析,为了实现整体通过性,也避免对周边建筑的影响,所以设计中规定顶板的承载力不大于80kPa,即需符合4m覆土要求[5]。基于工程实际情况,选择符合要求的施工材料,通常会选择陶粒混凝土、EPS或者轻质水泥,经过反复比对最终选择泡沫混凝土进行施工,才能实现经济效益合格环保效益。
5结语
总之,泡沫混凝土在公路建设中使用范围非常广,不仅因为其造价低,更重要的是其具有非常好的性能,能够最大限度地满足工程各方面的要求。
【参考文献】
【1】管连众,朱益军,许家培.轻质泡沫混凝土在傍河路堤拓宽工程中的应用[J].山西建筑,2016(16):59-61.
【2】袁克阔.高强防寒保温泡沫混凝土研制与工程应用[J].冰川冻土,2016(2):39-41.
【3】杨海林.泡沫混凝土技术在公路建设中的应用[J].中国公路,2016(13):139-130.
【4】徐建坤,朱益军,王浩.浅谈泡沫混凝土在公路工程中的应用[J].浙江建筑,2015(6):29-31.
【5】豆前线.泡沫混凝土在桥头工程中的应用[J].科技与企业,2015(11):290-291.
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资料分析是指用适当的统计分析方法对收集来的大量资料进行分析,提取有用资讯和形成结论而对资料加以详细研究和概括总结的过程。这一过程也是质量管理体系的支援过程。在实用中,资料分析可帮助人们作出判断,以便采取适当行动。以下是我为大家精心准备的:资料分析在混凝土配合比设计中的应用探究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
资料分析在混凝土配合比设计中的应用探究全文如下:
混凝土是全世界范围应用最为广泛的建筑材料。在混凝土诞生的一百多年中,无数科研工作者、工程实践者付诸大量的心血探索混凝土的奥秘。但是由于混凝土是一种从细观到巨集观都是高度非均质的多项复杂体系,在科学实践中存在众多问题。
混凝土配合比设计的研究对于混凝土生产企业优化工艺、降低成本有着重要意义,为此全世界范围内的学者都给出过不同的研究方法。但是现行的配合比设计方法仍存在较多问题亟待解决。究其原因主要是有关混凝土材料的基础理论性研究不足,导致现行的众多的配合比设计方法均不能以材料科学: 组成、结构与效能的科学方法来阐述混凝土的内在问题。
我们可以对国内外几种配合比设计方法进行简单的评价: 美国ACI 方法: 其优点在于简单易行,通过查表即可得出配合比,但是各个引数的选择理论依据不强,对于材料性状变化的敏感性差,是经验性配合比设计方法最为典型的案例。而英国BRE 方法,相比美国ACI 方法引数选择相似,但是其选择依据考虑的因素更多,缺点也比较明显,仍是图表选择的形式,可能导致普适性较差。法国Dreux 方法的优点在于各个引数考虑细致。但是,Dreux 级配曲线可能有一定局限性。法国 de. larrad 则在理论上更胜一筹,以物理模型和数学模型建立的设计方法。而我国现行的配合比设计方法更注重的是经验性设计。应该注意到,这样的配合比设计方法理论基础相对薄弱,经验性选择居多,并且计算结果偏差很大。具体表现在,强度公式引起的误差波动,其次用水量与砂率的选择依据也并不充分。
近年来,随着“人工神经网路”等资料分析方法研究的兴起,越来越多的人开始尝试用资料探勘与分析的方法来进行混凝土配合比的设计与优化。比如人工神经网路方法就具有非线性处理能力强、不需要明确的函式关系式等特点。一个三层BP 神经网路可以以任意精度近似任何连续函式。甚至有研究指出采用人工神经网路技术进行混凝土配合比设计,具有适应性强、准确有效的优点,是进行多组分混凝土配合比设计的一种切实可行的方法。
本文针对混凝土配合比设计的研究工作已经取得的进展,阐明混凝土配合比设计所存在的问题,分析并讨论资料分析在混凝土配合比设计中的地位与意义,为混凝土配合比设计的进一步研究与工程实践提供一定的参考价值。
1 资料分析与混凝土配合比设计
1. 1 人工神经网路
1. 1. 1 人工神经网路技术简介通常意义上的BP人工神经网路是以输入单元为自变数、输出单元为因变数、网路单元间的连线权值为调整参量,按最小误差原则逐步反馈修正而使网路达到最佳模拟状态的一种数学演算法,即误差反传误差反向传播演算法的学习过程,由资讯的正向传播和误差的反向传播两个过程组成。输入层各神经元负责接收来自外界的输入资讯,并传递给中间层各神经元; 中间层是内部资讯处理层,负责资讯变换,根据资讯变化能力的需求,中间层可以设计为单隐层或者多隐层结构; 最后一个隐层传递到输出层各神经元的资讯,经进一步处理后,完成一次学习的正向传播处理过程,由输出层向外界输出资讯处理结果。
当实际输出与期望输出不符时,进入误差的反向传播阶段。误差通过输出层,按误差梯度下降的方式修正各层权值,向隐层、输入层逐层反传。周而复始的资讯正向传播和误差反向传播过程,是各层权值不断调整的过程,也是神经网路学习训练的过程,此过程一直进行到网路输出的误差减少到可以接受的程度,或者预先设定的学习次数为止。
1. 1. 2 在混凝土配合比设计中的应用人工神经网路的特点是非线性处理能力强、不需要明确的函式关系式等,正是因为这些优点,人工神经网路技术慢慢渗透到了各行各业当中且有着非常广泛的应用。理论上讲,一般的三层BP 神经网路可以以任意精度近似任何连续函式。有科学研究指出,采用人工神经网路技术进行混凝土配合比设计,具有适应性强、准确有效的优点,是进行多组分混凝土配合比设计的一种切实可行的方法。刘国华等人曾以BP 网路表达的混凝土效能——配合比关系作为约束条件,以成本函式作为目标条件,采用Monte - Carlo 随机试验法建立直接优化设计模型,并对网路输入输出单元的选择和预测结果稳定性进行较深入的探讨,最终开发出了实用软体。
1. 1. 3 应用例项
用BP 人工神经网路技术建立一个混凝土配合比设计的预测模型,首先必须能够让输入单元反映出影响混凝土最终效能的各个因素,且输出单元要包括所设计混凝土的各项效能指标。因此输入单元主要包括各种原材料的用量和混凝土制作工艺,主要有以下几种: 胶凝材料水泥的品种、强度、初终凝时间; 砂的用量与细度模数; 石子的用量、颗粒级配和最大、最小粒径;矿物掺合料如膨润土、粘土、粉煤灰、矿渣、矿粉等的用量; 用水量; 外加剂 主要指减水剂用量及其减水率 。对于混凝土的制作工艺,主要是指其拌合方式,因为不同的拌合方式成本不同,得到的混凝土效能也有差异。而输出单元主要包括混凝土强度、流动度与和易性,其他各项效能因一般情况暂不要求顾不做考虑。
为了提高模型在实际运算中的效率,可根据不同要求对输入输出单元做适当取舍。将输入单元中原材料的影响分为用量与质量指标两类。对于原材料的用量,由于在具体工程中某些材料如矿物掺合料等不会被采用,因此可以忽略; 质量指标往往对于同一工程而言,同产地原材料效能变化不大,在计算中可视为常值不予考虑。如果样本中原材料种类过多,包含了预设输入单元以外的原材料,则视作无效样本,不予采用; 但当样本中原材料种类少于网路单元中原材料的种类时,此类样本中未使用的原材料用量可以以0 代替。当然,如果试验得到的混凝土效能种类少于网路输出单元的效能种类,则视为无效样本。
1. 2 模糊聚类分析
1. 2. 1 模糊聚类分析简介模糊聚类分析是用数学方法研究和处理所要研究物件的分类问题,即用数学定量地确定分析物件之间在性质、特征等方面的亲疏关系和相似性,从而实现对事物客观地分型划类的数学方法。它是一种非常有效的分类手段,广泛地应用于天气预报、地震预测、地质勘探、环境保护以及影象语言识别等领域之中; 但是模糊 *** 论不同于普通的 *** 论,它是一种全新的理论,因而理解起来需要作一下思维的变换。而聚类分析是数理统计中的一种多元分析方法,它是用数学方法定量地确定样本的亲疏关系,从而客观地进行型别的划分。在客观世界中,事物之间的界限有确切的亦有模糊的。
当分类要求涉及事物之间的模糊界限时,需运用模糊聚类分析方法。通常把被聚类的事物称为样本,将被聚类的一组事物称为样本集。模糊聚类分析有两种基本方法: 系统聚类法和逐步聚类法。聚类分析是用数学方法研究和处理所要研究物件的分类问题,即用数学定量地确定分析物件之间在性质、特征等方面的亲疏关系和相似性,从而实现对事物客观地分型划类的数学方法。用模糊聚类分析事物更加的灵活,客观和计算简便。
1. 2. 2 在混凝土配合比设计中的应用模糊聚类分析在混凝土配合比设计中的应用主要是采用基于模糊等价关系的动态聚类法,其计算过程主要是样本与聚类指标的选择、资料标准化、计算模糊相似关系、确定模糊等价关系和聚类,模糊聚类分析的结论并不表征物件绝对属于某一类,而是以清晰的阈值表征物件在一定程度上相对属于某一类。模糊聚类分析与BP 人工神经网路结合进行预测比单纯的模糊预测精度要高,所需的训练次数要少,而且预测效果要好。这是因为通过模糊聚类分析可以预先将各个模式分成若干类别,而如果单纯地通过隶属度进行预测计算则无法充分利用各个模式间存在的相容相斥关系,这样将会导致可利用的资讯不完整。
相反。如果能够很好地配合BP 人工神经网路的资讯处理机制,则可以充分增强神经网路的分类能力。除此之外,还可以使各个模式间的相容相斥资讯得以利用,预测精度会相应提高。模糊聚类由于可以从量上把握研究体系中的复杂和模糊不确定的关系,因此在混凝土配合比设计中应用模糊聚类方法可以解决那些往往无法定量讨论的问题。模糊聚类还可以通过对混凝土配合比基础理论的修正,来侧面优化通过人工神经网路建立的混凝土配合比设计系统。周双喜曾以钢渣粉、粉煤灰、矿渣粉、烧黏土等作为试验物件,把掺加不同掺合料胶砂的3d与28d 抗压、抗折强度作为样品的指标,通过模糊聚类分析了掺合料的活性,并由此避免了凭经验选择所带来的主观片面性。
李敏等人采用抗压强度损伤系数、外观损伤系数和耐久度损伤系数为一级评价指标,以爆裂度、裂缝宽度为二级指标,确定了评价因子的权重,建立了评价计算模型,实现了无损伤快速的对高强混凝土受火后的综合评价。田华等人指出通过选取两类指标: 最简单直观的水灰比、矿物掺合料用量、砂率、水泥强度、混凝土外加剂用量和骨料最大粒径或者体现混凝土强度、工作性、耐久性和经济性的抗压强度、坍落度、抗渗性和原材料,将模糊聚类分析法用于混凝土质量控制中可改进传统混凝土质量评定结果的不客观性。赵运德等人以人力、机械、材料、方法和环境为指标采用模糊聚类分析法,建立了一种快捷方便的混凝土质量评估模型,可预测混凝土质量评价中的影响因素,以确保工程质量的合格。
1. 3 灰色关联分析
1. 3. 1 灰色关联分析简介灰色关联分析方法是根据各个因素之间发展趋势的相似相异程度 灰色关联度 作为衡量因素间关联程度的一种方法。灰色关联分析的基本原理是考察各行因素之间微观或巨集观的几何接近,以分析和确定各因素之间的影响程度或若干个子因素对主因素的贡献程度。灰色系统理论实际上提出了对各子系统进行灰色关联分析的概念,该理论企图通过一定的方法来寻求系统中各子系统 或因素 之间的数值关系。也正因为此,灰色关联度分析对于任意一个系统的发展变化态势都提供了数量化的度量。关联度是针对于两个系统之间的因素中随时间或不同物件而变化的关联性大小的量度。在系统发展过程当中,若两个因素变化的趋势具有一致性 同步变化程度高 ,则可以说二者关联程度大,因此可以得出在某个包含多种因素的系统中具体的某个因素是属于主要的、次要的还是影响比较小的。
1. 3. 2 在混凝土配合比设计中的应用
混凝土是一种可用于多种环境下的非均质材料,其效能受多种因素的影响,而应用灰色关联理论可以将混凝土多个影响因素的“影响力”进行量化、排序,不仅使人们在理论上更好的认识混凝土,而且有助于混凝土配合比设计方法在理论层面上的完善。冯庆革等人曾借助灰色关联理论计算出养护龄期为7、28d 的混凝土抗压和抗拉强度与10nm ~ 20nm 范围的孔关联度最大, 91d 时与大于400nm 的孔关联度最大。梁本亮的结论与按照单因素敏感性分析方法得出的结果一致,即应用灰色关联建立了氯离子浓度、水灰比、环境溼度和构件表面氯离子浓度与氯离子侵蚀寿命之间的关联度,得出混凝土结构氯离子侵蚀寿命影响因子敏感度中,以构件表面氯离子浓度为最高,其次是氯离子浓度和环境溼度,水灰比敏感度最低。
张永娟等人通过灰色关联理论分别分析了钢渣粉和矿粉颗粒与混凝土强度之间的关系,指出要想提高钢渣粉颗粒群的反应活性,应增加粒径为5μm ~ 30μm,尤其是粒径为5μm ~ 10μm 的颗粒含量,而矿渣粉则是0 ~20 μm范围内的颗粒对混凝土强度有积极作用。席峰等人通过分析聚苯乙烯泡沫混凝土的原材料用量与混凝土强度和密度的关联度,指出在密度不变的情况下,水灰比的改变和减水剂的使用对混凝土强度影响最大; 而在强度不变的情况下,砂石和EPS 的含量是影响密度的主要因素。
C. Y. Chang和他的团队曾将灰色关联和赋权技术结合起来确定了应用再生骨料生产混凝土的最佳引数。冯庆革等人通过灰色关联分析法计算出养护龄期为7、28d 的混凝土抗拉、抗压强度与10nm ~ 20nm 范围的孔关联度最大,91d时与大于400nm 的孔关联度最大。罗洵利用灰色关联法,分析了胶凝材料用量、水胶比、磨细矿渣掺量、矽灰掺量与混凝土坍落度和28d 强度的关联度,得出胶凝材料的用量对混凝土强度和流动性的影响最大的结论。袁晓露的团队还通过灰色关联法分析了水泥矿物组成与韧性间的主次相关性。陈志江等人利用灰色关联分析法得到了各个因素对混凝土碳化深度的影响,按照大小依次排序为: 水灰比、相对溼度、水泥用量、碳化时间。
2 总结
1 采用人工神经网路技术进行混凝土配合比设计,具有适应性强、准确有效的优点,是进行多组分混凝土配合比设计的一种切实可行的方法。
2 模糊聚类分析与BP 人工神经网路结合进行预测比单纯的模糊预测精度要高,所需的训练次数要少,而且预测效果要好。
3 灰色关联理论可以将混凝土多个影响因素的“影响力”进行量化、排序,不仅使人们在理论上更好的认识混凝土,而且有助于混凝土配合比设计方法在理论层面上的完善。