智能混凝土精选(九篇)

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第1篇：智能混凝土范文

关键词：智能 混凝土 研究 发展

随着现代材料科学的不断进步，作为最主要的建筑材料之一的混凝土已逐渐向高强、高性能、多功能和智能化发展。用它建造的混凝土结构也趋于大型化和复杂化。然而混凝土结构在使用过程中由于受环境荷载作用。疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的影响，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发事故。为了有效地避免突发事故的发生，延长结构的使用寿命，必须对此类结构进行实时的“健康”监测，并及时进行修复。现有的无损检测方法，如声波检测X射线及C扫描等，只能定性检测，而不能定量、数据化处理，更主要的是不能实现实时监测。因而对结构内部状态的监测和损伤估计还比较困难，甚至是不可能的。传统的混凝土结构的维修方式主要是在损伤部位进行外部的加固，而对损伤的原结构进行维修比较困难，尤其是对结构内部的损伤修复更是非常困难。随着现代社会向智能化的发展，这种停留在被动和计划模式的检测与修复方式已不能适应现代多功能和智能建筑对混凝土材料提出的要求。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、恢复的智能混凝土已成为结构一功能（智能）一体化的发展趋势[1]

1智能混凝土的定义和发展历史

智能材料，指的是“能感知环境条件，做出相应行动”的材料。它能模仿生命系统，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。灵敏和恰当的响应，并具有自我诊断、自我调节、自我修复和预报寿命等功能。智能混凝土是在混凝土原有组分基础上复合智能型组分，使混凝土具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能材料。根据这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤，满足结构自我安全检测需要，防止混凝土结构潜在脆性破坏，并能根据检测结果自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和记忆、自适应。自修复等多种功能的综合，缺一不可，以目前的科技水平制备完善的智能混凝土材料还相当困难。但近年来损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现；为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。

1.1损伤自诊断混凝土

自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。普通的混凝土材料本身不具有自感应功能，但在混凝土基材中复合部分其它材料组分使混凝土本身具备本征自感应功能。目前常用的材料组分有：聚合类、碳类、金属类和光纤。其中最常用的是碳类、金属类和光纤。下面主要介绍2种当前研究比较热门的损伤自诊断混凝土。

1.1.1碳纤维智能混凝土

碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。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，可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能。通过观测，发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段，其电阻变化率随内部应力线性增加，当接近构件的极限荷载时，电阻逐渐增大，预示构件即将破坏。而基准水泥基材料的导电性几乎无变化，直到临近破坏时，电阻变化率剧烈增大，反映了混凝土内部的应力一应变关系。根据纤维混凝土的这一特性，通过测试碳纤维混凝土所处的工作状态，可以实现对结构工作状态的在线监测[2].在入碳纤维的损伤自诊断混凝土中，碳纤维混凝土本身就是传感器，可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。试验发现，在水泥浆中掺加适量的碳纤维作为应变传感器，它的灵敏度远远高于一般的电阻应变片。在疲劳试验中还发现，无论在拉伸或是压缩状态下，碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数发生不可逆的降低。因此，可以应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测。通过标定这种自感应混凝土，研究人员决定阻抗和载重之间的关系，由此可确定以自感应混凝土修筑的公路上的车辆方位、载重和速度等参数，为交通管理的智能化提供材料基础。

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（Seebeck效应）。试验表明，在最高温度为70℃，最大温差为15℃的范围内，温差电动势（E）与温差t之间具有良好稳定的线性关系。当碳纤维掺量达到一临界值时，其温差电动势率有极大值，且敏感性较高，因此可以利用这种材料实现对建筑物内部和周围环境变化的实时监控；也可以实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警报警器等可望用于有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构中。

碳纤维混凝土除自感应功能外，还可应用于工业防静电构造。公路路面、机场跑道等处的化雪除冰。钢筋混凝土结构中的钢筋阴极保护。住宅及养殖场的电热结构等。

1.1.2光纤传感智能混凝土

光纤传感智能混凝土[3]，即在混凝土结构的关键部位埋人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，并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。因此人们发现，如果能测量出光波量的变化，就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小。于是，出现了光纤传感技术。近年来，国内外进行了将光纤传感器用于钢筋混凝土结构和建筑检测这一领域的研究，开展了混凝土结构应力、应变及裂缝发生与发展等内部状态的光纤传感器技术的研究，这包括在混凝土的硬化过程中进行监测和结构的长期监测。光纤在传感器中的应用，提供了对土建结构智能及内部状态进行实时、在线无损检测手段，有利于结构的安全监测和整体评价和维护。到目前为止，光纤传感器已用于许多工程，典型的工程有加拿大Caleary建设的一座名为Beddington Tail的一双跨公路桥内部应变状态监测；美国Winooski的一座水电大坝的振动监测；国内工程有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。

1.2自调节智能混凝土

自调节智能混凝土具有电力效应和电热效应等性能。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，能够调整承载能力和减缓结构振动，但因混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料，如：形状记忆合金（SMA）和电流变体（ER）等。形状记忆合金具有形状记忆效应（SME），若在室温下给以超过弹性范围的拉伸塑性变形，当加热至少许超过相变温度，即可使原先出现的残余变形消失，并恢复到原来的尺寸。在混凝土中埋入形状记忆合金，利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。

电流变体（ER）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0.1ms级时间内组合成链状或网状结构的固凝胶，其初度随电场增加而变调到完全固化，当外界电场拆除时，仍可恢复其流变状态。在混凝土中复合电流变体，利用电流变体的这种流变作用，当混凝土结构受到台风，地震袭击时调整其内部的流变特性，改变结构的自振频率、阻尼特性以达到减缓结构振动的目的。

有些建筑物对其室内的湿度有严格的要求，如各类展览馆、博物馆及美术馆等，为实现稳定的湿度控制，往往需要许多湿度传感器、控制系统及复杂的布线等，其成本和使用维持的费用都较高。日本学者研制的自动调节环境温度的混凝土材料自身即可完成对室内环境湿度的探测，并根据需要对其进行调控。这种混凝土材料带来自动调节环境湿度功能的关键组分是沸石粉。其机理为：沸石中的硅酸钙含有（3－9）X10－10m的孔隙。这些孔隙可以对水分、N0x和S0x气体选择性的吸附。通过对沸石种类进行选择，可以制备符合实际应用需要的自动调节环境湿度的混凝土复合材料。它具有如下特点：优先吸附水分；水蒸气压力低的地方，其吸湿容量大；吸、放湿与温度相关，温度上升时放湿，温度下降时吸湿。

1.3自修复智能混凝土

混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带缝工作的。混凝土产生裂缝，不仅强度降低，而且空气中的CO2、酸雨和氯化物等极易通过裂缝侵人混凝土内部，使混凝土发生碳化，并腐蚀混凝土内的钢筋，这对地下结构物或盛有危险品的处理设施尤为不利，一旦混凝土发生裂缝，要想检查和维修都很困难。自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。在人类现实生活中可以见到人的皮肤划破后，经一段时间皮肤会自然长好，而且修补得天衣无缝；骨头折断后，只要接好骨缝，断骨就会自动愈合。自愈合混凝土[4]就是模仿生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分（如含有粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，模仿动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。采用粘结材料和基材相复合的方法，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。在日本，以东北大学三桥博三教授为首的日本学者将内含粘结剂的胶囊或空心玻璃纤维掺入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下发生开裂，部分胶囊或空心玻璃纤维破裂，粘结液流出并深人裂缝。粘结液可使混凝土裂缝重新愈合。美国伊利诺伊斯大学的Carolyn Dry在1994年采用类似的方法，将在空心玻璃纤维中注人缩醛高分子溶液作为粘结剂埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基础上Carolyn Dry还根据动物骨骼的结构和形成机理，尝试制备仿生混凝土材料，其基本原理是采用磷酸钙水泥（含有单聚物）为基体材料，在其中加人多孔的编织纤维网。在水泥水化和硬化过程中，多孔纤维释放出聚合反应引发剂与单聚物聚合成高聚物，聚合反应留下的水分参与水泥水化。这样便在纤维网的表面形成大量有机与无机物，它们相互穿插粘结，最终形成的复合材料是与动物骨骼结构相似的无机与有机相结合的材料，具有优异的强度及延性等性能。而且在材料使用过程中，如果发生损伤，多孔有机纤维会释放高聚物，愈合损伤。

2智能混凝规究现状和应注意的问题

前面所述的自诊断、自调节和自修复混凝土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，是一种智能混凝土的简化形式。因此有人也称之为机敏混凝土。然而这种功能单一的混凝土并不能发挥智能混凝土作用，目前人们正致力于将2种以上功能进行组装的所谓智能组装混凝土材料的研究。智能组装混凝土材料是将具有自感应、自凋节和自修复组件材料等与混凝土基材复合并按照结构的需要进行排列，以实现混凝土结构的内部损伤自诊断、自修复和抗震减振的智能化。

智能混凝土具有广阔的应用前景，但作为一种新型的功能材料，如果投入实际工程，还有很多问题需要进一步地研究：如碳纤维混凝土的电阻率稳定性、电极布置方式、耐久性等；光纤混凝土的光纤传感阵列的最优排布方式；自愈合混凝土的修复粘结剂的选择。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解决上述一系列问题将对智能混凝土今后的发展产生深远的影响。为促进智能混凝土研究工作的顺利开展有必要就以下几点形成共识：

（1）开发应有针对性。所谓针对性就是要针对混凝土性能发生恶化和结构发生破坏等现象，考虑不同的智能方法，如针对这些现象，设想开发出一种能应对所有这些情况的手段是很困难的，因此，缩小智能化范围，以某种功能为对象，从而开发出相对最适应的方法是必要的。

（2）实施中应具有可行性。浇注混凝土多在施工现场进行，因而作为智能混凝土的施工方法，对其技术与工艺要求不能过高。应以原有工艺为基础开发相应的较为简单的方法。选用的材料应具有化学稳定性，要有利于安全使用，不挥发任何有刺激的气味和其它有害物质，并能大量应用而且成本较低。

（3）设计应具有综合性。采用智能化，虽然可以提高材料的耐久性，但也会带来负面作用。如由于使用了某种材料虽然能对某种恶化现象进行控制和改善，但是否会对强度等其它性能有所影响，所有这些正反两方面的问题都必须在判断和设计时进行综合考虑和权衡。

3结语

第2篇：智能混凝土范文

【关键词】智能；混凝土；研究；发展

0前言

进入二十一世纪以来，科学发展突飞猛进，现代材料不断进步，日新月异。停留在被动和计划模式的混凝土检测与修复方式的建筑材料之一的混凝土已不能适应现代多功能和智能建筑对其提出的要求，高强、高性能、多功能和智能化已经逐渐成为混凝土发展的趋势。因此，我们必须积极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、恢复的智能混凝土，保证建筑物的结构一功能（智能）一体化。

1智能混凝土的定义和发展历史

通常情况下，我们把“能感知环境条件，做出相应行动”的材料称为智能材料。与普通材料不同的是虽然它不具有现实意义上的的生命形式，但是它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、灵敏和恰当的响应，并具有自我诊断、自我调节、自我修复和预报寿命等功能。换句话来说它能模仿生命系统，具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能，它保留了混凝土原有组分同时复合了智能型组分。

智能混凝土优点很多，诸如：有效地预报混凝土材料内部的损伤；自我检测结构的安全性，防止混凝土结构潜在脆性破坏；自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝土集自感知和记忆、自适应、自修复等多种功能于一身，缺一不可。但是以当前科技发展水平，设计完善的智能混凝土材料还相当困难。但近年来损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现，为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。

1.1 损伤自诊断混凝土

普通的混凝土材料本身不具有自感应功能，但如果在混凝土基材中加入了其它材料，就使混凝土本身具备了本征自感应功能。目前常用的材料组分有：聚合类、碳类、金属类和光纤。其中碳类、金属类和光纤比较常用。现在社会上主要有2种研究比较热门的损伤自诊断混凝土：碳纤维智能混凝土、光纤传感智能混凝土。损伤自诊断混凝土的自感应功能包括压敏性和温敏性等。

1.2自调节智能混凝土

混凝土常常承受的偶然荷载包括：台风、地震等。人们往往希望混凝土在承受这些荷载时，能够调整承载能力和减缓结构振动。但是混凝土本身是惰性材料，无法实现这一功能。自调节智能混凝土应运而生，它同时具有电力效应和电热效应等性能。所谓的自调节智能混凝土是在它内部复合具有驱动功能的组件材料，如：形状记忆合金（SMA）和电流变体（ER）等。这种材料具有形状记忆效应，举例来说，若在室温下给以超过弹性范围的拉伸塑性变形，当加热至少许超过相变温度，即可使原先出现的残余变形消失，并恢复到原来的尺寸。因此当在混凝土中埋入形状记忆合金时，可以利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。

一些建筑，如各类展览馆、博物馆及美术馆等，通常对其室内的湿度有严格的要求。为达到这一目的，可以布设许多湿度传感器、控制系统及复杂的布线等。然而其成本和使用维持的费用都较高。日本学者研制了一种自动调节环境温度的混凝土材料。这种混凝土材料中的关键组分沸石粉带来自动调节环境湿度功能。自身即可完成对室内环境湿度的探测，并根据需要对其进行调控。其作用机理为：沸石中的硅酸钙含有（3－9）X10－10m的孔隙。这些孔隙可以对水分、N0x和S0x气体选择性的吸附。通过对沸石种类进行选择，可以制备符合实际需要的自动调节环境湿度的混凝土复合材料。它具有如下特点：优先吸附水分；水蒸气压力低的地方，其吸湿容量大；吸、放湿与温度相关，温度上升时放湿，温度下降时吸湿。

1.3自修复智能混凝土

当混凝土承受荷载时，就形甚至出现裂缝。带缝工作的混凝土，强度会降低。如果空气中的CO2、酸雨和氯化物等通过裂缝侵人混凝土内部，将会使混凝土发生碳化，腐蚀混凝土内的钢筋，这对地下结构物或盛有危险品的处理设施尤为不利，同时要想检查和维修混凝土的裂缝是很困难的。像现实生活中可以见到人的皮肤划破后，经一段时间皮肤会自然长好，而且修补得天衣无缝；骨头折断后，只要接好骨缝，断骨就会自动愈合一样，自愈合混凝土就模仿了这一生物组织。当遭受创伤时，可以自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能。能够在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经系统的组分是混凝土组分中的具有复合特性的材料，它促使混凝土模仿动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。采用粘结材料和基材相复合的，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。

日本的东北大学三桥博三教授为首的日本学者的研究成果中，把内含粘结剂的胶囊或空心玻璃纤维掺入混凝土材料中，如果在外力作用下，混凝土发生了开裂，粘结液流出并深人裂缝。具有刚强度粘结力的粘结液可使混凝土裂缝重新愈合。

2智能混凝土研究现状和应注意的问题

不管是自诊断、自调节复混凝土还是自修复混凝土，都处在智能混凝土的初级阶段，还远远没有达到智能混凝土的全部要求。它们只具备了智能混凝土的某一基本特征，是一种智能混凝土的简化形式，可以称之为机敏混凝土。它们的功能单一，并不囊括智能混凝土的各种功能。随着对建筑材料的不断认识，人们正致力于将2种以上功能进行组装的所谓智能组装混凝土材料的研究。这种混凝土将集合自感应、自凋节和自修复组件材料等，并把原始混凝土作为基材，各材料之间依据结构需要排列，以实现混凝土结构的内部损伤自诊断、自修复和抗震减振的智能化。

从长远来看，智能混凝土发展前景良好，但是依旧有很长的路要走。很多细节上的问题亟待解决。例如：如碳纤维混凝土的电阻率稳定性、电极布置方式、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。为促进智能混凝土研究工作的顺利开展有必要就以下几点形成共识：

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世纪80年代中期智能材料的概念提出后，科研人员就将其引入建筑材料的加工中，于是就有了智能混凝土的诞生，其主要是指通过在水泥基中加入不同类型的纤维以使混凝土具有智能化功能。

1 碳纤维智能混凝土

碳纤维具有高强、高弹性模量、质轻、耐高温、耐腐蚀和导电、导热性能好等特点，在水泥基材中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且可以显著改善其物理性能，尤其是电学性能。

1.1 导电性分析

由于碳纤维导电，因而由碳纤维之间未水化的水泥颗粒、水化产物、裂纹等形成势垒，构成了一定的导电网络。掺入的碳纤维在混凝土基质中出现相互关联的带电粒子通道，通过电极施加电场时，电子沿通道运动而具有导电性。因此，可将碳纤维混凝土作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。当在水泥净浆中掺加 0.5% 体积的碳纤维时，其作为应变传感器的灵敏度可达 700 mV/V，远高于一般的电阻应变片。基于这一特性，可开发碳纤维混凝土的智能化功能。

1.2 碳纤维混凝土的智能化

1.2.1 损伤自诊断

在疲劳试验中发现，在拉伸或压缩状态下，碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数发生不可逆的降低，可应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测。在碳纤维混凝土中，碳纤维在混凝土中的分散并不完全相互独立。按渗流理论，分散相在分散体系中的浓度达到临界点时，相互接触的分散相构成了无限渗流集团。即在碳纤维混凝土中，随碳纤维掺量增大，逐渐形成了纤维聚集团簇。团簇内纤维彼此连接，当碳纤维掺量大于临界值时全部团簇形成渗流网络，使导电率急剧上升。根据这一理论，当碳纤维束受力导致纤维丝断裂时其导电性降低，而且其导电性降低的程度与断裂的碳纤维的数量成正比，即与受力大小成正比，因而可以用埋入碳纤维的电阻变化，来监测混凝土及相关结构部件的受力情况和形变情况。在具体应用时，可以将碳纤维增强树脂做成棒材，在加载作用下形变量增加导致材料电阻值增加，当电阻值急剧增加时，说明材料所受的应力已接近其临界状态，进一步加载会导致灾难性破坏，因此这种材料能够预测混凝土结构材料的寿命。

利用碳纤维复合材料做智能结构诊断，可用于：①防盗保护。将树脂、碳纤维与玻璃纤维粘接成棒状，并交叉成网状，外面覆盖混凝土，做成银行的防盗保护墙体。强盗从任何一个地方钻孔打洞，都会引起墙体的电学信号值的急剧变化，从而发出警报。②安全监测。将这种敏感碳纤维复合材料连接到高层建筑物的钢筋混凝土结构上，可以监测高层建筑物的倾斜度、各个部位的形变量以及受力过大的部位。日本建造的 66 层综合写字楼中已使用这种碳纤维敏感材料，可以随时掌握高层大楼内各个部位的受力情况，以提高大楼的使用安全性。

1.2.2 温度监控与调节

碳纤维混凝土具有温敏性，即温度变化会引起电阻变化及碳纤维混凝土内部的温度差会产生电位差的热电效应。研究表明，其在最高温度为 70 ℃、最大温差为 15 ℃的范围内，温差电动势E与温差t之间具有良好稳定的线性关系；当水泥浆中每克水泥掺入 10 mg碳纤维时，其温差电动势极大值为 18 µV/℃，灵敏性较高。利用这一特性，可实现对建筑物内部和周围环境温度变化的实时测量，也可实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警报警器等，可望用于有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构中。

碳纤维在通电时能够发热，在含有碳纤维复合棒材或者短切碳纤维的混凝土中通电后，可使墙体表面的温度提高 5 ～ 20 ℃。因此，可用埋入的碳纤维复合棒材加热墙体以提高室温，将其用于地下防空洞墙体或者图书资料馆的墙体，若所使用电压低于 10 V，对人体不会造成安全危害；还可应用这一技术对混凝土路面、桥面和机场跑道等结构进行融雪化冰等，基于碳纤维混凝土的道路及桥梁路面的自适应融雪和融冰系统的智能混凝土研究已在欧美等国家和地区的寒冷地区展开，尽管将短切碳纤维加到混凝土中的额外费用将提高大约 30%，但与粘贴或埋入传感器的做法相比仍然非常便宜。

1.2.3 利用反射电磁波来导航

使交通系统智能化是交通运输领域的一个发展方向。通过对高速公路上车道两侧的标记进行识别，电脑系统可以确定汽车的行驶线路、速度等参数。如果在混凝土中掺入0.5% 直径为 0.1 µm的碳纤维微丝，则这种混凝土对 1 GHz电磁波的反射强度要比普通混凝土高 10 dB，且其反射强度比透射强度高 29 dB，而普通混凝土反射强度比透射强度低 3 ～ 11 dB。研究表明，碳纤维微丝经臭氧处理后再掺入混凝土中，不但能提高混凝土反射电磁波的能力，而且能提高混凝土的抗拉强度。采用这种混凝土作为车道两侧导航标记，可实现自动化高速公路的导航。由汽车上的电磁波发射器向车道两侧的导航标记发射电磁波，经过反射，由汽车上的电磁波接收器接收，再通过汽车上的电脑系统进行处理，即可判断并控制汽车的行驶线路。采用这种混凝土作导航标记，其成本低，可靠性好，准确度高。另外，利用碳纤维混凝土的压敏特性，还可以将碳纤维混凝土应用在桥梁上，对车辆的载重量实时监测，限制超重车辆的通行；用于高速公路可以实时监测车辆的速度、方向、承载量；与交通信号灯结合，可对车流进行实时智能控制。

1.2.4 自动排除混凝土中的碱性物质

当混凝土使用一段时间后，其中的碱性物质就会逐渐聚集，并向钢筋表面移动，逐渐腐蚀钢筋，导致水泥开裂。在含有碳纤维棒或者丝的混凝土两端，施加高压直流电，混凝土中的碱性物质会被导电碳纤维吸附，并向负极移动，最终移动到混凝土表面而被清洗干净，从而增加混凝土构件的使用寿命。日本已陆续采用这种方法保护和维护一些国宝级文物建筑和海边的建筑物。

1.2.5 监测水泥管道的漏水情况

在钢筋混凝土管道的外壁内，平行于管道轴线，等间距地安置碳纤维敏感棒材，当碳纤维周围水分增高时，其导电性会明显增加，因而可以通过监测其电阻值的变化，来监测管道的漏水情况。

2 光纤智能混凝土

光纤是传播光信息的纤维材料，主要成分以SiO2为主，一般是由折射率高的内芯和折射率较低的包皮涂料拉制而成。光线进入光纤的内芯后，在内芯和涂料界面处发生全反射，光线就在光纤内部传输。在混凝土结构的关键部位埋入光纤传感器或其阵列，可探测混凝土在硬化以及受载过程中内部的应力和应变变化，并对由外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时、在线无损监测，有利于结构的安全监测、维护和整体评价。

2.1 光纤传感技术

光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。若能测量出光波量的变化，就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小。将光纤埋入混凝土中时，界面之间应具有良好的结合，两个关键问题在于：光纤埋入混凝土中时，不会因为填充物及机械震动而受到损伤；在高碱度水泥糊剂的环境中，必须具有化学耐久性。为此，可采用以下光纤埋入方法：①由金属保护管围绕纤维，在埋入时，先将管子安放到位再将混凝土浇在上面，等浇灌操作完毕，将金属管子缓慢移动，抽出离开内部的纤维，这样可使水泥形成光滑界面；②有两个金属管在光纤两端，光纤可在这两段金属套管中自由移动，金属封装应该采用与混凝土膨胀系数相匹配的材料制成，以使残余温度应力最小；③利用绝缘垫片将无壳纤维固定在钢筋上，而垫片不影响混凝土与纤维之间的结合。

2.2 光纤混凝土对于内部裂缝的监测

光纤内传输的光存在辐射、吸收和辐射损耗，当光纤的空间状态发生变化时，会引起光纤中的模式耦合，其中有些导波模变为辐射模，从而引起损耗即微弯损耗。在光纤直线段中以小于临界角的角度传播的光线，可因光纤的弯曲而使它们在纤芯与包层界面处的入射角加大，于是有一部分光便传输到包层中，使光纤中传输的光输出强度减小，即产生微弯损耗，该损耗量可通过采用光功率计直接测量光纤光功率输出。

当混凝土受外加荷载或温度影响而产生裂缝时，跨越其间的传感器将局部发生拉伸和剪切变形，从而使光纤在拉伸、剪切、横向挤压和钢丝绳表面凹凸的综合作用下产生微弯，引起该位置OTDR检测信号的衰减，实现传感。通过截面梁三点弯曲试验验证了该种传感器对混凝土裂缝的识别效果。试验结果表明，加载后，随着梁挠度的增加，光强衰减量与梁挠度相关曲线呈较强的上升趋势。说明传感器对拉伸和剪切应变非常敏感。在曲线中有斜率突变处，表明此挠度时混凝土梁产生了微裂纹，且随挠度增加裂纹随之扩展至有新的裂纹生成。此现象说明，该传感器对混凝土结构内部裂缝的产生、扩展识别效果显著。

目前，光纤传感器已用于加拿大Beddington Trail双跨公路桥的内部应变状态监测；美国Winooski水电大坝的振动监测；重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥的长期监测与安全评估等。

3 空心玻璃纤维智能混凝土

高强空心玻璃纤维强度高、刚度高、密度小，比强度、比刚度与实心玻纤相近，可用于建筑混凝土的自我修复。

3.1 自我修复原理

模仿生物组织能自动分泌某种物质使受创伤部位得到愈合的机能，通过在混凝土中复合特殊修补组分（如含粘结剂的空心纤维），形成仿生自愈合神经网络系统，在混凝土遭到外力破坏产生裂纹时复合的特殊修补成分就会自动释放并对混凝土产生修补作用。

3.2 玻璃纤维智能混凝土的自我修复

Carolyn Dry等用空心玻璃纤维存储粘结剂埋入混凝土中，当混凝土结构受外力因素影响时，材料内部因应力改变而产生裂纹，使空心纤维产生破裂，修补液从纤维洞穴流向基质而固化，以修补瞬间产生的微裂纹。但将空心玻璃纤维埋入混凝土基体时，若埋入数量过多将降低混凝土的宏观强度，若数量过少，如何保证空心玻璃纤维恰在混凝土的微裂纹产生处又是一个难题。而且，纤维管与基体的匹配性能、修补剂的粘接质量、裂纹的开裂机制等都会在不同程度上影响修补效果。另外在混凝土浇注过程中，埋入空心玻璃纤维将会增加施工复杂度，影响施工进度。因此，这种修补方式要想取得实际应用仍有许多问题需要解决。与此机理相同的还有空心微胶囊修复技术，但微胶囊混合得较为均匀，使得这种自修补方式具有更高的机敏性和适应能力。微胶囊与基体材料的匹配、微胶囊的掺入比例、修补剂的质量、裂纹的开裂机制等同样会影响到自修复的效果。

4 结束语

智能混凝土的出现是智能化时代的要求，对于土木基础设施应变的实量监测、损伤的无损评估、及时修复以及减轻台风、地震的冲击等诸多方面有着重大的现实意义。作为建筑材料领域的高新技术，通过引入新型高性能纤维材料，智能纤维混凝土为传统建材的发展注入了新的内容和活力，同时也进一步拓展了新型纤维材料的应用领域。

参考文献

[1] 姚忠伟. 智能混凝土的研究及其发展[J]. 新型建筑材料，2005（2）：6－9.

[2] 李化建，盖国胜，黄佳木，等. 智能混凝土[J]. 建材技术与应用，2002（1）：8－10.

[3] 梁晖，刘国军. 智能材料在混凝土中的应用[J]. 工业建筑，2005，35（增刊）：655－658.

[4] 王顺强，张红娟. 智能混凝土的研究进展[J]. 中国水泥，2005（11）：70－72.

[5] 李建保，王厚亮，孙格靓，等. 碳纤维复合材料在智能建筑结构中的应用[J]. 碳素技术，2000，109（4）：54－57.

[6] 梁文泉，王信刚，何真，等. 智能混凝土的研究[J]. 中国水泥，2003（6）：33－35.

[7] 沈文忠，张雄. 碳纤维功能混凝土研究现状及应用前景[J]. 新型建筑材料，2004（8）：30－32.

第4篇：智能混凝土范文

关键词：混凝土智能养护 混凝土构件 养护应用

中图分类号： TU37文献标识码： A

1.水泥混凝土现场养护的重要性

水泥混凝土浇筑以后，养护施工对预防表面早期开裂和保证强度十分重要。养护不到位，水泥凝固过程中水化热控制不当、温差应力过大，将导致表面、内部裂缝，同时抗拉、抗压强度的随之降低，最终影响构件的正常使用，缩短结构使用寿命，造成巨大经济损失。

2、水泥的水化过程早期表面裂缝与强度不足的的形成过程

水泥混凝土浇筑以后，其内部水化热温度迅速升高、膨胀，而表面温度升温较小，使得内部膨胀受到表面的约束，表面受拉而内部受压。水化热温度降低以后，其内部温度下降幅度较表面大，内部冷却收缩比表面大的多，内部收缩受到表面的制约，冷却收缩的拉应力超过原有的压应力，使得内部压应力变为拉应力，早期水泥混凝土抗拉强度很低，当拉应力超过其抗拉强度时，就会产生裂缝，早期裂缝出现在表面，后期则出现在内部，裂缝的产生势必导致强度的降低。

混凝土表面蒸发量与温湿度、风速的关系

拆模时间和表面防护对开裂的影响

3.水泥混凝土现场养护的现状

目前施工现场对于混凝土的养护大多均由人工洒水来完成，条件稍好一点的安装了简易的喷淋管路，但还是由人工不定时接电、送水完成养护施工，此类养护方式存在以下几个方面的问题：

（1）人工洒水不规范。为保持混凝土在浇筑以后标准养护周期内保持表面湿润，充分散除水化热，一般前期洒水较频繁，后期洒水频次减少，而现场人工洒水很难做到按时洒水，尤其是在晚上。

（2）对温度、湿度的掌握不准确。按照养护规程要求需要对养护结构物表面环境温度、湿度、内部温度进行定时的监测，以判别其湿润程度与环境温度采取措施进行养护，而现场对温度的监测不规范，对湿度基本没有监测，难以根据温、湿度状况做到适时养护。

（3）养护用水量不足或过多。洒水多少取决于梁体体积与表面积，洒水过少（湿润程度不够或不能渗入内部）则养护效果不佳，洒水过多则水资源浪费，且过多的洒水往往造成混凝土早期表面强度偏低从而产生掉色、水痕等质量缺陷。

（4）养护效率低。人工养护需要专人来完成，一般12个台座以上的梁场就需要1～2名专门的养护工人，生产高峰期需要的养护工人更多，大体积混凝土养护难度大。因而养护成本较高，养护效率低下。

（5）大体积混凝土的养护一般都需要采取监控措施，人工测试温度与湿度，分析判断是否进行内部供水冷却与表面洒水保湿。稍有不当（工人养护不及时）混凝土就会烧坏（内外温度过大导致温度应力裂缝产生）。

传统养护方式进行混凝土养护往往是不可靠的，其效率低下、过程不规范、不精细、不科学。经常由于养护不当导致混凝土强度偏低和产生温度（收缩）裂缝，影响混凝土的正常使用寿命，造成巨大经济损失。

4、JCYH水泥混凝土智能养护系统关键技术原理

JCYH水泥混凝土智能养护系统依靠先进的自动化控制技术，根据水化热释放速率、温湿度的实测数据进行有针对性的养护，突破传统养护的困境，可以完全杜绝人工养护不当带来的不利影响，相对于传统养护施工，是一种工艺技术上的飞跃。

JCYH系统结构及工作原理

（1）可扩展多终端装置与大数据量的交互处理

每台养护仪带4个或6个通道，同时养护4片或6片混凝土梁板，每片梁板安装一台无线测试终端，测控系统同时对每片梁板表面及周边温湿度进行监控，多台无线终端实时传回数据由控制处理中心进行判断分析，从繁杂数据中确认逻辑条件后由控制中心驱动水泵进行养护。

（2）多通道单独及交叉控制

每个通道根据该梁板周边温湿度环境单独进行监控，其数据单独分析确认样喷淋成立条件，所有通道公用压力泵及压力变频控制器，各通道根据达到养护条件的先后顺序排队等候养护喷淋系统运行，时间精确到1s。

（3）个性化程序设计

通过研究各个地区的气候条件，编写个性化的控制程序。夏季、冬季分别根据季节气候的不同单独编写程序；南方、北方根据不同的地域气候编写不同的控制程序，确保养护质量的稳定性。

JCYH系统结构及控制原理原理图

根据不同配合比混凝土的水化热量及水化过程中热量的释放率、梁体周边环境温湿度自动判别是否开启恒压喷淋以及和控制喷淋持续时间，以达到智能养护施工的目的，对养护全过程技术信息进行记录与保存，形成养护施工记录表格（喷淋时间、湿度、温度等等）及相关的曲线（温湿度-时间曲线）。

专门针对大体积混凝土的养护施工设计。在梁体内分层预埋温度传感器与冷却循环管路。实时采集混凝土内、外部温度分析温差，根据温差判别是否开启喷淋系统。同时通过外部温湿度的监测和不同混凝土水化热释放规律的分析适时的进行表面喷淋保湿，内外“双控”以达到高效高质养护的目的。

5.JCYH智能养护系统的特点

（1）一键完成养护、提高养护效率

养护管路布置完成以后，一键启动智能养护系统，则自动完成全周期养护施工，养护受人为因素干扰降到最低，提高养护效率，节省人工。

（2）现场可移动标养室

适时对混凝土周边进行整体覆盖，遮阳保湿，全过程监测梁体表面环境温度、湿度并自动作出判断控制养护管路完成养护，以适时的引导水化热释放，防止早期温度裂缝的出现，提高混凝土强度和耐久性。其功能类似于试验室水泥混凝土标准养护室。

（3）无线温湿度测量

通过在混凝土表面附着无线温湿度传感器，其信号定时的通过无线方式发射回控制主机以监测梁体表面真实的温湿度，根据监测数据判断启动喷淋系统，调节梁体表面温湿度值。每片梁板上安装无线测温终端，3-5s测量采集一次数据无线发送至智能养护仪主机进行数据处理与分析，以随时监控到梁体表面温湿度。

（4）大体积混凝土养护内外“双控”

通过了解水化过程温度变化，实测大体积混凝土内部温度与外部温湿度，分析判断温差及表面湿度，适时的进行内部循环冷却与外部喷淋保湿，实现内外部养护同步自动控制。

（5）冬季热水养护

系统配置智能热水锅炉，其自动的温控仪可自动控制水温在设定区间内（如30～50℃，水温超过50℃停止加热，水温低于30℃时自动开始加热），保证养护用水温度适宜，在养护棚内形成水雾。

（6）根据混凝土水化热量及水化过程热量释放率有针对性的养护

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对梁体的整体水化热影响很大，同时养护周期内不同时间点的水化热释放量是不同的，智能养护系统对此进行有针对性的养护，以切实保证水化热平稳的释放。

7d水化热释放曲线

（7）基于水头压力损失进行管路适应性设计

基于流体力学水头沿程损失的分析研究，计算每个喷头处的水压值、喷淋半径以适应性调整喷头布置间距与管路直径，保证喷淋面积完全覆盖混凝土表面的同时亦不浪费用水，同时保证每个喷头达到喷雾的效果。可针对不同结构形式设计不同的管理布置，保证雾化效果。

（8）规范养护过程

根据施工技术规范及养护方案要求对水泥混凝土进行规范养护，极大可能的降低人为因素的干扰，保存养护周期内温度、湿度、喷淋启动时刻、喷淋持续时间、喷淋水压等全过程技术参数，便于质量管理与质量追溯。

系统内已经根据养护技术规范、养护施工方案结合各个季节、各个地区的气候条件嵌入控制程序。做到夏季保湿降温、冬季保温保湿。

6、总结

JCYH水泥混凝土智能养护系统依靠先进的自动化控制技术，根据水化热释放速率、温湿度的实测数据进行有科学的养护，突破传统养护的困境，相对于传统养护施工，有许多优点，对提升混凝土结构质量有较大作用，产生很大的经济效益，应该在工程领域大范围推广应用。

参考文献

第5篇：智能混凝土范文

关键词：高性能；混凝土；质量；控制

为规范和强化政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、法国、挪威、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。

一、高性能混凝土特点

高性能政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政。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政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。目前，高性能政在发达国家的工程实践中已较广泛采用，我国尚处于试验研究、推广试用的起步阶段。

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。从我国目前的及优选并经过现场试拌后,检验砼坍落度的经时损失满足规范设计施工水平出发,强度等级达到或超过C50的混土被定义为要求,满足工程应用的高施工性要求,才能正式确定所选用的高强混凝土。而且随着工程建设的需要,高性能混凝土的使频率越来越高,对其进行严格质量控制的重要性也越来越强。

二、高性能混凝土质量的原材料和设计配合比控制

1、熟悉施工图纸,认真领会设计意图。通过同设计人员交换意见,并经过现场实地勘察,收集水文、地质、气象等原始资料,对施工图设计混凝土应承担功能作全面了解,并做好相应技术信息的收集准备工作。

2、全面收集原材料信息,精选原材料。加强原材料管理，混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。

（1）指定专人定期检查、测定各种原材料和生产状态，特别是对原材料的进料、储存、计量应全方位监控。

（2）配制C60级高强混凝土，不需要用特殊的材料，但必须对本地区所能得到的所有原材料进行优选。除有较好的性能指标外，还必须质量稳定，即在一定时期内（至少在施工期内）主要性能没有太大的波动。

（3）为确保混凝土强度，必须采取措施将毛细孔填满，以增加混凝土的密实性。因而，需要在砼配比中，加入微米级径增密处理的超细活性颗粒。使其在水泥浆微细空隙中水化，减少和填充毛细孔，达到增强和增密作用。

（4）选择合适的需要掺入的高性能的外加剂。目前，砼的外加剂品种较多，但高性能复合型外加剂国内尚不多见，故应作对比试验后确定。

3、设计合理的混凝土配合比。合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定，除满足确定、耐久性要求和节约原材料外，应该具有施工要求的和易性。因此要实验室设计合理的配比，必须提供合格的水泥、砂、石。水泥控制强度，砂控制细度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料达到合格要求，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进行，达到设计和验收标准。　4、正确按设计配合比施工按施工配合比施工，首先要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。其次，要用重量比，不要用体积比，最后，要及时检查原材料是否与设计用原材料相符，这要求供方提供两份同样材料，一份提供给实验室，一份给工地，工地收料人员应按样本收料，如来料与样本不符，应马上向上级汇报，及时更改配合比（材料不合格不收料除外）。

进行混凝土强度的测定，我们以28天强度为准，为施工简便和质量保证，我们一般做7天试块等，以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展，以明确确定其质量。

三、高性能混凝土质量的施工中控制

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IS混凝土结合密实。

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、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。

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。

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。

6 、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。

参考文献：

第6篇：智能混凝土范文

关键词：高性能混凝土;质量控制

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

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

一、原材料的质量控制

高性能混凝土所使用的原材料标准高，而原材料的质量将直接影响到高性能混凝土的质量，因此，施工时必须严把原材料的进场检验关。各种材料进场后，必须按规定的要求进行检验，检验合格后才能用于高性能混凝土的拌制。

1.水泥

水泥宜采用品质稳定、强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其品质应符合GB175―1999的有关规定。水泥的比表面积不宜超过350m2/kg，碱含量不应超过0.60%，游离氧化钙含量不应超过0.8%，水泥熟料中C3A的含量不宜超过8%。

2.矿物掺合料

矿特掺合料应选用品质稳定的产品，矿物掺合料的品种宜为粉煤灰、磨细粉煤灰、矿渣粉或硅灰。

3.细骨料

细骨料应选择级配合理、质地均匀坚固的天然中粗河砂，细度模数宜为2.6～3.2。不宜使用机制砂和山砂，严禁使用海砂。

4. 粗骨料

粗骨料应采用级配合理、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂岩碎石。

5.外加剂

外加剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。外加剂与水泥之间应有良好的相容性。外加剂必须经铁道部鉴定可评审，并经铁道部产品质量监督检验中心检验合格。外加剂的匀质性应满足国家标准《混凝土外加剂 》GB8076的规定。

二、严格混凝土搅拌制度

合理的混凝土搅拌制度是保证混凝土质量的重要环节，施工中应严格遵循以下各项制度。

1．采用电子计量系统计量原材料。混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称量，称量最大允许偏差应符合下列规定（按重量计）：胶凝材料（水泥、矿物掺和料等）±1%；外加剂±1%；粗、细骨料±2%；拌合用水±1%。

在正常情况下，混凝土配料的计量设备应每月采用砝码校正一次；在特殊情况下，若发现用水量、陷度、混凝土颜色变化及产生离析等现象时要及时检修，每次检修后都必须经过校正合格后才允许使用。

2．搅拌混凝土前，应严格测定粗细骨料的含水率，准确测定因天气变化而引起的粗细骨料含水量变化，以便及时调整施工配合比。一般情况下，含水量每班抽测2次，雨天应随时抽测，并按测定结果及时调整混凝土施工配合比。

3．采用强制式搅拌机搅拌混凝土。搅拌时，采用二次投料法，即先向搅拌机投入细骨料、水泥、矿物掺和料和外加剂，搅拌均匀后，再加入所需用水量，待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料，并继续搅拌至均匀为止。上述每一阶段的搅拌时间不少于30s，总搅拌时间不宜少于2min，也不宜超过3min。

三、强化混凝土的运输控制

1．混凝土运输应选用能确保浇筑工作连续进行、运输能力与混凝土搅拌机的搅拌能力相匹配的运输设备，如混凝土搅拌运输车，不得采用机动翻斗车、手推车等工具长距离运输混凝土。

2．运输混凝土过程中，应保持运输混凝土的道路平坦畅通，保证混凝土在运输过程中保持均匀性，运到浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆，并具有要求的坍落度和含气量等工作性能。

3．运输混凝土过程中，应对运输设备采取保温隔热措施，防止局部混凝土温度升高（夏季）或受冻（冬季）。应采取适当措施防止水份进入运输容器或蒸发，严禁在运输混凝土过程中向混凝土内加水。

4．应尽量减少混凝土的转载次数和运输时间。从搅拌机卸出混凝土到混凝土浇筑完毕的延续时间以不影响混凝土的各项性能为限。

5．采用搅拌罐车运输混凝土，当罐车到达浇筑现场时，应使罐车高速旋转20～30s，再将混凝土拌和物喂入泵车受料斗或混凝土料斗。

6．采用混凝土泵输送混凝土时，除应按JGJ/T10―95的规定进行施工外，还应特别注意如下事项：①在满足泵送工艺要求的前提下，泵送混凝土的坍落度应尽量小，以免混凝土在振捣过程中产生离析和泌水。当浇筑层的高度较大时，尤应控制拌和物的坍落度，并且使用串筒浇筑；一般情况下，泵送下料口应能移动；当泵送下料口固定时，固定的间距不宜过大，一般不大于3m。 ②泵送混凝土时，输送管路起始水平管段长度不应小于15m。除出口处可采用软管外，输送管路的其它部位均不得采用软管。输送管路应用支架、吊具等加以固定，不应与模板和钢筋接触。高温或低温环境下，输送管路应分别用湿帘和保温材料覆盖。③向下泵送混凝土时，管路与垂线的夹角不宜小于12°，以防止混入空气引起管路阻塞。④混凝土一般宜在搅拌后60min内泵送完毕，且在1/2初凝时间前入泵，并在初凝前浇筑完毕。在交通拥堵和气候炎热等情况下，应采取特殊措施防止混凝土坍落度损失过大。⑤因各种原因导致停泵时间超过15min，应每隔4～5min开泵一次，使泵机进行正转和反转两个方向的运动，同时开动料斗搅拌器，防止斗中混凝土离析。如停泵时间超过45min，应将管中混凝土清除，并用压力水或其它方法冲洗管内残留的混凝土。

四、加强混凝土浇注的过程控制

1.浇注混凝土前，应针对工程特点、施工环境条件与施工条件设计浇注方案，包括浇注起点、浇注进展方向和浇注厚度等；混凝土浇注过程中，不得无故更改事先确定的浇注方案。

2.钢筋保护层的厚度是质量控制的重点。在施工中，必需使用专用混凝土垫块（其性能与结构主体混凝土一致），并检查数量是否符合4块/m2的要求，特别对以前容易忽视的钢筋绑扎丝侵入保护层内的问题重点检查，确保混凝土的耐久性。

3.对进场的混凝土入模温度、含气量、坍落度等进行检测，重点检测混凝土入模温度和坍落度值，确保混凝土的性能符合要求。混凝土入模温度必须符合验标的要求（5～30℃），尤其在夏季和冬季严格控制混凝土入模的最高和最低温度；坍落度值过大和过小都使得混凝土的和易性较差，影响混凝土质量，造成混凝土离析或浇注过程中堵管及蜂窝麻面等质量问题。施工中采用红外线温度检测仪及坍落度检测仪对入模温度及坍落度进行检测，对检验指标不符合标准的混凝土坚决退回。

4.混凝土连续浇注是质量控制的重点环节。混凝土的浇注应采用分层连续推移的方式进行，间隙时间不得超过90min，不得随意留置施工缝。混凝土的自由倾落高度不得大于2m；当大于2m，应采用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土，保证混凝土不出现分层离析现象。对于预应力混凝土预制梁应采用快速、稳定、连续、可靠的浇筑方式一次浇筑成型。每片梁浇浇时间不宜超过6小时，最长不超过混凝土的初凝时间。

5.混凝土浇注过程中要加强振捣工作，安排有经验的振捣工负责振捣。可采用插入式振动棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土，振捣时按事先规定的工艺路线和方式振捣混凝土，应在混凝土浇筑过程中及时将入模的混凝土均匀振捣密实，不得随意加密振点或漏振，每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡为准，一般不宜超过30s，避免过振，同时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。

在振捣过程中，应加强检查模板支撑的稳定性和接缝的密合情况，以防漏浆。混凝土浇筑完成后，应仔细将混凝土暴露面压实抹平，抹面时严禁洒水。

五、抓好工地试验工作

混凝土质量控制的好坏与试验室的工作是分不开的。首先使用的原材料要符合要求，特别是砂、石材料变异性较大，试验室人员必需按照技术规范的要求，经常取样进行检验，不符合要求的材料杜绝使用。试验室必需根据工程结构各部位对混凝土性能的要求进行各项试验，提出性能好，成本低的混凝土配合比。水灰比是影响混凝土强度的一个主要因素，所以，每天工地进行混凝土搅拌前，试验室必需检验砂、石料的含水量，调整混凝土的用水量，以控制混凝土的水灰比,施工中当混凝土坍落度大于规定的范围时，不准入仓浇筑。因为若配制混凝土的原材料质量得到控制，称量准确，则坍落度变化大的原因必然是混凝土中水量的增多，这样则水灰比变化大，必然导致混凝土强度的降低。所以在混凝土浇筑过程中工地试验室人员一定要经常进行混凝土坍落度的检验，坍落度符合要求才能入仓。

六、注重混凝土的养护工作，确保混凝土的后期质量

养护质量是高性能混凝土施工质量控制的一个重要环节，关系到混凝土结构的实体质量。其中，混凝土芯部与混凝土表面温度差，以及混凝土表面与环境温度差是控制的重点。施工过程中必须认真做好混凝土的养护工作，对于梁场等条件较好的地点，可以采用自动控制的洒水系统进行定期覆盖洒水养生，而对于现桥梁现场，可以采用简易洒水系统或安排专人洒水养生，无论采用哪种方法进行混凝土的养护，都必须保护混凝土始终处于潮湿状态，严禁混凝土忽干忽湿，形成干湿循环。

第7篇：智能混凝土范文

关键词：高性能混凝土；耐久性；体积稳定性

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1 高性能混凝土概述

随着现代建筑功能的不断扩大，多种新型胶凝材料、矿物掺合料、新型高效减水剂及其它外加剂的开发和应用，使得制作既有良好工作性能，又有优异的力学性能和耐久性能的优质混凝土成为现实。根据混凝土技术的不断发展和结构对混凝土性能的需求，现代高性能混凝土的定义可概括为：HPC是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术，选用优质的原材料，在严格的质量管理条件下制成的高质量混凝土。它除了必须满足普通混凝土的一些常规性能外，还必须达到高强度、高流动性、高体积稳定性、高环保性和优异的耐久性。由于在国际上广泛认识到用其替代传统的混凝土具有显著的经济效益和技术先进性，世界一些先进国家已将高性能混凝土作为重要的新材料在一些重要工程中使用。高性能混凝土适应了当今科学技术和生产发展的要求，在提高混凝土结构使用寿命的前提下，利用工业废渣，减少资源耗费和环境污染，是今后混凝土应用的可持续发展方向。

2 高性能混凝土的特点

高性能混凝土与普通混凝土相比，具有以下几个的优良特性：

(1)良好的耐久性。高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上。

(2)良好的和易性。坍落度是评价混凝土工作性的主要指标，在振捣的过程中，高性能混凝土粘性大，粗骨料的下沉速度慢，在相同振动时间内，下沉距离短，稳定性和均匀性好，很少产生离析的现象。同时，由于高性能混凝土的水灰比低，基本上无泌水。

(3)良好的力学性能。水灰比是是影响混凝土强度的主要因素，高性能混凝土相比普通混凝土来说，其中加入的的高效减水剂对水泥的分散能力强、减水率高，可大幅度降低混凝土单方用水量。在高性能混凝土中掺入矿物超细粉可以填充水泥颗粒之间的空隙，提高混凝土的密实度和强度。

(4)良好的经济性。高性能混凝土良好的耐久性可以减少结构的维修费用，延长结构的使用寿命，收到良好的经济效益；高性能混凝土的高强度可以减少构件尺寸和自重，增加使用空间；HPC良好的工作性可以加快施工速度，减少成本。

3 高性能混凝土质量与施工控制

3.1 高性能混凝土原材料选用控制

(1)细集料：宜选用级配良好，质地坚硬洁净的天然中、粗河砂。一般情况下砂子越粗混凝土的强度越高。配制C50～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。

(2)粗集料：宜选用强度高、吸水率低、表面粗糙、针片状含量低、级配良好的硬质岩石碎石。由于高性能混凝土自身强度要求较高,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120倍～200倍，最大粒径应不超过20mm。粗集料的线膨胀系数要尽可能小,这样能大大减小温度应力,从而提高混凝土的体积稳定性。

(3)细掺合料：其主要作用是改善水泥浆的流动性,填充混凝土拌合物的空隙，提高硬化后的水泥石的强度。并且，活性细掺合料能改善水泥石与骨料的界面结构,使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。活性细掺合料是配合高性能混凝土的必要材料。常用的活性细掺合料有硅粉、磨细矿渣粉、粉煤灰、天然沸石粉等。粉煤灰是燃烧煤粉的烟气中收集到的细微粉末，掺用粉煤灰的混凝土其长期性能可以大幅得到改善，并延长构筑物的使用寿命。硅粉，是生产合金所产生的烟气中采集的细颗粒粉尘，在混凝土中掺加少量硅粉结合应用减水剂,可使混凝土各方面的物理力学性能都得到显著提高。

(4)外加剂：由于高性能混凝土具有较高的强度,想要在低水灰比的情况下使混凝土获得较大的坍落度,就必须使用高效减水剂,且其减水率宜在20﹪以上。有时为减少坍落度的损失,还宜掺入缓凝剂。

3.2 高性能混凝土配合比设计控制

在进行配合比参数设计时，为保证混凝土的耐久性，混凝土中胶凝材料总量应处在一个适宜范围内，不仅有最低限要求，同时，对于C30及以下混凝土，胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35～C40不宜高于450kg/m3。使用粉煤灰等矿物掺和料，首先是为了提高混凝土耐久性。其次可改善混凝土抵抗化学侵蚀的能力。普通混凝土的配合比设计，是按混凝土的强度等级要求计算水灰比，而高性能混凝土则是按耐久性的要求，依据环境作用等级确定电通量指标来选择水灰比、水泥最小用量和外掺料的比例。

3.3 高性能混凝土的施工控制

(1)高性能混凝土尽可能的采用大型搅拌站集中拌制，由电子计量系统对各种原材料进行计量，受人为影响小，混凝土的耐久性相对较好。原材料每盘称量偏差如下：水泥、矿物掺和料±1%，粗细骨料±2%，外加剂、拌和用水±1%。搅拌时间不宜少于2min,也不宜超过3min。炎热季节或寒冷季节搅拌混凝土时, 必须采取有效措施控制原材料温度。

(2)在运输过程中，应对运输设备采取保温隔热措施,防止局部混凝土温度升

高(夏季)或受冻(冬季)。应采取适当措施防止水分进入运输容器或蒸发。

(3)浇筑时，混凝土入模前,应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量、水胶比及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑。混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于2m，当大于2m时,混凝土的浇筑应采用分层连续推移的方式进行,间隙时间不得超过90min,不得随意留置施工缝。

(4)振捣时，可采用插入式振动棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土。振捣时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。采用插入式振捣器振捣混凝土时,宜采用垂直点振方式振捣。每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡为准,一般不宜超过30s,避免过振。

(5)养护时间，高性能混凝土早期强度增长较快,一般3天达到设计强度的60%,7天达到设计强度的80%,因而,混凝土早期养护特别重要。通常在混凝土浇注完毕后采取以带模养护为主,浇水养护为辅,使混凝土表面保持湿润。养护时间不少于14天。

4 结 论

本文主要从原材料的选择、质量控制等方面对高性能混凝土进行了分析。通过掺入矿物微细粉和高性能化学外加剂的技术途径来配制高性能混凝土，既可改善混凝土的性能，又能降低生产成本，有利于高性能混凝土的推广应用。通过对高性能混凝土试验研究可得出以下结论,高性能混凝土的含气量宜为2%～4%。高性能混凝土的外加剂的掺量以在0.95%～1.00%之间为最佳。现今HPC发展形势良好，但是要使HPC在建筑工程中推广使用还需一个认识和实践的过程。随着我国建筑基础建设的不断增强，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。

参考文献

[1] 冯乃谦．高强混凝土技术的发展和现状[J]．混凝土与水泥制品，1992，(5)

[2] 杨勇．浅谈高性能混凝土的特点及应用[J]．中国科技博览，2009，（23）：349

[3] 吴中伟.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社,1999.

第8篇：智能混凝土范文

关键词：高性能；混凝土；质量；控制

为规范和强化政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、法国、挪威、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。

一、高性能混凝土特点

高性能政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政。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政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。目前，高性能政在发达国家的工程实践中已较广泛采用，我国尚处于试验研究、推广试用的起步阶段。

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。从我国目前的及优选并经过现场试拌后，检验砼坍落度的经时损失满足规范设计施工水平出发，强度等级达到或超过C50的混土被定义为要求，满足工程应用的高施工性要求，才能正式确定所选用的高强混凝土。而且随着工程建设的需要，高性能混凝土的使频率越来越高，对其进行严格质量控制的重要性也越来越强。

二、高性能混凝土质量的原材料和设计配合比控制

1、熟悉施工图纸，认真领会设计意图。通过同设计人员交换意见，并经过现场实地勘察，收集水文、地质、气象等原始资料，对施工图设计混凝土应承担功能作全面了解，并做好相应技术信息的收集准备工作。

2、全面收集原材料信息，精选原材料。加强原材料管理，混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。

（1）指定专人定期检查、测定各种原材料和生产状态，特别是对原材料的进料、储存、计量应全方位监控。

（2）配制C60级高强混凝土，不需要用特殊的材料，但必须对本地区所能得到的所有原材料进行优选。除有较好的性能指标外，还必须质量稳定，即在一定时期内（至少在施工期内）主要性能没有太大的波动。

（3）为确保混凝土强度，必须采取措施将毛细孔填满，以增加混凝土的密实性。因而，需要在砼配比中，加入微米级径增密处理的超细活性颗粒。使其在水泥浆微细空隙中水化，减少和填充毛细孔，达到增强和增密作用。

（4）选择合适的需要掺入的高性能的外加剂。目前，砼的外加剂品种较多，但高性能复合型外加剂国内尚不多见，故应作对比试验后确定。

3、设计合理的混凝土配合比。合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定，除满足确定、耐久性要求和节约原材料外，应该具有施工要求的和易性。因此要实验室设计合理的配比，必须提供合格的水泥、砂、石。水泥控制强度，砂控制细度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料达到合格要求，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进行，达到设计和验收标准。

4、正确按设计配合比施工按施工配合比施工，首先要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。其次，要用重量比，不要用体积比，最后，要及时检查原材料是否与设计用原材料相符，这要求供方提供两份同样材料，一份提供给实验室，一份给工地，工地收料人员应按样本收料，如来料与样本不符，应马上向上级汇报，及时更改配合比（材料不合格不收料除外）。

进行混凝土强度的测定，我们以28天强度为准，为施工简便和质量保证，我们一般做7天试块等，以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展，以明确确定其质量。

三、高性能混凝土质量的施工中控制

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IS混凝土结合密实。

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、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。

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。

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。

6 、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。

参考文献：

第9篇：智能混凝土范文

关键词：混凝土；早龄期性能；裂缝控制

一、混凝土早龄期性能

1、混凝土初期水化及电特性

搅拌混凝土后，混凝土微观结构就开始受重力作用、外界环境等因素的影响。水胶比、骨料体积是决定新拌混凝土初期性能的主要因素，新拌混凝土可认为是悬浮于水中不同粒降男浮液，也可当做是水在粒子附近填充形成的多孔介质材料。水泥的水化过程能够让混凝土由粘塑性液态材料逐步向刚性可承受荷载作用的固体材料转化。

混凝土水化程度监测目前常用的方式就是电阻率测试法。利用分析研究各类水灰比、不同掺合料混凝土电参数及相关曲线变化规律，可以看出伴随时间的增加，早龄期混凝土电阻率、强度曲线的相似性及相关性也会越来越强，如图1所示。通过混凝土早龄期电阻率变化速率曲线分析，混凝土水化进程可进行5阶段划分，即水泥水解―诱导―凝结―硬化―硬化后期。通过观察电阻率速率曲线各个关键点，如峰值点、拐点等，可全面展现水泥水化的整个过程，能够极为准确地做到混凝土凝结时间的确定。通过混凝土早期电阻率的变化情况，可以把混凝土早期内部变化充分反映出来，如生成水化产物等。

2、混凝土早龄期收缩与徐变

干燥收缩、塑性收缩及自收缩等都是混凝土收缩的主要类型。但各个龄期混凝土结构中往往同时存在多种收缩，且相互作用、相互影响。因混凝土早期收缩是各类收缩综合作用的结果，因此详细划分难度较大。为此，本文利用自制混凝土收缩测量装置对3类混凝土早期收缩、后期干燥等进行了分析。通过观测得出，密封养护原理下，混凝土3天变形现象为“膨胀―收缩”。笔者认为，混凝土产生微膨胀的原因可分为2点：第一，混凝土早期水化放热出现体积膨胀；第二，浇注混凝土一定时间后，将会产生泌水问题。密封条件下，伴随水泥水化情况此类表面泌水将会被混凝土吸收，进而产生体积膨胀现象。室内干燥条件下，混凝土后期收缩分析得出，聚丙烯腈纤维混凝土适量添加，可达到早期收缩降低的目的，如水泥强度等级较高，则可实现混凝土后期收缩增加的目的。但在养护条件一致的情况下，各类型混凝土最终收缩值差距较小。为此，笔者认为混凝土收缩变形可选取公式（1）表示。

其中，龄期t时混凝土早期收缩应变可由 表示；

混凝土最终收缩应变可由 表示；

龄期可由t表示；

试验常数为a1、b1、a2、b2表示。

计算流动变形速率时，可对一个龄期调整扩大系数k进行定义，以此对老混凝土流动变形估算缺陷加以弥补，并对新徐变分析方法进行定义，也就是我们所说的龄期调整流动率法。基于此，混凝土流动变形值可利用龄期调整流动率进行计算，如公式（2）所示。

（2）

其中，t龄期应力可由 表示；

T龄期弹性模量可由E（t）表示；

初始加载时刻可由 表示；

任意加载时刻可由 表示；

初始加载后的流动变形度可由Cf 表示；

滞后弹性变形度可由 表示。

由此得出，龄期调整扩大系数，其计算公式（3）如下：

其中，0以上的待定参数为A、P；

龄期调整最终扩大因子由A表示；

龄期调整影响指数可由p表示。

二、混凝土早龄期裂缝控制

1、混凝土早龄期温度裂缝控制及数值模拟

一般都会选取有限元计算法进行传统早龄期混凝土温度应力分析，但该方法存有一定缺陷，为此，笔者将等效龄期方法引入对其进行改进，且分析评估了早龄期混凝土的温度应力、开裂风险等。假设分析混凝土温度应力有限元内，温度荷载可通过节点温度增量进行表示，并进行加载作业，所有节点最大温度应力此时可根据“增量法”获取，公式（4）如下：

（4）

其中，t时刻节点的温度应力可由 表示；

混凝土热膨胀系数可由k表示；

ti时刻通过等效龄期计算的节点弹性模量可由E（ti）表示；

第i时段内的节点温度增量则可由 表示；

应力松弛系数可由 表示；

计算时段则由i表示。

某时刻混凝土的开裂风险=此时刻混凝土最大温度应力/抗拉强度，计算公式（5）如下：

（5）

其中，节点开裂风险可由Pc表示；

节点最大温度应力值可由 表示；

所有节点等效龄期计算的抗拉强度值可由ft表示。

2、混凝土结构裂缝分析

非贯穿表面裂缝作为混凝土结构物裂缝的主要裂缝之一，其所占比例高达70%左右。产生此类裂缝的主要原因为温度变形、收缩变形受到约束出现应力。如500mm以上为梁或墙体类结构壁厚时，因温度分布不均或收缩等问题，产生较为严重的约束应力，进而引起混凝土表面裂缝产生。因此类混凝土裂缝极为复杂，为有效控制裂缝，必须对一系列影响因素进行分析，如温度、徐变等，对其开裂风险进行准确评估。混凝土结构在约束条件下，拉应力增量可通过公式（6）表示，

其中，混凝土泊松比可由V表示；

第i时段增量 混凝土温度应变及收缩应变增量的和可由 表示。

通过对混凝土所有早期性能的充分考虑，可对C35复掺矿物合料混凝土的强度进行计算，通过图2可反映出180d极限拉应变和理论拉应变的关系。

由图2所示，理论拉应变曲线的过程为“下―上―下”。混凝土早期温度较高时，将大大减少理论拉应变。3到30天干燥收缩作用为主，此时将提升理论拉应变；30天之后，因应力松弛现象产生，将同时降低理论拉应力、理论拉应变。除此之外，理论计算获取的拉应变从始至终都控制在C35极限拉应变以下，由此可见，C35混凝土抗裂性能良好。

3、混凝土早期裂缝控制措施

第一，浇筑混凝土后及时做好养护工作，如将麻布、塑料布等覆盖到混凝土表面，避免水分流失过快；

第二，将化学物质喷洒到混凝土表面，避免水分过度流失；

第三，完成拆模作业后，应再次做好养护工作；

第四，应始终确保施工作业在高湿度状态完成；

第五，混凝土表面风速有效减小；

第六，混凝土养护温度提升，加快凝结速度；

第七，超塑性减水剂使用需适量；

第八，水泥材料应具有较大粒径，以此对化学收缩问题进行有效控制。

三、结束语

综上所述，伴随国民经济发展速度的不断提升，混凝土作为一项重要施工材料，在我国工程建设中得到了广泛应用。但在其应用范围逐步扩大的今天，早龄期裂缝问题也愈加严重，为更好地控制裂缝，本文在充分了解混凝土早龄期各项性能的基础上，探讨了其裂缝产生原因，并提出了相应的控制措施，以期全面提升混凝土工程质量。

参考文献

[1] 韩宇栋，张君，王家赫，郝挺宇. 基于粗骨料含量的混凝土早龄期收缩调控[J].混凝土. 2017（01）.

[2] 赵志方，李海峰，谭恺严，吉顺文.混凝土早龄期抗裂性能测试方法评述[J]. 实验室科学. 2012（06）.