高性能混凝土配合比智能化系統(tǒng)研究進(jìn)展

1、2011年第7期(總第261期)Number7in2011(TotalNo261)混凝土Concrete預(yù)拌混凝土READYMIXEDC0NCRETEdoi：103969／jissn1002—3550201107033高性能混凝土配合比智能化系統(tǒng)研究進(jìn)展余燕妮，焦楚杰，張文華(廣州大學(xué)土木工程學(xué)院，廣東廣州510006)摘要：介紹了高性能昆凝土配合比設(shè)計(jì)及其智能化在國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展，分析了高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，指出了需要進(jìn)一

2、步深入研究的方向，為高性能混凝土配合比的研究與工程應(yīng)用提供了參考。關(guān)鍵詞：高性能混凝土；配合比設(shè)計(jì)；智能化；國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展中圖分類號(hào)：TU528062文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002—3550(2011)07—0099—02ResearchoftheintelligentdesignofmixedproportionofHPCYUYanni，JIAOchujieZHANGWenhua(CollegeofCivilEngineering，

3、GuangzhouUniversity，Guangzhou510006，China)Abstract：JnviewofthecomplexityofthedesignofmixedproportionofHPCinordertoalleviatethelaborintensityoftheconcreteworkerseffectivelyandimprovetheaccuracyandeconomyofthemixedproporti

4、onofHPCIntroducesthedesignandintelligenceofmixedproportionofHPCandtheirdevelopmentathomeandabroad，analyzingtheexistingproblemswiththedesignofmixedproportionofHPCThefur—therresearchdirectionarepointedoutinthispaperItprovi

5、desreferencesfortheresearchandEngineeringApplicationofthedesignofmixedproportionofHPCKeywords：HPC；designofmixedproportion；intelligence；developmentathomeandabroad0引言高性能混凝土(HighperformanceConcrete，簡(jiǎn)稱HPC)是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高

6、常規(guī)混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)，選用優(yōu)質(zhì)原材料，在妥善的質(zhì)量管理的條件下制成的_1_。除水泥、水、集料之外，HPC必須采用低水膠比和摻加足夠細(xì)摻料與高效外加劑。HPC不同于普通混凝土的特點(diǎn)在于其組分多，成分比較復(fù)雜，性能指標(biāo)多，配合比設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。近年來(lái)，隨著物理、化學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，HPC配合比的智能化和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)有了很大的發(fā)展。許多的混凝土研究人員口叫把計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)，

7、也都取得了豐碩的成果。1高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方法迄今為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)于HPC還沒(méi)有給出一個(gè)統(tǒng)一的定義，而且，由于HPC配合比設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，迄今為止還沒(méi)有統(tǒng)一的配合比設(shè)計(jì)方法。各國(guó)混凝土學(xué)者針對(duì)這一問(wèn)題也做了大量的研究工作，綜合起來(lái)，當(dāng)前的混凝土配合比設(shè)計(jì)方法主要有以下幾個(gè)方面。11基于經(jīng)驗(yàn)的HPC配合比設(shè)計(jì)方法對(duì)于HPC配合比，人們最容易想到的是按照普通混凝土配合比方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以通常的配合比方法大多是基于經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)試配來(lái)進(jìn)行。收稿

8、日期：2011o1—17美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的Mehta和Aitcin(1990)【5]在現(xiàn)有高強(qiáng)、高性能混凝土實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出配合比設(shè)計(jì)方法。該方法對(duì)主要的配合比設(shè)計(jì)參數(shù)做出一些假設(shè)，從而得到試配用的配合比。法國(guó)陸橋中心(LCPC)的FdeLa~ard(1992)同基于實(shí)驗(yàn)室試配的基礎(chǔ)上，提出了一種配合比設(shè)計(jì)方法。該方法基于3點(diǎn)假設(shè)：具有一定組成的混凝土強(qiáng)度主要受漿體性質(zhì)的控制；當(dāng)混凝土集料的組成一定時(shí)，拌合物的工作性取決于漿體的體

9、積和漿體的流動(dòng)性；滿足一定的強(qiáng)度及工作性要求，需要漿體體積最小的砂率為最優(yōu)砂率?；谝陨霞僭O(shè)，用砂漿進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，用漿體進(jìn)行流變?cè)囼?yàn)，可以減少大量的試配工作。美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)ACICommittee211(1998)問(wèn)提出來(lái)一種摻粉煤灰的高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)和優(yōu)化法。此方法適用于抗壓強(qiáng)度在41～83MPa的普通密度非引氣混凝土，主要是采用一系列不同膠凝材料比例和用量進(jìn)行試驗(yàn)，從而得到最佳配合比。清華大學(xué)韓建國(guó)(1998)基于Mehta和A

10、itcin的高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，通過(guò)建立混凝土強(qiáng)度與有效水膠比、粗集料松堆積體積和粉煤灰水化活性因子的關(guān)系，以及粗集料的松堆積體積與砂率的關(guān)系，建立了混凝土中粗集料、細(xì)集料、水和膠凝材料各組分之間的聯(lián)系，提出了系統(tǒng)化的HPC配合比設(shè)計(jì)方法。試驗(yàn)結(jié)果表明，依據(jù)該配合比設(shè)計(jì)方法所配制混凝土的抗壓強(qiáng)度與期望值具有良好的一致性。這種方法是一種具有反饋調(diào)節(jié)能力的高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，具有準(zhǔn)確、簡(jiǎn)捷、適用范圍寬和易于程序化的特點(diǎn)。99

11、學(xué)兔兔www.xuetutu.com粗化了，由此產(chǎn)生的較小的毛細(xì)收縮力降低了砂漿的收縮值[41。加入羥丙基甲基纖維素會(huì)在砂漿中形成許多微小氣泡，這些氣泡在砂漿中起到滾珠般的作用，使新拌的砂漿的和易性得到改善，氣泡還保留在硬化的漿體中，形成彼此獨(dú)立的孔隙，起到阻斷毛細(xì)孔的作用，提高了砂漿的保水性?？稍俜稚⑷槟z粉在砂漿中成膜后，可以對(duì)水泥石中的缺陷和孔隙進(jìn)行填補(bǔ)，該膜具有較高的變形能力，可吸收缺陷和微裂紋擴(kuò)展所需的能量，從而提高了砂漿的抗裂

12、性和黏結(jié)強(qiáng)度。4結(jié)論(1)水泥砂漿和添加砂漿王的砂漿抗壓強(qiáng)度相比蒸壓加氣混凝土砌塊偏大，砂漿人模后泌水較嚴(yán)重，保水性不好，且28d抗壓強(qiáng)度值較大，與自身強(qiáng)度值較低的蒸壓加氣混凝土砌塊配套砌筑的墻體易產(chǎn)生裂縫。(2)粉煤灰和復(fù)合外加劑(可再分散乳膠粉、羥丙基甲基纖維素)的加入能降低砂漿的抗壓強(qiáng)度，使得專用砂漿的抗壓強(qiáng)度與蒸壓加氣混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度較接近，且專用砂漿人模時(shí)幾乎不泌水，砂漿的保水性得到改善，減少了蒸壓加氣混凝土砌塊因從砂漿中

13、吸水產(chǎn)生二次收縮，25％粉煤灰替代量的專上接第1O0頁(yè)原材料性能差異是一個(gè)方面，另一方面則是各個(gè)地區(qū)的氣候差異。氣候差異會(huì)影響智能化軟件設(shè)計(jì)中參數(shù)的多少，參數(shù)的考慮直接增加軟件設(shè)計(jì)中程序編制的復(fù)雜性。但是，如果要使設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)可以廣泛使用，配合比參數(shù)的設(shè)置就要考慮到所有可能的情況的影響。另外一方面，配合比設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)要有大量的原始數(shù)據(jù)做支撐，但是現(xiàn)階段的情況是，已有的可搜集到的數(shù)據(jù)也并不是都考慮到了配合比設(shè)計(jì)中的所有的影響因素，這是

14、目前HPC配合比設(shè)計(jì)智能化系統(tǒng)不能夠廣泛推廣使用的影響因素之一。4結(jié)束語(yǔ)由于配合比組分繁多，地區(qū)差異以及性能要求等各方面的原因，HPC的配合比設(shè)計(jì)相對(duì)比較困難。本研究中總結(jié)了高性能混凝土配合比用計(jì)算機(jī)化來(lái)實(shí)現(xiàn)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，并且針對(duì)高性能混凝土存在的一些問(wèn)題給出了個(gè)人建議。為HPC的進(jìn)一步研究和工程應(yīng)用提供了參考。參考文獻(xiàn)：【1】吳中偉，康慧珍商I生能混凝土[M】]京：中國(guó)鐵道出版社，1999：1o_11[2]HOLLANDJHAda

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19、地址聯(lián)系電話韓菊紅(1964一)，女，教授，博士，主要研究方向?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)基本理論及耐久性。鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院(450002)13623825198【7]ACICommittee211Guidefselectingproportionsforhighstrengthconcretewithportlandcement＆flyashACI2114R93[M]FarmingtonHills，Michigan：AmericanConcre

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21、f12]胡曙光，呂林女，馬保國(guó)泵送混凝土技術(shù)專家系統(tǒng)的配合比設(shè)計(jì)研究[J1武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，20(4)：912[131~1]國(guó)華，陳斌，汪玉樹(shù)，等基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Monte—Carlo發(fā)的混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J1水利發(fā)電學(xué)報(bào)，2003，(4)：45—53[14】李昕，劉幸，田繼平，等基于MATLAB的高性能混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]昆凝土，2004(2)：54—57【15]王繼宗，梁曉穎，梁賓橋基于Matlab語(yǔ)言的高

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