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我国许多高校统计学专业对课程体系进行改造的同时 ,加大了计算机软件课程的比例 ,部分院校开设了统计软件课程 ,以加强专业课程与计算机应用的结合。以下是读文网小编为大家精心准备的:统计学在混凝土质控中的应用相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要:本文主要使用《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)和正态分布统计学分析方法,对C20混凝土强度及拌和楼生产质量进行评定分析。将两种方法进行对比,结果说明:相对传统统计学分析方法,具有前瞻性的正态分布统计学分析法增强了质量波动预防观念。
关键词:统计学、均值、方差、正态分布、质量控制、混凝土评定
高性能混凝土在水电工程建设中占据重要地位,其质量控制更显得尤为突出。“数理统计学”就是对混凝土工程质量进行科学管理行之有效的手段之一,即从已知数据推导出未知数据,从而获得质量发展趋势的有效信息。通过这些信息及时了解混凝土工程质量管理水平,并对质量波动超出合理范围的单元工程,提前做出正确的处理方案。
作为某水电站商品混凝土质量控制管理者,将“数理统计”这种可靠性分析方法运用于高性能混凝土的生产质量控制,对后续阶段的质量进行风险性分析以确定生产质量的稳定性,使得经过控制的高性能混凝土能够达到合格验收的质量要求[1]。白鹤滩电站导流洞工程低热水泥混凝土强度的检验和评定以《水工混凝土试验规程》(DL/T 5150-2001)[2],《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144-2001)[3]等作为主要依据。
2.1数据计算
笔者收集拌和楼出机口(导流洞工程垫层)C20低热水泥混凝土抗压强度数据152组,根据施工规范对这些数据进行强度评定,同时对混凝土强度进行正态分布检验。
2.1.1 样本均值:= 27.6 MPa,=152;
2.1.2 样本标准差:=1.79;
2.1.3 样本最小值:= 23.5 MPa;
2.1.4 样本强度不低于强度标准值的百分率: =100%
备注:各符号含义同下
2.2混凝土评定
使用《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001中11.5章节对C20混凝土进行评定。
2.2.1 验收批混凝土强度均值和最小值同时满足:
式中:-混凝土平均值,MPa;-混凝土设计龄期的强度标准值,MPa;
-合格判定系数,n>25,取0.20;-概率度系数,混凝土保证率95%,取值1.645;-验收批混凝土强度标准差,MPa;-混凝土强度最小值,MPa;
2.2.2 由2.2计算得出=27.6≥=20+0.20×1.65×1.79= 20.6 MPa,=23.5≥ 0.85=0.85×20= 17.0 MPa。由计算结果得出混凝土强度均值和最小值同时满足强度检测评定标准,因此验收批混凝土强度合格。
2.2.3 衡量混凝土生产水平,由2.2计算结果得出=1.79,=100%。通过查表1,综合判断得出混凝土生产质量水平为“优秀”。
表1 混凝土生产质量水平
评定指标 质量等级
优秀 良好 一般 差
不同强度等级下的
混凝土强度标准差
MPa ≤C9020 <3.0 3.0~3.5 3.5~4.5 >4.5
C9020~C9035 <3.5 3.5~4.0 4.0~5.0 >5.0
>C9035 <4.0 4.0~4.5 4.5~5.5 >5.5
强度不低于强度标准值的百分率
≥90 ≥80 <80
备注:摘录《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001中表11.5.11
2.3正态性检验
2.3.1混凝土工程中质量波动是不可避免的,但正常质量波动是具有一定统计学规律的。正常情况下,反映质量的数据呈现中间高,两边低,左右对称的标准正态分布[4]。
2.3.2正是利用这种波动规律,运用统计学方法分析混凝土质量波动的原因,从而预测和控制混凝土质量。笔者使用“正态分布”对上述C20混凝土进行分析,其结果与《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001进行对比,绘制图表如下:
表2C20混凝土强度频数分布表
序号 分组区间 频数 频率 序号 分组区间 频数 频率
1 <22.50 0 0 7 28.38~29.55 24 0.16
2 22.50~23.68 1 0.01 8 29.55~30.72 8 0.05
3 23.68~24.85 3 0.02 9 30.72~31.90 8 0.05
4 24.85~26.02 29 0.19 10 31.90~33.80 1 0.01
5 26.02~27.20 37 0.24 11 >33.80 0 0
6 27.20~28.38 41 0.27 12 总计 152 1.0
图1C20样本正态分布曲线图
2.3.3从图1看出:
(1)C20拟合后呈现标准正态分布曲线的形态,结合标准差、均值等数据反映出混凝土质量在正常范围内波动,说明拌和楼出机口混凝土生产水平稳定、质量优良;
(2)虽然两种方法分析过程有所差异,但正态性检验结果与《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001中对C20混凝土评定结果高度一致,说明正态分布统计法也是一种对混凝土质量评定行之有效的手段。
(3)正态分布曲线直观反映出强度区间30.72MPa~31.90MPa的数值偏多,虽然强度满足混凝土设计要求,但超强较多。会造成经济上的浪费同时可能对混凝土性能产生不利影响,如胶材多,水化热高,混凝土易出现裂纹。
2.3.4这种混凝土超强趋势主要原因分析:一、作为首次大规模使用低热水泥的白鹤滩水电站,混凝土生产方量大、品种多、性能要求高,因此造成水泥厂家生产压力大,前期水泥质量波动频繁;二、导流洞工程前期原材料质量波动,为保证混凝土生产质量,混凝土配合比设计过程中存在一定富余量(C20配制强度26.6MPa,混凝土均值27.6MPa略有富余)。
2.3.5针对波动原因拌和楼质控部门采取应对措施:一、要求水泥厂家加强质量控制,另引进具有生产低热水泥资质的某水泥厂,要求相关部门增加抽检水泥频次,应对水泥供应量不足和质量波动大。二、开展配合优化,使用价格相对较低的粉煤灰代替部分水泥,合理调整水胶比等。
无论是按照施工规范进行混凝土评定还是进行统计学分析,都得出拌和楼出机口C20混凝土完全达到了规范和验收标准,拌和楼质量控制在可控范围内。
其中统计学分析更能直观反映出混凝土质量的波动趋势,显然比传统质量控制方法更进一步,增强了质量波动预防观念[6]。简要来说就是:通过数据的统计分析,发现质量控制存在的问题,做出有效的预防方案,从而指导后续生产。
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数据分析是指用适当的统计分析方法对收集来的大量数据进行分析,提取有用信息和形成结论而对数据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持过程。在实用中,数据分析可帮助人们作出判断,以便采取适当行动。以下是读文网小编为大家精心准备的:数据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!
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宏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、结构与性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,但是各个参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 方法参数选择相似,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参数考虑细致。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“人工神经网络”等数据分析方法研究的兴起,越来越多的人开始尝试用数据挖掘与分析的方法来进行混凝土配合比的设计与优化。比如人工神经网络方法就具有非线性处理能力强、不需要明确的函数关系式等特点。一个三层BP 神经网络可以以任意精度近似任何连续函数。甚至有研究指出采用人工神经网络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,分析并讨论数据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. 1. 1 人工神经网络技术简介通常意义上的BP人工神经网络是以输入单元为自变量、输出单元为因变量、网络单元间的连接权值为调整参量,按最小误差原则逐步反馈修正而使网络达到最佳模拟状态的一种数学算法,即误差反传误差反向传播算法的学习过程,由信息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信息,并传递给中间层各神经元; 中间层是内部信息处理层,负责信息变换,根据信息变化能力的需求,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信息,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信息处理结果。
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。周而复始的信息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,也是神经网络学习训练的过程,此过程一直进行到网络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络的特点是非线性处理能力强、不需要明确的函数关系式等,正是因为这些优点,人工神经网络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 神经网络可以以任意精度近似任何连续函数。有科学研究指出,采用人工神经网络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 网络表达的混凝土性能——配合比关系作为约束条件,以成本函数作为目标条件,采用Monte - Carlo 随机试验法建立直接优化设计模型,并对网络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件。
1. 1. 3 应用实例
用BP 人工神经网络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性能的各个因素,且输出单元要包括所设计混凝土的各项性能指标。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,得到的混凝土性能也有差异。而输出单元主要包括混凝土强度、流动度与和易性,其他各项性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,同产地原材料性能变化不大,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络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性能种类少于网络输出单元的性能种类,则视为无效样本。
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对象的分类问题,即用数学定量地确定分析对象之间在性质、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、环境保护以及图像语言识别等领域之中; 但是模糊集合论不同于普通的集合论,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,从而客观地进行类型的划分。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对象的分类问题,即用数学定量地确定分析对象之间在性质、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、数据标准化、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对象绝对属于某一类,而是以清晰的阈值表征对象在一定程度上相对属于某一类。模糊聚类分析与BP 人工神经网络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信息不完整。
相反。如果能够很好地配合BP 人工神经网络的信息处理机制,则可以充分增强神经网络的分类能力。除此之外,还可以使各个模式间的相容相斥信息得以利用,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络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、烧黏土等作为试验对象,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. 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宏观的几何接近,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对象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,其性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、环境湿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湿度,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参数。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、硅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、相对湿度、水泥用量、碳化时间。
( 1) 采用人工神经网络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 人工神经网络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。
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企业管理制度是企业员工在企业生产经营活动中共同须遵守的规定和准则的总称,企业管理制度的表现形式或组成包括企业组织机构设计、职能部门划分及职能分工、岗位职责工作说明,专业管理制度、工作或流程、管理表单等管理制度类文件。以下是读文网小编为大家精心准备的:预拌混凝土企业环境保护管理制度建设相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
预拌混凝土企业环境保护管理制度建设相关论文全文如下:
控制重大环境污染因素及危险源,加强预拌混凝土行业的环境保护管控,提高环境保护意识,严格控制污染,促进文明绿色生产,还给人们蓝天白云。
雾霾的持续出现,对人们的健康及出行造成较大的影响。作为混凝土行业,要从自身来控制污染源头,制定环境保护制度,为环保出份力。企业必须设立环境保护领导办公室,负责组织、落实、监督环境保护工作,实时调取监控进行落实。在生产现场要有专人洒水降尘(做到早、中、晚各一次),防止扬尘,污染环境。厂内放置专用垃圾桶,垃圾清理前应进行洒水降尘,在生产区域要严格控制乱扔垃圾。水泥和其他易飞扬的粉状材料,应安排在罐内存放,砂、石等骨料应存放于安装全封闭大棚的料场内,运输时要防止漏洒,装卸时应采取有效措施,砂、石料场安装自动喷淋设备,用于降尘,降低大气污染指数。混凝土运输车辆清洗废水、地面冲洗水,经收集、砂石分离、沉淀处理后回收再利用。生产中产生的废渣、不合格产品要有专用存放池存放(定期外运),粉料罐体要安装自动除尘装置用来收集排气口排出的粉料,做到回收再利用,杜绝粉尘外溢,对环境造成污染。企业内部设立的环保办公室要制定定期内部检查制度,采取“三定”原则(定人、定时、定措施)予以整改,要责任到人。制定周期环境保护培训计划,采取多种形式进行环境保护宣传教育活动(设有环境保护宣传专栏),用于提高个人的环境保护意识和法制观念。
临沂市就四大环境污染源及环境安全等出台了《临沂市大气污染防治20条加严措施》。措施如下:
(一)工业企业污染治理
(1)规模以上工业企业落实“三个一批”措施。一是限期治理一批,对钢铁、焦化、电力、建陶、水泥等重点企业二氧化硫、氮氧化物、粉尘、烟尘、无组织排放废气等不能稳定达到山东省大气污染物地方排放标准的,实施限期治理。二是停产治理一批,对逾期未完成限期治理任务的和偷排偷放的实施停产治理。三是关停拆除搬迁一批,对停产治理期限内未完成治理任务的实施关停、拆除;对城区内现有重点污染企业列入搬迁计划,逐步实施搬迁。
(2)土小企业关停、拆除。对外环线以内小铸造、小石灰窑、小页岩砖、小陶瓷、小钢铁等高耗能、高污染的企业坚决关停、拆除,防止死灰复燃。
(3)严格行业环境准入。外环线以内一律停止审批新上燃煤项目;五区内未批先建项目一律停止建设,严控新增污染物排放的新上项目、新增产能。其他新上项目环保设施必须严格落实“三同时”制度。
(二)城市扬尘治理
(4)狠抓施工工地扬尘治理。所有施工工地必须严格落实“六个100%”(施工现场围挡率、进出道路硬化率、工地物料篷盖率、场地洒水清扫保洁率、密闭运输率、出入车辆清洗率达到100%),视频监控设施联网贯通且正常运行。混凝土搅拌站要落实“粉料仓除尘、料场全封闭、车辆冲洗”要求,9月30日之前未达到要求的,外环线内一律取缔,外环线外停产治理。
(5)狠抓渣土、散装物料运输扬尘治理。渣土运输车实行集中挂靠、统一管理,严禁个人、社会闲杂车辆上路营运;渣土运输车必须按照指定时间和路线行驶,一律实行全封闭运输。加大夜间执法检查力度,违规车辆一律查扣一个月以上。一经查扣,相关施工工地停工三个月以上。散装物料一律密闭运输,防止抛洒遗漏,违规车辆一律查扣一个月以上。
(6)狠抓城区道路扬尘治理。外环线内主次干道使用高压清洗车辆进行清洗冲刷,每3天至少清洗一次;除雨天外,每日全路段至少洒水保洁2次。
(7)裸露土地绿化。对主城区范围内裸露地面及临时闲置土地进行硬化或绿化。
(三)机动车尾气治理
(8)加快黄标车淘汰步伐。年内完成6.6万辆黄标车及老旧车淘汰任务(以山东省财政厅、公安厅、环保厅、商务厅、交通运输厅5部门统计数据为准),淘汰率进入全省前3位;外环线内黄标车一律禁行。
(9)严格实行环保标志管理。全面落实机动车先环检、再安检措施,尾气不达标的一律不予办理注册、登记、年检手续;开展机动车排气路检、抽检,比例不低于在用机动车保有量的5%。
(10)开展车用油品专项治理。油品不达标的加油站,一律停业整顿。
(四)能源结构调整
(11)全面整治燃煤锅炉。外环线内10吨/小时及以下燃煤小锅炉一律拆除,或限期改用电、气锅炉;开展西部板材业锅炉集中整治,不能集中供热的,限期改用电、气锅炉。
(12)落实高污染燃料禁燃措施。在禁燃区内,严禁新建使用高污染燃料项目;已建成的使用高污染燃料的项目,一律拆除或限期改用电、气锅炉。(13)大力推行城区集中供热。加快集中供热管网建设步伐,年内新增供热能力1000万平方米。(五)餐饮油烟治理
(14)严格油烟排放管控。外环线内所有宾馆、饭店、食堂等餐饮业油烟排放单位,8月31日前必须全部安装油烟净化设施和专用烟气排放管道,逾期未完成的,责令餐饮业油烟排放单位停业整顿3个月以上。
(15)禁止露天烧烤。对烧烤摊点进行总量控制,城区范围内严禁新增烧烤摊点。露天烧烤一律改为室内烧烤(使用环保型无烟炉具的限期1年内改为室内)。室内烧烤废气必须集中处理,配套油烟净化设备。无环保型无烟炉具和不正常使用环保型无烟炉具油烟净化设施的,一经发现,没收全部生产经营设备,取消饮食业从业资格。空气自动监测站周边2公里范围内严禁从事烧烤经营活动。
(六)环境安全监管
(16)强化节能环保刚性约束。对未通过能评、环评的项目,一律不得批准开工建设,不得办理工商注册,不得提供土地,不得提供贷款支持,不得供电供水。违反规定的,由纪检监察等部门追究相关单位和人员的责任。
(17)严格落实企业主体责任。大力推行排污企业公开承诺制,所有排污企业一律在门口显著位置设立承诺牌,强制实行污染物排放信息公开。各县区须与所有排污企业签订责任书。
(18)加大违法行为查处力度。对偷排偷放企业实施严管重罚,查处超标一次予以顶格处罚,停电停产或停止施工3个月;第二次超标坚决关停。
(19)严格实行责任追究。自2014年8月1日起,对市级及以上查处同一企业违规、超标2次的,在严肃查处企业的同时,一并追究相应县区主要负责人、分管负责人的责任,县区查处同一企业违规、超标2次的,一并追究相应镇街主要负责人、分管负责人的责任。
(20)加强污染天气应急处置。在连续性异常天气情况下,根据污染等级及时采取重污染企业限产停产、机动车限行、施工工地停工等措施。
(七)临沂市制定“治本之策”
严格产业环境准入。要提高环保准入门槛,从项目立项抓起,严格限制“两高一资”项目落地。对达不到环评要求的项目,宁可忍一时之痛坚决放弃,也绝不能追求片面发展破坏环境。外环线以内一律停止审批新上燃煤项目;五区内未批先建项目一律停止建设,严控新增污染物排放的新上项目、新增产能;其他新上项目环保设施必须严格落实“三同时”制度。各县区对发展方式要重新审视,新上项目不得新增工业废气排放总量,做不到的一律不准落地。淘汰落后产能。要以壮士断腕的勇气和决心,按照国家发布的工业淘汰落后生产工艺装备和产品指导目录,加快淘汰钢铁、火电、水泥等过剩产能,对没有按期完成淘汰任务的县区,要严格实行项目“区域限批”,切实降低市区、县城周边的污染物排放强度。优化工业布局。要按照主体功能区划要求,合理确定重点产业发展布局、结构和规模,严格控制生态脆弱或环境敏感地区建设“两高”项目。要结合产业布局调整,加快重污染企业加快退城入园步伐,对市区内重污染企业实施搬迁改造,引导和推动工业项目向园区集中。
珍爱环境就是珍爱生命,保护环境从自身做起,还自己一个碧蓝的天空。
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顶部掏槽注浆法。该方法是碾压混凝土摊铺后,在变态混凝土部位采用人工掏槽,一般槽宽20~50cm,然后将水泥粉煤灰净浆人工注入槽中的施工方法。今天读文网小编要与大家分享的是:变态混凝土经济对比相关论文。具体内容如下,欢迎阅读:
关键词:变态混凝土 经济
论文正文:
变态混凝土经济对比
变态混凝土是在已摊铺的碾压混凝土中,掺入一定比例的净浆后振捣密实的混凝土见DL3T5112-2000《水工碾压混凝土施工规范》。变态混凝土使用范围主要是:止水铜片埋设处、廊道、电梯井周边以及上下游面模板处,靠岸坡部位,其他孔口周边以及振动碾碾压不到的地方。变态混凝土浇筑宽度通常为:0.3~1.5m,浇筑层厚与碾压混凝土层厚相同,随碾压混凝土浇筑同步施工。变态混凝土改性所掺净浆,其水灰比宜不大于同种碾压混凝土的水灰比。净浆掺入量根据实际施工经验,一般控制在4%~6%之间。
变态混凝土施工工序为:混凝土拌制摊铺→净浆拌制→净浆掺入→加浆量选择和控制→振捣→结合部碾压。
(1)混凝土的拌制、摊铺。变态混凝土的拌制、摊铺和碾压混凝土拌制、摊铺同时进行,其施工工艺与碾压混凝土完全相同
(2)净浆拌制。净浆可以在仓面附近用灰浆搅拌站拌制。
(3)净浆掺入。将拌制好的净浆利用灌浆泵加压,高压管道输送到仓面;或者人工掺入净浆,也可以用仓面储浆机在仓面洒浆。
目前各工程已实施的变态混凝土掺浆通常有三种方法:
(1)水平铺浆法。按碾压层中加浆部位分类有底部加浆、顶部加浆和中部加浆。即在铺料前和铺料中间或在铺料后掺加水泥、煤灰净浆。如,普定大坝在变态混凝土施工部位混凝土铺料前,先在底部喷洒5mm左右厚的水泥粉煤灰净浆,然后摊铺碾压混凝土,在摊铺到每个浇筑层中部时再喷洒5mm左右的水泥粉煤灰净浆。
(2)垂直注浆法。碾压混凝土摊铺后,均匀地在混凝土面上垂直造孔,然后将水泥粉煤灰净浆注入孔中的施工方法。棉花滩工程采用顶部造孔加浆。采用!100mm高频振捣器或!50mm软轴式振捣器振捣密实。
(3)顶部掏槽注浆法。该方法是碾压混凝土摊铺后,在变态混凝土部位采用人工掏槽,一般槽宽20~50cm,然后将水泥粉煤灰净浆人工注入槽中的施工方法。沙牌大坝采用的是沟槽铺浆法。即,碾压混凝土摊铺平仓后,在变态混凝土部位采用人工掏槽,加入适量的水泥粉煤灰净浆。
(4)加浆量选择和控制。在变态混凝土范围内,在已摊铺好的混凝土中掺入由水泥与粉煤灰和外加剂拌制成的灰浆,掺入量一般为3%~10%(体积比)。加浆量多少与振捣泛浆时间有关,加浆量大,泛浆时间短,泌水增加,当加浆量为3%或10%时,泛浆时间一般在36s和16s之间。当加浆量采用4%时,振实时间一般在30s左右。人工掺入净浆量可用人工控制,采用仓面储浆机在仓面洒浆的,掺入量可用车上自动记录仪控制。
(5)振捣。待净浆浸入碾压混凝土中15min后,采用!100mm高频振捣器或!50mm软轴式振捣器振捣密实。
(6)结合部碾压。与碾压混凝土结合部位,用手扶式振动碾按规范往返碾压,完成骑缝碾压,使两者互相结合密实。两种混凝土搭界宽度应大于20cm。
某水电站碾压混凝土、常态混凝土、净浆、变态混凝土配合比比较见表1。按照某水电站的材料价格,每1m3素混凝土价格,碾压混凝土比常态混凝土少19.5元。施工时净浆的掺入量为4%时,1m3素混凝土价格,变态混凝土比常态混凝土少9.123元。掺入量为6%时,1m3素混凝土价格,变态混凝土比常态混凝土少3.92元。
某水电站大坝设计变态混凝土量为18464m3,施工单价为182元5m3,若设计使用常态混凝土,施工单价为232.88元5m3。采用变态混凝土大坝工程造价可节约95.7万元。某水电站围堰设计变态混凝土量为3362m3,施工单价为181.06元5m3,若设计使用常态混凝土,单价为214元5m3。采用变态混凝土围堰工程造价可节省11万元。
采用变态混凝土可将碾压混凝土改性代替传统的常态混凝土,真正做到通仓薄层连续上升,有效避免了在紧靠上、下游坝面模板附近及靠近两岸坝肩地段碾压混凝土不容易被振实的现象,形成平整的外部表面和良好的内部结合面,解决了结合部两种混凝土初凝时间不同带来的质量问题,确保了工程质量;在施工中避免了两种混凝土施工工艺不同产生的干扰,减少了由于异种混凝土结构分缝、温控等方面的要求不同而出现裂缝的机会,从而简化了施工,提高了施工工效,减少了工程投资,确保了工程质量。
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①当混凝土内外最大温差小于25℃时,混凝土就不会产生表面裂缝。因此要作好测温记录,以掌握实际温度场的变化。
②抗渗混凝土用的水泥,宜优先选用强度等级为42.5级的矿渣硅酸盐水泥,但应注意延长搅拌时间。
③严格控制砂石含泥量,并通过精心级配,提高混凝土的抗拉强度。
④基础底板和围护墙可采用240~370mm厚的砖模,混凝土浇筑后,砖模不拆即回填土。
⑤基础底板采用预应力混凝土,利用预应力筋张拉后的弹性回缩,消除结构裂缝。
⑥防水泥凝土必须使用同一品种水泥。
⑦混凝土采用分层浇筑。
⑧加强对商品混凝土现场监控力度专人检测混凝土的坍落度和搅拌时间。
⑨防水混凝土及补偿收缩混凝土的养护,严重影响结构的抗渗性,特别是早期养护更为敏感。一般养护要注意:
a.防水混凝土和HEA补偿收缩混凝土终凝后(浇筑后4~6h),应立即覆盖双层草帘或麻袋养护。
b.不宜采用电热养护,容易产生温度裂缝,降低混凝土的抗渗性。
c.不宜采用蒸汽养护,导致混凝土结构抗渗性下降。
d.防水混凝土不应过早拆模,避免混凝土表面裂缝。
e.冬期施工,防水泥凝土的原材料可采用预热法,混凝土的出机温度不宜大于35℃。
f.防水混凝土冬期宜采用蓄热法养护。当采用暖棚养护法时,棚内应保持一定湿度,防止混凝土早期脱水。
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混凝土,简称为“砼(tóng)”:是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料,砂、石作集料;与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌而得的水泥混凝土,也称普通混凝土,它广泛应用于土木工程。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:浅谈如何控制水利工程混凝土的外观质量相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
我们国家的水利项目,绝大多数都是由混凝土建成的,当其完工之后不用再进行额外的处理。最近几年,由于混凝土相关的技术在不断提升,此时人们对其外在品质也有了更为严格的规定。比如不但要求其工艺优秀,还要求它的密实性较高。当前时期,我们必须认真的分析干扰其外在品质提升的要素,进而加以合理的论述。
第一,麻面以及蜂窝现象。在建筑结构的表层,经常会产生很多类似于蜂窝的坑洞或是麻面。它们的存在给项目的整体形象严重的抹黑。之所以会形成此类现象,最主要的是没有做好设计工作,或是没有正确称量原料,除此之外由于模板的表层坑洼,没有正确的使用脱模材料的话,也会导致问题出现。再者就是模板没有对接好,此时浆液就会流失,最终引发麻面现象。在搅拌混合物的时候,假如时间太短,拌合不当就会导致它的和易性受影响。同时如果没有做好入仓活动的话,就会导致其发生严重的离析问题。当然振捣不合理,或是遗漏的话也会使得其中的气泡无法在短时间内得以排放,此时气泡长久停留就会引发麻面这类的问题。
第二,夹层和断层纹。在分析水利项目的时候,我们发现很多的结构都存在夹层。导致这种问题的关键原因有如下的一些:未认真的处理施工缝,比如没有对其合理的打凿处理,或是其中有残存物质;没有做好缝隙对接工作;浇筑的时候没有控制好高度,未布局导管,此时就会引发严重的离析问题;未处理好底层连接的地方或是接缝地方没有严格振捣。
第三,钢筋外露和空洞。在工作中我们经常会遇到钢筋外露以及结构存在空洞的问题。导致这些问题的原因非常多,比如:在下料的时候,浆液聚集到钢筋较多低地方,未做好平仓工作就对上层浇筑处理;单次浇筑的时候放置材料太多,没有正确使用振捣设备,导致很多孔洞出现;浇筑的时候,垫块过多或是位移现象严重,此时钢筋就发生了明显的移动,和模板距离过近;截面不宽,此时钢筋就过于集中,这时候一些较大的石子就停留在钢筋上了,此时浆液就无法流通,导致钢筋外露;浇筑或是离析的时候发生了跑浆现象,这也会引发很多问题。
第四,表层的色泽不一致。导致结构表层色泽不一致的原因很多,比如:使用的模板材料品质太差,或是它的表层不平整;拼装之后有很大的缝隙,或是表层坑洼现象明显;没有正确使用脱模材料,或者是用的机油的品质太差;骨料的品质较差,未认真清理;原料在拌合的时候配比不得当,没有按照规定用量添加;振捣工作没有做好,比如振捣的太早或是振捣的力度太大。
第五,表面有错台或是缝隙。在工作中我们不难发现表层错台或是缝隙问题。导致这种问题的原因有如下一些:没有按照规定拼接模板;模板刚度较低,无法牢固的支撑,此时就会发生跑模问题;添加的水泥太多,比例不正确,在浇筑完成之后未按照规定合理的养护,或是养护时间太短,此时表层就会形成缝隙。
2.1 要控制好原料的品质
我们必须要保证混凝土中添加水泥的品质良好,要切实的按照设计要求来选择材料,同时还要考虑对和易性等的影响。和易性会对振捣工作产生非常明显的影响,最终会影响到整体的品质。有时就算水泥通过了检测,符合质量规定,但是在配比之后还是会发生和易性方面的不利现象,此时就会使得振捣工作无法顺利开展,有时候还会渗水。很显然如果使用此类水泥的话,就会导致结构的表层产生许多的气泡,导致它的外在品质较差。在实际的工作中,我们不单单规定原料的品质要良好,还规定配比工作必须恰当。在选择水泥的时候,最好是使用一个厂家一个批次的。除此之外,像是外加材料等也应该是如此规定。对于骨料来讲,我们同样规定使用同一类型的材料,同时还要保证原料颜色一致,如果需要的话还要认真测试;对于伸缩缝应该采用泡沫塑料板或者沥青木板进行嵌缝,不宜采用刚度不够的嵌缝材料。
2.2 模板及支架的质量控制
模板要选择刚度和强度都符合要求的、不易变形的、表面光洁的板材,模板表面必须不存在砂眼、锈斑以及其它损伤;如果混凝土结构为大体积混凝土,则应该选择模数少且单块表面积较大的模板;模板在拼接的过程中,应该要搭接平顺、密实,不能出现错台和大的缝隙,如果存在局部不容易平整的缝隙,则应该设置海绵条,以保证不出现漏浆现象;模板支架应该保证稳固,能够抵抗施工过程中的碰撞或振动。模板背面的支架要分布合理,在两模板的接缝部位用木条将其垫平,然后进行支撑,避免在浇筑及振捣过程中模板出现错位现象;选择专业的脱模剂,使用过程中尽量不可随意更换类型,这样对保证混凝土的外观色泽具有一定效果;在脱模剂涂刷之前,对模板表面进行除尘,脱模剂可在立模前30min 涂抹,涂抹后要进行必要的保护、防止污染;涂抹脱模剂时要均匀,不能存在漏涂、滴流等现象。
2.3 混凝土的浇筑质量控制
混凝土搅拌时必须保证搅拌均匀,同时控制好塌落度;搅拌时还要考虑气温、骨料本身的含水量等因素,对水分进行必要的控制;混凝土浇筑时要注意浇筑的速度,浇筑时采用分层、分段的连续浇筑方法;每次浇筑的厚度要结合工程的实际情况,配筋情况以及气温、振捣方法等进行全面考虑。在基底面或原有的混凝土面上进行浇筑时,应该先铺设一定厚度的水泥砂浆;混凝土浇筑如果不能连续进行,当暂停的时间超过混凝土的初凝时间时,应该进行必要的施工缝处理后再进行浇筑;对于洞内边顶的混凝土工程,两侧边墙的混凝土上升要均衡;混凝土在浇筑过程中应该由专人对模板、钢筋以及支架等进行检查,如出现松动、变形等现象,应该进行必要的加固处理;混凝土振捣时应该将振捣器垂直插入混凝土内,移动距离要符合要求;在模板角落以及振捣器不能到达的地方,应该进行人工插钎捣固;混凝土振捣到不再有气泡冒出,骨料不再下沉为止。
2.4 混凝土的养护及拆模质量控制
混凝土要进行及时的养护,养护期内的温度及湿度必须得到保证。养护时间不应该低于28d,如果有特殊要求,可适当延长养护时间;拆模后,需要对混凝土的尺寸进行复查、对混凝土的外观质量进行评定和分析,如果存在质量缺陷,应该及时找到原因,并立即采取措施进行改进和处理。
水利工程中,混凝土的外观质量控制比较困难,施工时应该对可能引起混凝土外观质量缺陷的因素进行全面分析,加强施工过程的质量管理,不断总结工程经验,进而逐步提高混凝土的外观质量。
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水泥混凝土在尚未凝结硬化以前,称为水泥混凝土拌合物,新拌混凝土的工艺性质,称之为工作性(或和易性)。新拌混凝土的工作性,也称和易性,是混凝土拌合物易于施工操作(拌和、运输、浇筑、振捣)且成型后质量均匀密实的性能。实际上,混凝土拌合物的和易性是一项综合技术性质,包括流动性、黏聚性和保水性三个方面。流动性是混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下,能产生流动,并填满模板的性能。黏聚性是混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的黏聚力,不致产生分层和离析的现象。保水性是保证混凝土在施工过程中,具有一定的保水能力,不致产生严重的泌水现象。
可见新拌混凝土质量的好坏,取决于混凝土的流动性、黏聚性、保水性,因此,我们要保证这三个方面符合规范和设计要求。
1.调节混凝土的组成。在保证混凝土强度、耐久性和经济性的前提下,适当调整混凝土配合比以提高工作性。
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2.1粘贴纤维增强塑料加固法。外贴纤维加固是用树脂类胶结材料将纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域,使它与被加固截面共同工作,从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。它是一种非常简单且优良的加固补强方法,但要求被加固混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 MPa,除了具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
2.2粘贴钢板加固法。钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在构件承载力不足区段(正截面受拉区、正截面受压区或斜截面)表面粘贴强度高的钢板,使原有混凝土和钢板作为一个新的整体共同受力,约束混凝上变形,提高了加固构件的刚度和抗裂度,有效发挥了粘贴钢板的抗弯、抗剪、抗压性能,且不会在混凝土中产生应力集中采用该方法加固时,要求被加固的混凝土结构构件,其现场实测混凝土强度等级不得低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不得低于1.5 MPa,并且应将钢板设计成仅承受轴向应力作用,钢板表面应进行防锈蚀处理,表面防锈蚀材料对钢板及胶粘剂无害。它的特点是施工简单、速度快、上期短;现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小;传力直接,加固效果好,耐久性好;且加固后对原结构外观和原有净空无显着影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
2.3加大截面加固法。在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。加大截面加固法在设计构造方而必须解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题。试验研究表明,加固结构在受力过程中结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力,其中关键是剪应力和拉应力。在弹性阶段,结合面的剪应力和法向拉应力主要是靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担;开裂后及极限状态下,则主要是通过贯穿结合面的锚固钢筋或锚固螺栓所产生的被动剪切摩擦力传递。
2.4增加支承加固法。增设支点加固法是通过增设支承点,减少受弯构件的计算跨度,达到减少作用在被加固构件上的荷载效应,提高结构承载水平的目的。根据支承结构受力性能的不同分为刚性支点和弹性支点两种加固方法。该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间;适用于梁、板、析架、网架等结构的加固。
2.5有粘结外包型钢加固法。外包钢加固是把型钢(一般为角钢或槽钢)或钢板包于构件的四角或两角的加固方法,外包钢加固钢筋混凝土梁也称湿式外包钢加固法,采用该方法加固混凝土结构构件时,应采用环氧树脂胶粘剂进行灌注,把型钢与被加固构件粘结成一整体,以保证型钢架和原构件形成一个整体共同受力。其特点是受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于60度以上高温场所;适用于使用上不允许显着增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
2.6预应力加固法。预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或型钢撑杆对结构或整体进行加固的方法,通过预应力的施加改变了原结构内力分布和应力水平,致使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除,因此后加部分和原结构能共同工作,结构的承载能力可显着提高,并可减少结构的变形、裂缝宽度。预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件,由于预应力和新增外部荷载的共同作用,拉杆内产生轴向拉力,该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上,在构件中产生偏心受压作用,该作用克服了部分外荷载产生的弯矩,减少了外荷载效应,从而提高了构件的抗弯能力。同时,由于拉杆传给构件的压力作用,构件裂缝发展得以缓解、控制,斜截面抗剪承载力也随之提高。由于水平提杆的作用,原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压,因此,加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。
2. 7置换混凝土加固法。置换混凝土加固法是指对原有结构强度低,韧性差的构件材料用强度高,韧性好的混凝土材料置换的方法。该方法适用于承重构件受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的局部加固。施工工艺简单方便,上期短,占用空间小,不影响使用功能,而且造价比较低,经济合理。采用本方法加固混凝土结构构件时,其非置换部分的原构件混凝土强度等级,按现场检测结果不应低于该混凝土结构建造时规定的强度等级。置换用的混凝土强度等级应比原构件混凝土提高一级且不应低于C25混凝土的置换深度,板不应小于40mm,梁、柱采用人工浇筑时,不应小于60mm,采用喷射法施工时,不应小于50mm,置换长度应根据混凝土强度和缺陷的检测及验算结果确定,但对非全长置换的隋况其两端应分别延伸不应小于100 mm。置换部分应位于构件受压区内,且应根据受力方向将有缺陷混凝土剔除,剔除位置应在沿构件整个宽度的一侧或对称的两侧,不得仅剔除截面的一隅。
上述混凝土结构加固技术还有待于在实践中进一步探索,随着建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,更好的加固施工方法将会有更大拓展,因此,加固施工方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。
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土木建筑工程,以混凝土结构占主导地位,混凝土结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝,而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:探析水工码头混凝土裂缝的成因与策略相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
1.1 温度应力对混凝土的影响
在浇筑混凝土的时候,混凝土的成型会受到外界温度变化的影响,这种因为外界温度变化而出现变形的情况我们称为是温度应力。我们浇筑的水工混凝土构建出现裂缝的情况,从本质上讲就是因为我们浇筑的混凝土结构之间或者是不同的位置的温度不同而引起的混凝土出现裂缝的情况,因为这时候的温度应力已经远远超过了混凝土内部的抗拉和拉伸值,所以混凝土才会开裂。
研究表明,当混凝土浇筑结束之后混凝土构件的内部温度还会不断的升高,而且,在混凝土刚刚浇筑完毕的时候,这时候的混凝土因为浇筑而出现的热量不能够很好地散发出来。混凝土的浇筑越来越厚,这时候混凝土的内外温度差距就变得越来越大。因为存在温差,所以,混凝土内部的膨胀程度也会有所不同,这时候混凝土的内部就会出现一定的压应力,而在混凝土浇筑的表面因为温度比内部要低很多,所以在混凝土的浇筑表面会出现一定的拉应力。如果因为混凝土的浇筑而出现的温度梯度太高的话,那么就会因为混凝土内部的压应力以及混凝土浇筑表面出现的拉应力两者之间的关系会超过混凝土能够承受的拉伸极限,那么这时候混凝土就会出现一定的裂缝了,如果这时候混凝土还在继续浇筑,那么这个裂缝就会越来越大了。
1.2 收缩应力对混凝土浇筑的影响
不同的混凝土结构之间或者是相同的混凝土结构但是不同的位置的变形原因都会有一定的差别,这时候,就会出现相互之间的制约或者是相互之间的影响,我们把这些相互之前的关系称作约束,可以分成是内部约束以及外部约束这两种。外部约束对混凝土的浇筑会有一定的影响,混凝土浇筑的基础位置,(比如说岩石或者是原来浇筑好的混凝土基础)这些都会对混凝土的浇筑形成一定的约束。混凝土浇筑结束之后会有一个降温的过程,这时候如果省去这个阶段而直接进行新的混凝土浇筑的话,那么新浇筑的混凝土的体积会出现一定的收缩变形,这时候混凝土就会受到因为外部温度变化而带来的拉应力,已经浇筑好的混凝土也会出现一定的变形,这种变形的表现方式就是裂缝。内部约束的影响主要表现在混凝土的降温阶段,正是因为内外温差的存在才会导致混凝土出现裂缝,这也是混凝土浇筑过程中出现裂缝的主要原因。因为温差的存在就引起混凝土内部和外部之间的收缩率出现差异,此时混凝土的内部就会对混凝土的外部有一定的约束,内部的高温就会抑制混凝土表面的收缩,这种相互作用的结果就导致了在混凝土浇筑过程中拉应力的出现。如果因为温度差异而引起的拉应力超过了混凝土能够承受的拉伸极限,那么这时候已经浇筑成型的混凝土裂缝就会加大了。
综上所述,混凝土浇筑过程中出现裂缝的原因可以总结为:混凝土在浇筑过程中会存在一个升温的阶段,但是混凝土浇筑过程中一定要有一个降温阶段,由于这两个阶段的存在就会有一定的温度应力存在,再加上混凝土内外温差而引起的拉应力,这两方面共同作用的结果就导致了混凝土出现了裂缝,而且如果一直这样浇筑的话,那么裂缝会越来越大。
想要控制混凝土开裂是一个比较复杂的过程,这就需要从混凝土的设计过程开始去有效地避免混凝土在浇筑过程中可能会出现裂缝的原因,然后对材料和具体的施工过程也要有相应的办法。
2.1 选用合适的材料
混凝土浇筑的原材料主要包括水泥、水以及一些粗细骨料,另外就是一些用的比较少的添加剂。混凝土浇筑在进行水泥选择的时候主要是选择那些发热量比较低的水泥,如果条件允许的话还可以选择那些收缩性比较小或者是膨胀系数比较小的水泥,这种水泥在浇筑的过程中出现裂缝的可能就非常小了。混凝土在浇筑的过程中骨料占有量是比较大的,所以我们在对骨料进行选择地时候一定要选用膨胀系数比较小的骨料,因为骨料的使用量实在是太大了,如果因为骨料的质量问题而引起混凝土出现裂缝,那么混凝土在浇筑的过程就很难进行下去了,因为这时候的混凝土出现的裂缝会非常大的。
2.2 设计出合理的混凝土比例
在对混凝土的设计过程中,首先要考虑的就是在具体的混凝土浇筑过程中会出现的一些问题,一定要尽量避免水泥和水接触时产生的热量太过集中,把混凝土浇筑过程中产生的热量延缓或者是降低,这样就可以有效地把混凝土内部的温度梯度降低了,这样在浇筑混凝土的初期就不会出现裂缝了。
我们在设计配合比的时候一定要满足混凝土的设计要求,而且一定要把混凝土的浇筑过程规范化,设计的时候尽量少用水泥多用骨料,这样就可以有效地减少水化热的情况发生了,但是做这样的设计的时候一定要保证浇筑出来的混凝土能够满足要求。考虑到混凝土的耐久性,我们也可以用一定量的粉煤灰去代替水泥,具体的替换量要根据具体的工作需要去决定。但是必须要能够满足混凝土的工作要求。在混凝土的浇筑过程中还会用到一定量的外加剂,在选择外加剂的时候,一定要进行试验,通过实验结果去选取一种最合适的外加剂。对那些没有钢筋或者是钢筋比较少的混凝土来说,我们应该在对混凝土进行设计的时候加入一定量的石块。这样不仅可以吸收水化热,而且还可以在保证混凝土质量的前提下节约成本。
2.3 对施工的具体控制
混凝土的具体浇筑过程是整个混凝土工作中的重中之重,对施工过程的控制也是混凝土浇筑过程城中的一个非常重要的环节,如果对施工过程控制的比较合理还可以有效地避免混凝土出现裂缝。在具体的施工过程中可以按照这几点去进行具体的施工控制:第一,降低混凝土浇筑过程中的温度。当混凝土浇筑过程中的温度降低了,就相当于是加在混凝土上的压力降低了,这时候混凝土出现裂缝的可能就会降低很多;第二,合理的应用施工的技术以及施工的工艺。在具体的施工当中,对工艺的选择是非常重要的,还有就是一定要有过硬的施工技术,这样才能够保证施工的质量能够满足要求,还有很重要的一点就是可以降低混凝土出现裂缝的概率;第三,加强养护措施。在混凝土浇筑结束之后还应该对混凝土进行一个比较全面的养护,这样混凝土的使用年限可能会可以延长一些,在养护的过程中主要是对温度的控制。
混凝土出现的裂缝主要有三种,第一,表面裂缝;第二,深层裂缝;第三,贯穿裂缝。在这三种裂缝形式中,表面裂缝只要进行适当的填充就可以解决了,深层裂缝就需要具体的工作人员应用专业的技术去解决,而贯穿裂缝引起的问题就非常大了,严重的甚至需要重新进行浇筑。
总而言之,现在混凝土在码头上的应用是非常广泛的,但是就我国现在的混凝土浇筑水平来说,还不能够满足我国码头的一些要求,所以我们必须要不断地提高进行浇筑混凝土的质量,只有这样我过的港口码头才会有一个更好的发展。
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摘 要:文章分析了我国水泥混凝路面的现状,阐述了我国通车运营中的混凝土路面存在的破坏类型并分析出现的原因,给出了水泥混凝土路面病害的一般表现形式,其中有:表面剥落、错台、严重破碎、路基沉陷、接缝剥落。重点探讨了混凝土路面最常见的路面裂缝病害的形成机理,并对我国现阶段水泥混凝土路面养护主要使用的方法作了进一步分析,以期为水泥混凝土路面裂缝养护提供借鉴。
关键词:水泥混凝土;路面;裂缝;养护
我国早期修筑的水泥混凝土路面大部分以达到服务年限,各种病害严重。部分新建的一些水泥混凝土路面由于现存的一些原因还没有达到设计年限就出现了一定的破损病害。由于水泥混凝土路面在我国公路里程中占据一半以上,所以面对的路面破坏养护形式不容乐观。只有通过准确地分析病害成因,正确选择养护方法,才能保证养护质量和降低养护成本。
水泥混凝土路面表面状态和结构特性决定着路面的破损形式有各种路面损坏和结构的承载能力降低。路面在服务期,会随行车荷载和所处环境的不断作用而出现各种损坏。结构破坏反映了路面及路基结构的完好程度和变化趋势。这些损坏是基于不同的形态和诱因产生的,而且对结构性能和功能性能起着不同的影响。按形态和诱因大致可以分为接缝损坏类、断裂类、材料类和变形类。
水泥混凝土路面不同于沥青路面,设置有较多的横缝何纵缝,在接缝处形成了薄弱部位,易出现各种病害。接缝损坏成为水泥混凝土路面最常见的一类病害,具体的表现形式有填缝料损坏和丧失、错台、唧泥、接缝碎裂和拱起等。路面使用或养护的不当,外界物质的进入,都会使接缝两侧的混凝土出现病害。在早期,这些损坏并不破坏混凝土板的结构整体性,但破坏了路面的行驶舒适性。如果任其不断发展,接缝两侧板底受作用影响将出现脱空,使得面板迅速出现断裂损坏。
针对单个混凝土板块出现纵向、横向、斜向或角隅出现断裂,形成面板裂缝。断裂板裂缝进一步发展,将会出现两条以上交叉裂缝,形成三块以上的破碎板。这些裂缝的缝隙随车辆荷载和环境作用而逐渐变宽,并在缝隙边缘出现碎裂。作为刚性路面,裂缝的出现是因为路面荷载应力超过了混凝土能够承受抗折强度或疲劳强度。断裂损坏产生的裂缝,使水泥混凝土路面的整体性遭到破坏,路面承载能力迅速降低。在裂缝产生的初期,其对路面行驶舒适性的影响不是很大,但是裂缝继续发展,缝的宽度不断变大,特别是后期出现破碎板,路面的平整度破坏严重,不能满足行车要求。
水泥混凝土组成材料决定着其性能,若选用耐久性差的材料,在接缝出现后,由于环境中雨水侵蚀、轮胎摩擦、冻胀等作用,使裂缝边缘呈新月形发状。或者混合料中发生碱-硅反应而产生膨胀,使得面层出现网裂。这类受组成材料性质影响引起的破坏,在初期对路面的功能性能或结构性能影响不大,但发展到后期也会出现裂缝的碎裂和混凝土的崩解,从而影响行车舒适和安全以及面层的结构性能。
由于地基软弱或填土压实不足而出现沉降变形,或者由于季节性冰冻地区路基的冻胀,混凝土面层板会出现沉陷或隆起。这类变形如果是均匀的,对混凝土板的结构完整性影响不大,但会降低路面的行驶舒适性。但是如果有不均匀变形,则会由于附加应力的产生而使得面板出现断裂。
水泥混凝土路面裂缝受过渡层影响产生面层开裂、汽车动载及超载的影响开裂、排水不畅影响、路基、基层的影响等多种原因。水泥混凝土路面在投入使用之后,承受着行车荷载反复的作用,同时还受到气候的变化影响。就裂缝而言,按照裂缝宽度、是否有错台沉陷等情况分为轻微裂缝、中等裂缝和严重裂缝。
轻微裂缝出现,路面基本无剥落且裂缝缝隙宽度≤3 mm两边的板块稳固,裂缝填封良好,没有出现无松动和错台现象。一般将路面表面产生不久的裂通或未裂通裂缝化为此列。轻度裂缝为裂缝初期形态,在素混凝土板中一般不会维持很久。
在轻微裂缝基础上进一步发展,裂缝边缘产生一定长度的剥落或边板存在中等错台,再者缝隙宽为3~15 mm的裂缝称为中等裂缝。中等裂缝处治措施是板底压浆后沿裂缝开槽(宽10~20 mm,深15~30 mm),在缝槽内灌注接缝填料。
严重裂缝是在中等裂缝的基础上没有经过及时处理,受各种因素作用进一步发展形成。出现裂缝两边板块产生严重错台、沉陷、唧泥,或裂缝边缘产生严重剥落等情况,再者裂缝宽度≥15 mm,对于某些特别严重的,应采取局部换板修补。
在混凝土裂缝修补方面国内有许多成果可以应用混凝土裂缝修补,思路是:修补裂缝防止扩展,防止水渗入,加强基底的处理。加强路基路面排水,封堵裂缝切断水的影响,采用较强粘结性和高强度的修补材料加强路面强度。裂缝的主要形式为纵向裂缝、网状裂缝和路面破碎。
对于这两类病害,我们可以判定其路基的已经不能提供足够的稳定性,必须对路基进行处理,因此可采用全厚实的修补方法。
修补工艺为:施工放样→清除破损路面→基层、界面处理→修补材料配置→浇筑、振捣→养护。
在清除破坏板时,应该整块凿除,若基层有部分破坏,应该凿除该部分,并修复。目前养护人员多采用C10混凝土进行回填,一般厚度在15 cm以上。修补完基层后,应安设传力杆和拉杆,在选择修补材料时,应采用超早强未膨胀水泥混凝土。
按宽度不同的裂缝,在修补上应采取不同的方式。分成宽度小于0.2 mm的微细裂缝、宽度大于0.2 mm裂缝和贯穿全厚在3~15 mm之间,且贯穿全厚的中等裂缝进行分类处理。
宽度小于0.2 mm的微细,采用表面处理法对进行修补。表面处理法是沿混凝土结构表面刷水泥浆、沥青、油漆、环氧树脂等材料来修补混凝土结构表面的细小裂缝,对于混凝土干缩裂缝通常采用这个方法。
施工工艺:施工准备→表面处理→涂底层涂料→涂表层涂料→养护。
施工时确保路表面的清洁以保证涂料的黏性,底层涂料与表层涂料应有较好的黏结性。
对于宽度在0.2~3 mm之间的轻微裂缝,可采取扩缝灌浆。
施工工艺为:切割→扩缝→黏结面清理→护围→涂黏结剂→水泥砂浆配制→浇筑→振捣→抹平→养护。
上述这类裂缝较窄,不容易灌浆,而且裂缝中常有杂物侵入,故采用扩缝的方法。扩缝时,先要沿裂缝两侧进行切缝,切除一条约15 mm宽,5~10 mm深的“V”型小槽。修补材料主要靠自身的渗透性能来充满裂缝,因此需要流动性好的砂浆。
对于贯穿全厚中等裂缝,一般采取条带罩面进行补缝。
路面损坏是基于不同的形态和诱因产生的,对结构性能和功能性能起着不同的影响。把其分为接缝损坏类、断裂类、材料类和变形类。分析了不同类型病害形成的一般原因。针对现在裂缝的种类,结合施工经验列举了不同的处理方法。裂缝作为常见的水泥混凝土路面病害,应在早期进行处理,防止进一步发展,以免后期造成更大的破坏,增加养护成本。
[1] 钟军.水泥混凝土结构早期裂缝防治技术的研究[D].长春:吉林大学,2010.
[2] 吴国雄.水泥混凝土路面开裂机理及破坏过程研究[D].成都:西南交通大学,2004.
[3] JTG D40-2011,公路水泥混凝土路面设计规范[S].
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混凝土是人类最早使用的复合型材料之一,早在远古时期,人类便使用以粘土、石灰、石膏、火山灰等为胶凝材料,以碎石、贝壳等为骨料,以稻草、灌木等为抗拉材料的原始混凝土。1824年,英国利兹城的泥水匠阿斯普丁(J.Aspdin)发明了波特兰水泥,从而宣告了现代混凝土的诞生。用波特兰水泥配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性,而且原料易得,造价较低,特别是能耗较低,因此,现代工程广泛使用混凝土作为结构材料。随着混凝土应用的推广,一些混凝土自身性能的不足也逐渐体现出来,如耐久性差、振捣密实困难、生产效率低下、环保性能差等。针对上述问题工程界提出了高流态混凝土(High-Flowing Concrete)的概念。高流态混凝土,顾名思义就是指具有高流动性能的混凝土。高流态混凝土流动性好,混凝土拌合物依靠自重不需要振捣即可充满模型和包裹钢筋,具有良好的施工性能和充填性能,而且骨料不离析,混凝土硬化后具有良好的力学性能和耐久性能。
高流态混凝土的概念诞生于上世纪70年代,但我国的研究和应用较晚。近年来,随着我国国力的增强、国家对基础设施投资的增加、劳动力成本的上升、环保要求提高等原因,高流态混凝土在我国的应用逐渐增多,但应用的领域较窄,使用比例较低。结合国内外的研究与应用现状,高流态混凝土在以下几个领域使用较少,有着较好的应用前景:
2.1水下施工高流态混凝土。目前在大型公路桥梁的基础形式主要采用水下钻孔灌注桩。钻孔灌注桩基础属于隐藏工程,其质量的好坏直接决定了整个工程的质量。水下混凝土施工隐蔽性强,混凝土极易产生松散、离析、缩颈等质量问题,控制水下混凝土施工的质量是整个水下钻孔灌注桩施工质量控制中的节点工程。在水下施工中,水流速度快,施工环境复杂,施工工程难度很大。水下混凝土的整平和密实完全依靠混凝土自重来完成,混凝土如果没有良好的抗离析性和粘聚性将极易被水流冲散而影响成桩质量。此外,根据灌注桩的浇筑特点,首盘混凝土浇筑后将被后续混凝土持续顶升,在此过程中混凝土必须一直保持较高的流动性,否则就容易造成断桩、夹层等质量事故。首盘混凝土在保持长时间流动性的基础上,初凝时间还不能太迟,否则就无法达到设计强度。上述技术性能,普通混凝土很难达到。经过设计的水下施工高流态混凝土具有良好的流动性、粘聚性,塌落度延时损失小,在水下灌注桩等施工项目中有着良好的应用前景。
2.2水工高流态自密实混凝土。近年来国家加大了对基础设施建设的投资,水利工程是投资的重点,一大批各类水利项目上马建设。水利施工中存在着体量大,形状复杂、配筋密集、作业面狭窄、难以振捣等困难。另外,水工混凝土对材料的流动性、粘聚性、抗分离性和钢筋通过能力等性能指标有着特殊的要求,根据现有研究,水工高流态自密实混凝土有着下列特点:①混凝土坍落度大,流动性好,混凝土拌和物不需振捣仅靠重力便能通过自行流动达到均匀密实;②混凝土抗分离性能良好,在穿过钢筋网后至凝结前无分层离析和泌水现象;③硬化后的混凝土干缩小,能够有效填充各结构部位,达到内实外光。水工高流态自密实如能大量应用,将极大的减少施工难度,提高施工效率及工程质量。
2.3补偿收缩高流态混凝土(微膨胀高流态混凝土)。普通的硅酸盐水泥在自然条件下硬化,具有一定的干缩性。混凝土的收缩值随着水泥的品种、熟料的矿物组成、水泥颗粒的细度水灰比的大小、养护条件的不用以及使用环境的差异等的变化而变化。根据理论7~60天内混凝土的收缩率较大,60天后混凝土的收缩率逐渐趋于缓慢、平稳。混凝土内部由于收缩会产生微裂纹,微裂纹会破坏混凝土结构的整体性,影响混凝土的力学性能和耐久性。而经过配合比设计的补偿收缩高流态混凝土在保证强度和流动性的同时还能有效的抵偿混凝土的干缩,甚至微膨胀。补偿收缩高流态混凝土在裂缝修补,新老混凝土交接施工等方面有着良好的应用前景。
2.4结构补强高流态混凝土。近四五十年以来,混凝土结构物因材质劣化造成过早失效以至破坏崩塌的事故在国内外屡次发生,造成了重大的经济损失和不良的社会影响。例如,在日本沿海地区,许多桥梁、港湾建筑等,建成后10年不到的时间里,混凝土表面即出现裂纹、剥落,钢筋锈蚀外露的现象。我国很多早期混凝土构造物使用寿命远低于设计要求便出现了严重的损坏。结构补强高流态混凝土在混凝土构造物的补强修复中可以发挥很大的作用。结构物剥蚀、裂缝的修复中难度最大的就是作业面窄小,混凝土振捣困难,无法密实,这样补强工程就无法达到预期的效果。高流态混凝土因其高流动性、自密实性能,可有效解决上述问题。结构补强高流态自密实混凝土在国外已有应用,国内的研究与应用目前还是空白。
国内外大量研究及工程实例表明,大规模应用高流态混凝土可有效降低污染物排放、提高构筑物耐久性能,降低建筑使用周期内的综合成本,为我国实现节能、高效、可持续性发展的目标提供支撑。
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纤维混凝土是纤维和水泥基料(水泥石、砂浆或混凝土)组成的复合材料的统称。水泥石、砂浆与混凝土的主要缺点是:抗拉强度低、极限延伸率小、性脆,加入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维,可以克服这些缺点。以下是读文网小编为大家精心准备的大学化工论文范文:PVA纤维混凝土的应用研究现状。内容仅供参考,欢迎阅读!
混凝土属于脆性材料,其韧性较差。而纤维抗拉强度较高,两者复合使用可以克服混凝土抗拉强度较低和脆性的缺点。目前,应用到水泥混凝土内的纤维种类比较多,常用的包括碳纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、钢纤维、聚丙烯晴纤维、聚乙烯醇纤维(PVA)等。其中PVA 纤维增强水泥基材料是目前热门课题之一。
近年来,超高韧性水泥基复合材料是比较热门的一种新型建筑材料,其实质上是通过在混凝土中加入2%的聚乙烯醇短纤维制备出一种高性能纤维增强水泥基复合材料。这种纤维增强混凝土在受到轴向拉伸和弯曲荷载作用下会呈现出显著的应变硬化特征,并且当受力开裂后,其承载力会经历一个类似于钢筋的假应变硬化阶段,而不会像钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土那样当遭受达到极限承载力的荷载作用时会突然降低。
与其他种类的纤维相比,PVA 纤维具有以下几点优势:①高抗拉强度和高弹性模量;②与矿物掺合料的相容性较好;③高亲水性,能够较好地均匀分布在水泥浆体中;④与水泥基材料的界面结合较好;⑤高耐酸碱性;⑥直径适中,可达到39 μm;⑦环保,无毒无害。几种常用纤维的性能参数见表1。由表1 可以看出,钢纤维弹性模量较高,制作工艺较复杂,生产的钢纤维直径较大,不利于普遍应用。聚丙烯纤维的弹性模量太低, 碳纤维的弹性模量较高,其极限延伸率较小,且不能弯曲。整体上看,聚乙烯纤维性能上与PVA 接近, 但是聚乙烯纤维价格较高,不适合大量应用。
钱桂枫等人研究发现,PVA 纤维的最佳掺量是0.08%~0.1%,体积掺量在此范围内可以有效改善混凝土抗折强度,且PVA 纤维的长径比越小,强度提高效果越显著。Fukuyama 等人对PVA 纤维增强混凝土构件进行了拉—压循环荷载试验,结果发现当PVA 纤维掺量为1.5%时,构件的应变可以达1.5%,试件韧性较好,且裂缝宽度小于0.2 mm。与普通混凝土材料相比, 韧性得到提高,PVC 增强混凝土材料可以用于承受剪切和粘结劈裂作用的构件。
也有学者通过静载和疲劳试验对比研究了PVA 纤维增强材料和聚乙烯纤维增强材料的弯曲疲劳特性,结果发现聚乙烯纤维增强材料表现出高的强度和大的变形, 且其微裂缝数量也比PVA 纤维增强材料多,并且提出PVC 管混凝土可以显著提高混凝土的强度和延性。Takashima 等人研究了挤压成型PVA 混凝土基体的刚度对材料断裂特性的作用, 结果发现基体本身的刚度取决于水灰比以及灰浆与水泥的比值。水灰比不变,低灰浆与水泥的比值有利于预防纤维断裂以及提高强度和极限应变。当水灰比增大时,极限应变也随之提高,但是极限拉伸强度会降低。可以推出结论,通过优化水灰比以及灰浆与水泥的比值,可以达到增强、增韧的效果。
有关纤维增强混凝土的理论模型, 目前也是研究的热点之一。Zhang 等人[6]通过确定相关参数(纤维弹性模量、基体弹性模量、纤维-基体界面粘结强度、纤维在基体中的取向、纤维密度等参数),建立了纤维取向角为变量的纤维增强混凝土材料的断裂分析模型。Maalej 等[7]则推导了关于纤维的细观力学模型。基于概率统计方法,假设界面摩擦粘结应力为常数, 考虑了纤维的拔出以及局部摩擦等影响, 计算推导出纤维复合材料的拉伸强度以及断裂能,并通过试验进行了验证。但是该模型并未考虑到纤维本身的弯曲断裂以及斜向分布的纤维从基体中拔出导致的剥蚀作用。虽然这些模型并不是针对PVC 纤维, 但是可以通过输入纤维的相关参数,应用于各类纤维。
复合材料的界面性能对材料整体的性能影响较大,特别是纤维增强混凝土复合材料,其性能的随机性多数是由于界面相的差异。纤维与水泥浆体基体的粘接情况直接决定复合材料的综合性能。并且,其界面相的厚度及力学性能对复合材料的性能也有影响。Kanda 等人研究发现PVA 纤维具有较强的粘结力, 当纤维弯曲时纤维-基体界面位置会出现断裂现象,最终影响硬化纤维增强混凝土整体的拉应变性能。Redon等人则认为PVA 纤维在外力作用下被拔出时, 会出现显著的滑移-硬化效应,从而导致纤维在剪切应力作用下发生剥蚀。Li[10]等人针对PVA 的缺陷, 于2002 年提出在纤维表面涂刷一层油可以使混凝土拉伸应变超过4%,克服了滑移-硬化效应。
也有学者提出混凝土中添加粉煤灰会影响PVA-水泥浆体的界面特性。现有成果均表明,PVA 纤维在材料基体中容易出现断裂现象,因此研究纤维复合材料的界面特性,有利于推导出界面参数, 从而找出预防纤维断裂的措施,以使得PVA 纤维在建筑材料中可以更好地发挥其增强增韧的作用。传统的PVA 增强混凝土材料存在多点开裂及应变硬化等现象,但是裂纹的宽度也偏大(一般60~80 μm)。但是,有学者专家通过研究提出, 调节细骨料的粒径尺寸以及基材的韧度,能达到发生多点开裂和应变硬化现象,并且保证能将裂纹的宽度减小至10~30 μm。事实上,不论是何种纤维,都是纤维、基材及其二者之间的界面性能等参数最终决定材料整体的应变硬化特性。
目前,PVC 材料主要应用在提高结构整体性、混凝土材料的修补、补偿混凝土道面收缩变形、桥梁盖板的连接段制作、现场浇筑及预制构件等方面。但是,实践中发现PVA 混凝土材料也存在一些问题,如干燥、收缩偏大。PVA 混凝土的裂纹宽度可以得到一定程度的控制,但在实际工程上,由于材料本身干缩过大, 与其它原材料的协同工作性就会变差。例如,PVA 材料28 d 干燥收缩大约1 200 微应变,而普通的混凝土材料28 d 的干缩应变为400~800 微应变, 相差较大。
这个问题也严重制约PVA材料在修补等工程中的广泛应用。除此之外,PVC 还有一个问题就是在达到极限应变之前单个裂纹的宽度仍然可以达到80 μm。对于水分渗透以及耐久性来说,该程度的裂缝宽度还是偏大。虽然从结构的承载能力来看,该宽度的裂缝可能属于无害,但其对结构的长期耐久性仍会造成一定影响。所以,在PVC 得到广泛应用之前, 还需要深入研究如何在实现裂纹稳态扩展和多点开裂的基础上减小裂纹宽度。
【PVA纤维混凝土的应用研究现状】相关
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