行业资讯
热点专题
您现在的位置是:首页>行业资讯
工程信息化方法检测混凝土热膨胀系数的相关性研究
admin在2021-12-17发布 频道:行业资讯 标签:
     
摘要:实时、精确、全面地测定混凝土的热膨胀系数,对监控混凝土工程质量,确保安全至关重要,但如何实现这一目标始终是工程建设中的一个难题。目前测定混凝土的热膨胀系数的方法很多,但都存在这样或那样的缺陷和不足。本文通过文献梳理,对各检测方法进行分析比较,笔者提出采用工程信息化方法实时、动态、连续、精确、全面地监控混凝土热膨胀系数,为更好监控工程质量,及时采取防范措施,杜绝安全事故的发生等方面具有重要意义。

引言
  随着科学技术的发展,信息化的运用将会成为未来工程技术发展的新方向。许多以前的工程技术难题,通过工程信息化的引入,得到了很好的解决,也为攻克新的技术难题提供了新的研究思路。工程信息化把工程建设由原来的平面拓展到空间,由静止延伸到动态,由单一研究问题转变为多元综合分析。混凝土热膨胀系数检测方法,适合应用信息化的方法进行研究。
  混凝土热膨胀系数是大体积混凝土施工中一个重要的参数,同时也是预防大坝开裂的重要监测指标。胶凝材料水化热过程中,由于各个部分的温度不尽相同,释放热量大的地方,体积膨胀变大,混凝土容易开裂,往往造成严重后果。如新疆联丰水库垮坝和黑龙江省星火水库坝体溃决,混凝土热膨胀系数不均是导致事故的重要原因之一。

混凝土热膨胀系数测定方法及其优劣
  目前关于混凝土热膨胀系数的检测方法有如下五种,但各有及其优劣,下文就这个问题进行分析和评价:
  1电阻应变片法:该方法使用最普遍,它是通过在混凝土表面粘贴普通电阻的方法,测定电阻的变量,从而来推算热混凝土的膨胀系数。电阻应变片法具有操作简单,方便,可随时检测的优点,但也存在如下不足之处:
  (1)由于电阻应变片粘贴在混凝土表面,所测得的混凝土的膨胀系数为局部性,且受外界条件干扰较大,如温度,雨雪等。因此精准性、真实性难以保证;
  (2)由于电阻应变片粘贴在外部,对混凝土内部的热膨胀系数无法测得,所测得的数据,不能代表混凝土内部的膨胀和受力情况;
  (3)由于测定受时间所限,不能长时间、连续动态检测,所测得数据价值有限;
  (4)由于检测范围有限,所测得数据不能表示整个混凝土建筑的膨胀情况;
  2
力学模型分析法:该方法是在理想模型下,通过分析混凝土内部各个介质的几何协调变形等关系,来建立各部分间的热力学关系,从而构造出热膨胀的理论模型。该方法也是理论研究热膨胀系数的常用方法。其优势在于数据不足的情况下,对混凝土的热膨胀情况提供定性的分析,对工程建设和检验提供理论支持。但这种方法的缺点也十分明显:
  (1)由于该方法的检测条件是在理想条件下建立起来的,运用热学,力学等理论物理学上的公式和方法,所测得数据与实际数据会有较大的出入,不够精确;
  (2)这种方法仅是从微观角度来考虑热膨胀问题,没有从实际环境来考虑,如温度,材料,施工过程等方法综合考虑,所测得数据参考价值有限。
  3取样仪器测定法:该方法通过对施工现场的混凝土进行取样调查,在实验室对样本进行热膨胀系数测定,是实验室常用于研究热膨胀系数的方法之一。可见这种方法只是从单一的条件下来分析混凝土的热膨胀系数,而且仅是对一部分试样进行分析,没有考虑到建筑物的整体性,以及周围的环境。所得到的数据仅能对工程建设做参考,对工程质量全面精确、实时动态监控意义不大。
  4反演分析法:这种方法是根据在现场收集到的实验数据,结合混凝土中受热和受力的情况,分析混凝土的性质特点,从而推出热膨胀系数。相比上述几种方法,这种方法所测得数据具有一定的准确性和现实性,但存在如下不足:
  (1)由于混凝土的热膨胀是一个动态、受多因素影响的复杂的过程,仅仅凭一次瞬间现场采集的实验数据,通过推理换算,来得出还原热膨胀的动态变化过程,可见,所得出的热膨胀系数与实际情况存在较大误差,推理换算并不能代替实际的过程;
  (2)周围环境等其他因素会随时影响到混凝土的热膨胀系数,仅仅凭一次性现场数据来确定,缺乏实时、持续和全方位监测热膨胀过程,所以对实际的参考意义不够。
  5激光位移传感器法:此方法是最近一些学者提出的,其原理是利用电传感器对混凝土热膨胀前后位移变化的测定,从而推算出与混凝土热膨胀系数之间的关系。此方法虽然具有精确、快捷等特点,也克服了常规测定方法的一些缺陷,但也存在一些不足:
   (1)该方法缺乏实时监测,不能按时间先后,将有关数据持续地进行传递;
  (2)该方法考虑影响热膨胀系数因素的单一性,对综合性因素缺乏考虑,不能反映其他因素对热膨胀系数的影响。

工程信息化综合监测混凝土热膨胀系数的可行性分析
  把信息化技术引入土木工程,以现场测定实验数据为依据,通过对混凝土内部热膨胀时的分析,找到热膨胀和其他因素的关系,从而得到热膨胀系数的方法。其主要特征是使用热膨胀传感器,建立工程数据总库,利用计算机仿真分析,进行多元综合研究。具体的过程如下:
  1)选择材料
  对所选择材料的型号、特性和力学特征等指标,输入电脑建立材料数据库,同时用仪器法来测定单一材料的热膨胀系数,为工程建设选择材料过程提供基本依据。
  2)制作试样模型
  将所需的几种材料按照一定的比例混合,同时把它制成一个完整的模型。然后用仪器来测试混凝土的热膨胀系数。这样可以测定几种材料混合后与原先不同的特征,将所得的数据记录到试样模型数据库中。
  3)构建理想混凝土模型
  通过前两次的数据分析,根据所得的混凝土试样的热膨胀情况,建立混凝土建筑的热膨胀模型,从微观角度,分析热膨胀系数的特点,同时为设置热膨胀传感器做铺垫。把理论分析得到的结果记录到理想模型数据库中。
  4)实际施工
  在实际施工过程中,要对施工方式,施工中会对热膨胀产生影响的因素,如配合比,现场温度,施工设备,粗细骨料等因数加以记录,将其保存在施工数据库中,为以后监测热膨胀系数提供原始的数据资料。
  5)竣工检验
  在竣工检验时不仅要对常规数据进行检验并加以记录,同时还要在混凝土表面安装热膨胀传感器并且在周边设置参考点,并且要开启热膨胀系数监控系统,用来综合分析处理数据。
  6)长期持续动态监控
  按照不定期抽查和常规检测相结合,得到现场数据,加上热膨胀监测系统在上述过程中得到的资料和数据,以及构建的模型,得到热膨胀系数和其他因数的关系,进而可以对热膨胀有一个准确的理解。
  7)多元综合研究
  在得到这些数据后,利用计算机仿真分析,找到混凝土热膨胀系数自身的规律,以及同其他影响因素的相关性关系,尽量分析多种不同情形下,混凝土热膨胀系数的变化情况。在分析时,着重考虑的自身因素有:(1)不同骨料,(2)不同配合比,(3)建筑物自身的体积,(4)建造时间。同时考虑的外部因素:(1)气温,(2)施工方式,(3)周边地质及水文。
 
结语
  信息化是工程建设新的发展方向,为以前的工程难题提供了新思路,新研究方向,新解决方法。如混凝土热膨胀系数的测定就是众多难题之一,学术界对其研究方法尚无明确的统一规定。笔者总结了常用的研究测定方法并加以评价。本文旨在运用工程信息化的方法来研究混凝土热膨胀系数,主要是从四大方面来进行:使用热膨胀传感器,建立工程数据总库,利用计算机仿真分析,进行多元综合研究。此方法力求连续,准确地研究混凝土热膨胀系数,为工程建设提供更具实际意义的数据,从而进一步推进工程信息化建设。
 
参考文献
[1]张子明,张研,宋智通,等.基于细观力学方法的混凝土热膨胀系数预测[J].计算力学学报,2007,24(6):806-810.
[2]钱春香,朱晨峰.骨料粒径对混凝土热膨胀性能的影响[J].硅酸盐学报,2009,37(1):18-22.
[3]梁立凯.电阻应变片测量中温度误差的补偿方法[J].呼伦贝尔学院,2001,9(1):68-79.
 作者:谭康   
信息来源:混凝土视频网
相关评论
版权信息所有:混凝土第一视频网 技术支持:金方时代    京ICP备14055684号-1