高性能混凝土配合比智能化系統(tǒng)研究進展

1、2011年第7期(總第261期)Number7in2011(TotalNo261)混凝土Concrete預拌混凝土READYMIXEDC0NCRETEdoi：103969／jissn1002—3550201107033高性能混凝土配合比智能化系統(tǒng)研究進展余燕妮，焦楚杰，張文華(廣州大學土木工程學院，廣東廣州510006)摘要：介紹了高性能昆凝土配合比設計及其智能化在國內(nèi)外的研究進展，分析了高性能混凝土配合比設計存在的問題，指出了需要進一

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用提供了參考。關鍵詞：高性能混凝土；配合比設計；智能化；國內(nèi)外研究進展中圖分類號：TU528062文獻標志碼：A文章編號：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，簡稱HPC)是一種新型高技術混凝土，是在大幅度提高

6、常規(guī)混凝土性能的基礎上，采用現(xiàn)代混凝土技術，選用優(yōu)質原材料，在妥善的質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摻料與高效外加劑。HPC不同于普通混凝土的特點在于其組分多，成分比較復雜，性能指標多，配合比設計比較復雜。近年來，隨著物理、化學和計算機科學等現(xiàn)代化科學技術的發(fā)展和應用，HPC配合比的智能化和優(yōu)化設計技術有了很大的發(fā)展。許多的混凝土研究人員口叫把計算機技術應用于高性能混凝土配合比設計，

7、也都取得了豐碩的成果。1高性能混凝土配合比設計方法迄今為止，國內(nèi)外對于HPC還沒有給出一個統(tǒng)一的定義，而且，由于HPC配合比設計的復雜性，迄今為止還沒有統(tǒng)一的配合比設計方法。各國混凝土學者針對這一問題也做了大量的研究工作，綜合起來，當前的混凝土配合比設計方法主要有以下幾個方面。11基于經(jīng)驗的HPC配合比設計方法對于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進行設計，所以通常的配合比方法大多是基于經(jīng)驗，通過試配來進行。收稿

8、日期：2011o1—17美國加利福尼亞大學的Mehta和Aitcin(1990)【5]在現(xiàn)有高強、高性能混凝土實踐經(jīng)驗的基礎上提出配合比設計方法。該方法對主要的配合比設計參數(shù)做出一些假設，從而得到試配用的配合比。法國陸橋中心(LCPC)的FdeLa~ard(1992)同基于實驗室試配的基礎上，提出了一種配合比設計方法。該方法基于3點假設：具有一定組成的混凝土強度主要受漿體性質的控制；當混凝土集料的組成一定時，拌合物的工作性取決于漿體的體

9、積和漿體的流動性；滿足一定的強度及工作性要求，需要漿體體積最小的砂率為最優(yōu)砂率?；谝陨霞僭O，用砂漿進行力學試驗，用漿體進行流變試驗，可以減少大量的試配工作。美國混凝土協(xié)會ACICommittee211(1998)問提出來一種摻粉煤灰的高強混凝土配合比設計和優(yōu)化法。此方法適用于抗壓強度在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行試驗，從而得到最佳配合比。清華大學韓建國(1998)基于Mehta和A

10、itcin的高性能混凝土配合比設計方法，通過建立混凝土強度與有效水膠比、粗集料松堆積體積和粉煤灰水化活性因子的關系，以及粗集料的松堆積體積與砂率的關系，建立了混凝土中粗集料、細集料、水和膠凝材料各組分之間的聯(lián)系，提出了系統(tǒng)化的HPC配合比設計方法。試驗結果表明，依據(jù)該配合比設計方法所配制混凝土的抗壓強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計方法，具有準確、簡捷、適用范圍寬和易于程序化的特點。99

11、學兔兔www.xuetutu.com粗化了，由此產(chǎn)生的較小的毛細收縮力降低了砂漿的收縮值[41。加入羥丙基甲基纖維素會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，形成彼此獨立的孔隙，起到阻斷毛細孔的作用，提高了砂漿的保水性。可再分散乳膠粉在砂漿中成膜后，可以對水泥石中的缺陷和孔隙進行填補，該膜具有較高的變形能力，可吸收缺陷和微裂紋擴展所需的能量，從而提高了砂漿的抗裂

12、性和黏結強度。4結論(1)水泥砂漿和添加砂漿王的砂漿抗壓強度相比蒸壓加氣混凝土砌塊偏大，砂漿人模后泌水較嚴重，保水性不好，且28d抗壓強度值較大，與自身強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度，使得專用砂漿的抗壓強度與蒸壓加氣混凝土砌塊的抗壓強度較接近，且專用砂漿人模時幾乎不泌水，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頁原材料性能差異是一個方面，另一方面則是各個地區(qū)的氣候差異。氣候差異會影響智能化軟件設計中參數(shù)的多少，參數(shù)的考慮直接增加軟件設計中程序編制的復雜性。但是，如果要使設計的軟件系統(tǒng)可以廣泛使用，配合比參數(shù)的設置就要考慮到所有可能的情況的影響。另外一方面，配合比設計系統(tǒng)的開發(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計中的所有的影響因素，這是

14、目前HPC配合比設計智能化系統(tǒng)不能夠廣泛推廣使用的影響因素之一。4結束語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的配合比設計相對比較困難。本研究中總結了高性能混凝土配合比用計算機化來實現(xiàn)的國內(nèi)外研究進展，并且針對高性能混凝土存在的一些問題給出了個人建議。為HPC的進一步研究和工程應用提供了參考。參考文獻：【1】吳中偉，康慧珍商I生能混凝土[M】]京：中國鐵道出版社，1999：1o_11[2]HOLLANDJHAda

15、ptationinnatureandartificialsystems[M]TheUniversityofMichiganPress，1992：153—168[3]ZAINMFM，ISLAMMN，BASRIIHAnexpertsystemformixdesignofhighperformanceconcrete[~AdvancesinEngineeringsoftware，2005，36(5)：325—337[4]LEESeungcha

16、ngPredictionofconcretestrengthusingartificialneuralnetwork[J]ConstructionStructures，2003，25(7)：849—857【5】MEHTAPK，AitcinPierreClaudeClaudeCPrinciplesunderlyingpro—ductionofhighperformanceconcrete[J]CementConcreteAggregate

17、s，199012(2)：70—80[6】LARRARDFDEAmixperformancemethodforhighperformanceconcreteHi【ghPerformanceConcrete[J]E&FNSPON，1992：48—62用砂漿的收縮值較水泥砂漿較小。(3)專用砂漿中加入粉煤灰不僅能減少水泥的用量，而且增加了砂漿的密實度，粉煤灰“滾珠軸承”的潤滑作用能較好的改善砂漿的工作性能，提高了專用砂漿的可施工性。參考文獻：

18、[1】畢軍軍，周東奎加氣混凝土砌塊專用砂漿施工性能研究[J1福建建筑，2009，138(12)：94—96【2】易曉園加氣混凝土砌塊變形特點及配套砂漿基本性能研究【D】重慶：重慶大學，2007[3]封海波，吳敬龍蒸壓加氣混凝土專用砌筑與抹灰砂漿性能研究fJ】預拌砂漿，2009(2)：62—64【4】李順凱水泥砂漿的干縮研究[D】南京：南京工業(yè)大學，2004【5]JC89O一2o01，蒸壓加氣混凝土用砌筑砂漿與抹面砂漿[s]作者簡介：聯(lián)系

19、地址聯(lián)系電話韓菊紅(1964一)，女，教授，博士，主要研究方向為混凝土結構基本理論及耐久性。鄭州大學水利與環(huán)境學院(450002)13623825198【7]ACICommittee211Guidefselectingproportionsforhighstrengthconcretewithportlandcement＆flyashACI2114R93[M]FarmingtonHills，Michigan：AmericanConcre

20、teInstitute，1998：569581[8]韓建國，閻培渝系統(tǒng)化的高性能混凝土配合比設計方法[J]硅酸鹽學報，2006，34(8)：1026—1030[9]陳建奎，王棟民高性能混凝土設計新法一全計算法『J1硅酸鹽學報，2000，28(4)：194—198[10]何世欽，王海超高性能混凝土配合比設計的正交試驗研究fJ]工業(yè)建筑，2003，33(8)：811[11】王德懷高性能混凝土配合比設計的計算機化【D】北京：清華大學，1996

21、f12]胡曙光，呂林女，馬保國泵送混凝土技術專家系統(tǒng)的配合比設計研究[J1武漢工業(yè)大學學報，1998，20(4)：912[131~1]國華，陳斌，汪玉樹，等基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡和Monte—Carlo發(fā)的混凝土配合比優(yōu)化設計研究[J1水利發(fā)電學報，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)化設計[J]昆凝土，2004(2)：54—57【15]王繼宗，梁曉穎，梁賓橋基于Matlab語言的高

22、性能混凝土配合比優(yōu)化設計【J]水利發(fā)電學報，2005，35(1)：14[16]OZTASA，PALAM，ErdoganOzbay，eta1Predictingthecompressivestrengthandslumpofhighstrengthconcreteusingneuralnetwork[J]ConstructionandBuildingMaterials，2006，20(9)：769—775[17]陳肇元高強與高性能混凝土的