２０１０ Ｏ３ 西部大开发・中旬 ＷＥｅＴ Ｃ ＩＮＡ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ 工程与技术 浅析高性能混凝土在道路桥梁工程中的应用 蔡浩 盐城２２４００１ Ｊ （盐城市盐都区公路站，江苏摘要：本文通过分析研究高性能混凝土的技术性能，挖掘其特点，以发挥其对公路工程建设的促进作用。高性能混凝土的技术性能主要表现在 高强度、大流动性和良好的耐久性３个方面。因此，除抗压强度外，还应关注混凝土的体积稳定性、抗渗性、流动性、抗弯拉强度等技术指标。 关键词：高性能；混凝土；桥梁；应用 中图分类号：Ｕ４１４．１８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—８６３１（２Ｏ１Ｏ）０３．－００９１—０２ （２）活性激发剂的利用技术为使高性能混凝土掺合料活性进一步 提高，还可采用“活性激发剂技术”，如活性Ａｌ２０ 较高的烧黏土，粉煤灰 和沸石等超细粉料中加入硫酸盐激发剂，使之与Ａｌ２０，反应形成钙矾 石，且钙矾石形成时的体积微膨胀效应，可使水泥石的孔隙更小，结构 更致密．不会产生体积安定性不良现象对超细矿渣可掺入Ｎａ２Ｓ０４和三 乙醇胺作为激发剂以提高其活性。由碱矿渣水泥的水化反应机理可知， Ｎａ：，Ｓ０４不会造成碱含量增高而引起碱骨料反应，而且有利于矿渣更好 地发挥其强度。 ２．２保证流动性的主要措施 １．确定高性能混凝土的主要技术指标 １．１坍落度 坍落度是检测混凝土和易性的主要指标。混凝土的和易性包括流动 性、黏聚性和保水性。目前国内尚无同时检测混凝土和易性三项性质的 方法，主要是通过坍落度试验来测定混凝土流动性，同时观察黏聚性和 保水性。坍落度是新拌混凝土质量控制的重要指标，它能在很大程度上 综合反映混凝土的和易性。高性能混凝土要表现出大流动性即高流态， 因而坍落度值偏大。一般为２０～２４ｃｍ，并要求混凝土从出机到浇灌这段 时间内的坍落度损失不能大于２ｃｍ．且１２０ｍｉｎ后混凝土的扩展度值不小 于５００ｍｍｘ５００ｒａｍ，同时要具有良好的黏聚性和保水性，保证混凝土成型 后均匀密实、不分层、不离析，满足施工和易性要求。 １．２凝结时间 高性能混凝土的大流动性即高流态是说混凝土拌合物要具有良好 的保塑性和施Ｔ性。混凝土的高流态要以优良的Ｔ作性为前提条件。也 就是说在坍落度较大时，为保证混凝土不离析、不泌水，在出机后２～３ｈ内 有良好的Ｔ作性能。为此可采取以下措施：ｆ１）掺入高效减水剂，降低混凝 土的水灰比，改善和易性，提高混凝土的流动性，并达到高强的效果；（２）掺 人特殊的保塑组分以保证混凝土在出机３ｈ以内坍落度损失小于１５％：ｆ３１ 粗骨料选用级配良好的５－２０ｒａｍ的碎卵石，细骨料选用中砂．并采用适 宜的砂率以进一步改善混凝土的黏聚性和保水性。 ２．３降低水化热的主要措施 高性能混凝土在工程应用中，往往作业面大，为了保证成型，便于早 期养护，凝结时间应适当延缓，尤其是要延长初凝时间，一般应根据施工 时的气候、环境等条件．结合工程要求确定混凝土的凝结时间，通常夏季 初凝时间可延长至ｌ２～１４ｈ．终凝时间延长至ｌ５～】８ｈ，冬季初凝１０～１２ｈ． 终凝１２～１４ｈ，以保证混凝土的密实性和稳定性，同时应推迟混凝土水化 热峰值出现的时间，降低水化热峰值１５％～２０％，以防止温度应力过大． 引起混凝土的开裂。 水泥与水发生反应放出一定的热量称为水化热。由于高性能混凝土 胶凝材料总量高，因此水化热高，其峰值出现的早．这是高强混凝土产生 裂缝的主要原因之～．对混凝土耐久性和硬化后的性能影响很大。水化 热可采取以下措施加以改善：（１）水泥用量尽量降低，一般小于等于 ４５０ｋｇ／ｍ ；（２）掺入优质的活性掺合料，一般大于等于１００ｋｇ／ｍ３；（３）掺人保 塑剂与缓凝剂；（４）掺加高效减水剂。 ２．４增加体积稳定性和耐久性的主要措施 ２．提高高性能混凝土技术性能的主要措施 ２．１提高强度的主要措施 通常把不低于Ｃ６０强度等级的混凝土称为高强混凝土。在我国目前 的技术条件下，室内配制Ｃ６０甚至Ｃ８０的混凝土已不是难题，但在＿丁程 上大量应用Ｃ６０及其以上的混凝土还不多．这主要是受施工控制技术的 影响高性能混凝土不仅要高强度，还必须以满足施丁条件为前提。 ２．１．１严格控制原材料质量 高性能混凝土宜选用质量稳定的５２．５级以上的硅酸盐或普通硅酸 盐水泥配制。粗骨料宜采用岩压强度不低于１．５倍混凝土强度等级的碎 石，且洁净，针片状含量低，粒型好，级配好：细骨料采用细度模数不低于 ２．６的中砂，含泥量应控制在１％以内，且级配良好。 ２．１．２掺加活性掺合料 高活性掺合料品种主要有硅灰、磨细矿渣、粉煤灰及沸石粉等掺合 料掺人混凝土中可使混凝土的强度提高，这是由于高活性掺合料具有 “微集料效应”和“形态效应”，其颗粒尺寸均很小．而且具有球形微珠的 高性能混凝土不仅具有高强、高流动性，而且还应具有优异的耐久 性，混凝土体积稳定性与耐久性是紧密相连的．耐久性好稳定性相应就 好。耐久性首先是Ｆｈ混凝土配合比、原材料（水泥、掺合料和骨料）性能、制 备混凝土的工艺方法、浇注成型方法和硬化条件所决定。主要反映在混 凝土的抗冻性指标及在高温、高湿环境下对化学侵蚀、钢筋锈蚀、碱骨料 反应的抵抗能力。从快硬、高强、抗渗、抗冻、抗碳化的角度出发，可采取 以下措施提高混凝土的耐久性。 ２．４．１合理选用水泥和骨料 对水泥的含碱量以及骨料中活性氧化硅应严加控制，以抑制和预防 碱一骨料反应的发生。碱骨料反应是水泥中的碱性氧化物和活性骨料之 间发生的化学反应，该反应会使硬化后的混凝土发生膨胀破坏．严重影 响混凝土的使用寿命。因此，首先要尽量选用非活性或低活性骨料：二是 选择质量稳定，含碱量较低的水泥、膨胀剂和减水剂；三是掺加粉煤灰抑 制碱骨料反应 ２．４．２尽量减小水灰比 水灰比是决定混凝土 Ｌ结构参数最重要的因素之一，随着水灰比的 形态，使之有利于填充在水泥颗粒的空隙中．减小了混凝土的孔隙率．增 加了混凝土的密度，使混凝土的抗渗性能明显提高。另－－－方面．高活性掺 合料具有“活性效应”，在一定条件下，活性掺合料中的氧化硅、氧化铝与 水泥水化生成的氢氧化钙反应，生成的水化铝酸钙和水化硅酸钙，可增 加混凝土的强度，在混凝土中掺人活性掺合料，还能有效降低水化热．减 少混凝土的收缩，改善混凝土的工作性，调整混凝土内部结构，阻碍侵蚀 性介质浸入，提高混凝土的抗腐蚀能力，同时对碱集料反应也起到了一 定的抑制作用，因而可大大提高混凝土的耐久性 ２．１＿３活性掺合料活性的改善 （１）复掺技术配制高性能混凝土常采用“复掺”技术．即在较高强度 等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中掺人几种高活性掺合料．使不同 的混合料发生优势互补作用，即超叠加效应，以充分利用各种高活性掺 减小和混凝土开口 Ｌ总体积减小，平均孔径也变小，混凝土的抗渗性提 高，因而排除或降低了由于吸水引起的化学侵蚀、钢筋锈蚀和碱骨料反 应的客观条件 ２．４－３准确合理选用掺合料和外加剂 合料的不同形态、不同活性、不同溶出组成，进行科学合理的有效掺配． 互相取长补短，获得最佳最经济的复合效果，以取得更高的活性。 混凝土中掺人适量的活性掺合料可降低温升，改善工作性．增大密 实度，减小孔隙率，提高早后期强度，从而提高耐久性如掺人膨胀剂．可 利用早期膨胀补偿后期收缩，从而提高混凝土的耐久性；掺人减水剂，可 增大混凝土流动性，改善混凝土内部结构，提高混凝土ｆ下转第９４页） 作者简介：蔡浩（１９７８一），男，江苏盐城人，助理５－程师，主要从事路桥施工与管理工作。 ９１ ２Ｏ１Ｏ．０３ 西部大开发・中旬 ｗＥｓＴ ｃＨＩＮＡ ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ 工程与技术 其中有三个重要的参量：ＳＰ（被控量的设定值），ＰＶ（被控量的实际值）， ＯＰ（ＰＩＤ的操作操作输出），一般根据ＳＰ和ＰＶ的偏差Ｅ通过ＰＩＤ运算得 到０Ｐ输出，进而控制现场的相应设备来调节温度，使其逼近ＳＰ值．当设 定回水ＳＰ后，由于回水温度回路滞后时间较长．其起作用的效果至少要 等１个小时才能得到（这主要取决于小区供热面积），这样大的滞后必然 会带来系统大的超调，甚至造成系统的不稳定，这样我们采用控制锅炉 的出水温度，但是为了保证锅炉回水温度达到要求，出水温度的ＳＰ值要 受到回水的控制，在这里我们采纳智能控制的思想，通过我们给出的工 艺参数实现对出水温度ｓＰ值的设定。回水ＳＰ根据供暖要求一般由供暖 曲线给出，即根据室外温度按曲线给出回水温度的ＳＰ预定值．然后将其 和回水的实际值ＰＶ相比较，如果其绝对值大于偏差上限值．那么如果其 值大于０，则把出水的ＳＰ值设为ＳＰ的最小值，否则设为最大值，如果不 大于偏差上限Ａｍａｘ，那么如果其值大于０，则把出水ＳＰ设定为当前值减 去一个偏移量，否则加上偏移量。通过这样设定出水ＳＰ，不仅可以避免系 统的超调太大，而且大大缩短了调节时间 ４．定压补水控制系统 系统恒压补水回路，其构成框图如图所示 恒定点的 给定压力 图６恒压补水回路 四、结语 综上所述，该控制系统根据锅炉的负荷要求，实时调节给水量、给煤 量、鼓风量和引风量，使锅炉经常处于良好的运行状态，将原来的手工控 制造成全自动控制，对于负荷变化大、变化频繁的锅炉节能效果很好．一 般可达到１０％左右；可以在保持足够温度的前提下，实时调节输出热量． 达到节能、环保的目的；实现自动控制，节能效果明显．可使锅炉节约 ２０％左右燃煤；提高了设备的可靠性，减小了设备维护工作量，减轻了操 作者的劳动强度，由于变频供电时电机起动电流较小．因而使电机所受 的电气冲击和机械冲击大降低，提高了设备的使用寿命．另外．该系统具 有完善的监测保护功能，使安全性得到了大提高 参考文献： ［１］王常力．集散型控制系统选型与应用［Ｍ］．清华大学出版社，２００４（１）． 补水泵控制是保证正常、稳定供热的重要环节．补水泵泵控制均采 用定值调节。根据定压点的压力，通过变频器调节补水泵转速，及时补充 水量，防止系统缺水，保证系统安全运行。通过水泵调节．保持系统供回 水压力稳定，为系统正常供热提供保障。 次定压补水水泵一用一备．当锅炉间集水器压力大于０．５Ｍｐａ． ＤＣＳ自动停锅炉循环泵；当锅炉问集水器压力小于０．３Ｍｐａ，ＤＣＳ自动启 动锅炉补水泵．系统水压由变频恒压控制。 一［２］罗安．分布式控制系统（ＤＣＳ）设计与应用实例『Ｍ１．电子工业出版 社，２００４（８）． ［３］王阿根．电气可编程控制原理及其应用［Ｍ］．清华大学出版社，２００７（４）． ［４］石红梅．变频技术原理及其应用［Ｍ］．机械工业出版社，２００３（２）． （上接第９０页） 下： 态；二是神经网络的学习过程通常较缓慢，对突发事件的适应性差 （ｔ＋ｌ／ｔ）＝∑ａ（Ｊ—ａ） （￡一 ） ｉ＝０ ２．９优选组合预测法 其中ａ叫衰减因子。ｄ小时，是强调过去历史数据的作用；ａ大时，是 强调新近数据的作用。例如当ｏｔ＝Ｏ．９时，各数系数分别为０．９．０．０９，０．００９， Ａ。在极端情形下，ｏｔ＝ｌ，则以往数据对预报没有任何影响，此时： 写成序贯预报公式为：ｘ（ｔ＋ｌｋ）＝ａｘ（ｔ）＋（１一ａ） （ｔ／ｔ一１） 或ｘ（ｔ＋ｌ／ｔ）＝ｘ（ｔ／ｔ一１）＋ａ［ｘ（ｔ）－ｘ（ｔ／ｔ一１）］ 对于电力系统负荷预测，重要的是曲线越接近目前时刻．就应当越准确 ２．７专家系统法 优选组合有两层含义：一是从几种预测方法得到的结果中选取适当 的权重加权平均；二是指在几种预测方法中进行比较：选择拟和度最佳或 标准偏差最小的预测模型进行预测。对于组合预测方法也必须注意到．组 合预测的在单个预测模型不能完全正确完成正确地描述预测量的变化规 律时发挥作用。一个能将完全仅映实际发展规律的模型进行预测．完全可 能比用组合预测方法预测效果好。该方法的优点是：优选组合了各种单一 预测模型的信息，考虑的影响信息也比较全面，因而能够有效地改善预测 效果。缺点：一是权重的确定比较困难：二是不可能将所有在未来起作用 的因素全部包含在模型中，在一定程度上了预测精度的提高。 专家系统法是对数据库里存放的过去几年甚至几十年的．每小时的 负荷和天气数据进行分析．从而汇集有经验的负荷预测人员的知识，提取 有关规则，按照一定的规则进行负荷预测。实践证明，精确的负荷预测不 仅需要高新技术的支撑，同时也需要融合人类自身的经验和智慧。因此， 就会需要专家系统这样的技术。 专家系统法．是对人类的不可量化的经验进行转化的一种较好的方 法。但专家系统分析本身就是一个耗时的过程，并且某些复杂的因素（如 天气因素），即使知道其对负荷的影响，但要准确定量地确定他们对负荷 地区影响也是很难的。专家系统预测法适用于中，长期负荷预测。此法的 优点：一是能汇集各个专家的知识和经验，最大限度地利用专家的能力， 二是占有的资料，信息多，考虑的因素也比较全面，有利于得出较为正确 的结论。缺点：一是不具有自学能力，受数据库里存放的只是总量的； 二是对突发性事件和不断变化的条件适应性差。 ２．８神经网络法 ３．结束语 综上所述，对于公路用电中长期电力负荷预测方法的研究与选用．应 该主要解决以下问题： ＜１＞在进化数据处理分析和建立预测模型的过程中，要充分考虑外 界因素（经济等）的变化，以及未来相关因素的不确定性对中长期负 荷预测结果的影响。 ＜２＞注意模型参数随环境和相关因素的改变而出现的趋势适应问 题，并在模型使用过程中，对预测专家的经验和意见加以有效的利用。 ＜３＞对于影响中长期负荷变化的各方面因素的综合作用，要适用不 同方法的组合来开展研究工作。 负荷预测是电力系统调度，实时控制，运行计划和发展规划的前提， 是一个电网调度部门和规划部门所必须具有的基本信息。提交负荷预测 技术水平，有利于提高电力系统的经济效益和社会效益。因此，负荷预测 已成为实现电力系统原理现代化的重要内容。 参考文献： ｆ１１鞠平，马大强．电力系统负荷建模『Ｍ１．北京：中国电力出版社，２ｏｏ８． 神经网络（ＡＮＮ．Ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ Ｎｅｕｒａｌ ＮｅｔｗｏｒＲ）预测技术，可以模仿人脑 做智能化处理．对大量非结构性，非确定性规律具有自适应功能。ＡＮＮ应 用于短期负荷预测比应用于中长期负荷预测更为适应。因为短期负荷预 测可能会因政治，经济等大的转折导致其模型的数学基础的破坏。有点： 是可模仿人脑的智能化处理；二是对大量非结构性，非精确性规律具有 自适应功能：三是具有信息记忆，自主学习，只是推理和优化计算的特点。 缺点：一是初始值的确定无法利用已有的系统信息，易陷入局部极小的状 一［２］范明天，张祖平．中国配电网发展战略相关问题研究［Ｍ］．北京：中 国电力出版社．２００７． 【３］刘天祺．现代电力系统分析理论与方法［Ｍ］．北京：中国电力出版 社．２００７． （上接第９ｌ页） 强度和耐久性。 ２．４．４改进浇注养护施工工艺 良好的浇注养护工艺和设备是保证混凝土硬化前不分层、不离析， 减少泌水，硬化后不开裂的先决条件，因而也是保证混凝土在使用环境 中有优异耐久性的必要条件。 成型的最后一道关键工序，是混凝土技术性能好坏的决定性因素之一。 因此．要加强混凝土的养护，保证混凝土在适宜的条件下正常硬化和强 度增长。而高性能混凝土水灰比较低，材料内部处于缺水状态，浇注后表 面又不泌水，且初凝后表面即开始失水，产生细微凝缩裂缝，因此高性能 混凝土的早期养护极其重要。为避免混凝土早期失水过多，必须及时采 取覆盖、洒水等有效养护措施，以防止混凝土在施工中由于温度和收缩 而产生裂缝．影响混凝土的强度和耐久性。 ３．高性能混凝土的养护 混凝土浇注振捣完毕后，必须进行适宜的养护工作。养护是混凝土 ９４
