混凝土振捣密实性研究进展

混凝土振捣工艺效果是影响成型质量的主要因素,但实践中仍以经验判断为主,缺乏可行的理论指导和科学量化的评价判据.针对拌和物振捣施工,从振捣密实理论、密实性影响因素、拌和物成型质量评价以及信息化工艺等方面,阐述了混凝土振捣施工的现状与技术进展,分析了振捣理论与应用存在的问题,展望了数字振捣技术的发展方向.

混凝土早龄期收缩开裂细观力学机理研究

缓减混凝土早龄期收缩开裂是提升混凝土结构耐久性和防水性能的关键环节,对此研究了基于细观力学的混凝土早龄期收缩开裂机理。采用随机骨料模型对混凝土内粗骨料、砂浆和界面过渡区(ITZ)进行参数化建模生成混凝土细观结构,建立混凝土细观数值模型,针对现行试验规范,确定模拟所需力学参数并验证计算方法。结果表明,混凝土早龄期的收缩应变随时间的变化趋势受粗骨料随机分布的影响不大,不同分布形式下的混凝土24 h收缩应变值最大相对误差为7%;平板混凝土试件早龄期的收缩裂缝沿着裂缝诱导器尖端区域的ITZ单元发展,不同粗骨料分布形式下的裂缝面积最大相对误差为9.5%。

基于改进YOLOv5s的塔机危险区域识别方法研究

提出了一种基于改进YOLOv5s的塔机作业中坠落危险区域识别方法。通过在目标检测网络中嵌入通道注意力模块、添加小目标检测层、更改边框损失函数改进优化YOLOv5s模型,利用改进YOLOv5s模型识别吊钩并确定坠物落点范围。结果表明,改进YOLOv5s模型检测效果得到提升,且模型占用计算机资源小。

掺水泥粉土的改良风积沙三轴压缩特性

基于单掺5%水泥的经济性设计指标,开展了混掺水泥粉土的改良风积沙三轴压缩试验,分析了改良风积沙试样不同围压下的应力-应变及强度特性,揭示了不同掺比改良风积沙黏聚力和内摩擦角的变化规律,以及改良风积沙的破坏形式及剪切破坏机理。结果表明:改良风积沙的应力-应变关系曲线均为应变软化型曲线;弹性模量和破坏强度与围压正相关,弹性模量在粉土掺量增至15%时达到峰值;破坏强度与粉土掺量正相关;10%粉土掺量下改良风积沙黏聚力最大,内摩擦角则随粉土掺量增加而单调增长。水泥水化物包裹在沙粒表面,增加了沙粒表面粗糙度,并在沙粒之间的空隙形成网状结构,将沙粒联结起来,阻碍沙粒相对运动;掺入适量粉土可填充沙粒和水化物之间的空隙,但过量粉土会制约水化反应,同时碱性离子与水化物反应产生胶结能力差的硅酸钠和铝酸钠,导致改良风积沙整体性能下降。

表面振动激励下新拌混凝土动力响应与能量传递特征

为研究面层振动荷载作用下新拌混凝土内部动力响应与能量传递的时空演变特征,开展了新浇混凝土的室内平板振动密实试验。通过受振混凝土内部不同埋深处加速度传感器获取密实过程中实时动力响应特征参数,采用小波阈值去噪法对振动信号降噪处理,通过测点加速度响应分析新拌混凝土内部运动能量的时空演变规律。结果表明,表面振动源附近集料颗粒以竖向运动为主,宏观尺度下表现为新拌混凝土表面明显沉降;随埋深增加,内部远端颗粒因无法获得充足振动能量,难以克服颗粒间嵌挤力与介质内摩擦阻力而保持初始平衡状态,受振影响小;新拌混凝土振动密实过程中内部颗粒的竖向加速度大于侧向加速度,随着新拌混凝土密实程度的增加,竖向加速度幅值先减小后基本保持不变,侧向加速度幅值先减小后略有增大;振源附近混凝土振动能量衰减幅度最大,但随着埋深增加振动能量衰减不显著。该结论可为新拌混凝土振动密实理论构建及深入研究提供参考。

透水模板布改善混凝土表层质量试验研究

为研究透水模板布对混凝土表层微观质量的影响,采用贴透水模板布试模与普通试模成型的水泥净浆和水泥砂浆试块模拟表层混凝土的微观孔隙结构,运用扫描电镜、压汞法及分形理论分别对试块的表观质量和微观孔隙结构进行了测试和分析.试验结果表明:使用透水模板布后水泥净浆与水泥砂浆试块表观质量提高,孔隙体积减小,孔隙率分别降低了3.95%和7.59%,孔隙分布得到了改善;临界孔径分别由93.8和338.4nm减小到了54.1和58.6nm,抗渗性增强.分形理论分析表明,贴透水模板布试块孔隙分形维数减小,孔隙分布范围变窄,孔隙结构趋于规则,有利于提高混凝土耐久性.

基于电阻率法的混凝土振捣离析程度研究

施工现场的混凝土振捣效果控制对工程质量十分重要,目前对振捣效果的评价主要集中于振捣对粗骨料的影响上,大部分研究所采用的硬化混凝土切片、湿筛以及图形处理方法存在原状结构破坏与评价滞后等问题,不符合实时振捣工艺需求。混凝土电阻率对骨料运动具有较高敏感度,并具备实时反馈、无损可靠等优点。因此,采用电阻率法分析试模内混凝土振捣过程离析情况,对比分析了试模不同部位电阻率数据与粗骨料含量变化关系。结果表明二者变化趋势高度一致,并基于电阻率数据得到了可以区分拌合物流动性的平均离析参数,拌合物的平均离析参数数值越高,振捣过程中的离析程度也越强;基于多孔介质导电率模型与实测电阻率,计算所得混凝土粗骨料孔隙率之比与实测数据误差小于5.96%,证明采用电阻率法可准确预测混凝土振动过程中不同位置时点的粗骨料孔隙率比,进而评价振动骨料分布均匀性,为现场无损评价振捣效果提供了新方法。

透水模板改善混凝土性能试验

对比分析了2种透水模板(CPF)的主要物理性能;结合宏观、微观试验,探讨了透水模板改善混凝土性能的机理与效果.结果表明:透水模板能有效降低混凝土浇注时的表面水灰比,提高混凝土的表面密实度,改善混凝土的孔隙分布和表观质量,提高混凝土抗渗性和耐久性.

渠道预制块自动化铺装机械检测定位技术研究

在水利工程施工中,针对预制块铺装费时费力的问题,提出一种基于视觉识别的渠道自动化铺装机械检测定位铺装技术。通过设计图像处理系统、定位计算系统和机械系统,实现对预制块的目标检测、目标定位、计算抓取,最终通过铺装机械将预制块铺装至预定位置。结果表明,预制块铺装机械能够对预制块目标有效识别和有效定位。预制块铺装位置精确,铺装效率高,满足铺装要求。

透水模板布几何参数对透排水性能的影响

为研究透水模板布(controlled permeability formwork liner,CPEL)透排水性能的影响因素,采用吸力平板仪、厚度测试仪等测试了不同压力下3种不同规格透水模板布的孔隙、厚度等几何参数.分析了孔隙累积分布曲线、孔隙率、压力及厚度的相互关系;结合CPFL水平和垂直渗透系数,深入探讨了CPFL孔隙分布、厚度和压力对透水模板布透排水性能的影响.并对交通运输部JT/T736—2009《混凝土工程用透水模板布》标准中厚度压缩比等指标提出了具体修改建议.研究表明:3种CPFL孔隙率和厚度均在32 kPa压力左右时趋于某一稳定值;CPFL透排水性能的内外部因素耦合作用明显.

混凝土振捣动态可视化监测系统开发研究

为量化控制混凝土浇注质量,研究开发了一套动态可视化实时监测集成系统.此集成系统利用GPS定位导航的RTK(real time kinematic)工作模式和特制电极装置实时获取振捣棒轨迹和振捣时间,经单片机过滤整合后无线发送给远程计算机,最终由可视化软件评判并实现在线馈控作业.试验表明:该系统可较好地实现实时监测和量化评价混凝土振捣状态.

预制混凝土箱梁自动抹面装置的开发与应用

针对传统预制混凝土箱梁生产工艺存在效率低、成本高、成型质量波动大等缺点,研发了一种预制混凝土箱梁顶板用自动抹面装置,包括辊筒、抹盘、刮板和喷雾四个功能模块,并设有控制系统接收模块传感器信号,通过PLC输出工艺控制指令。工程应用效果表明:该装置作业效率较高、操控灵活,且成型质量较好,显著降低了预制混凝土箱梁抹灰劳动强度和人工成本,为现场智能施工提供了较好的解决方案和技术手段,具有一定的应用和推广价值。

混凝土流变参数十字搅拌轴测试方法

采用十字搅拌轴剪切仪测定混凝土拌和物的流变参数(屈服应力τ0和塑性黏度η)更具准确性.通过推导给出了自制十字轴流变仪扭矩与转速关系,得出了流变参数计算公式;试验所得混凝土拌和物流变参数与已有相关理论和试验具有良好的一致性,并能量化分析混凝土触变性能,可满足施工现场连续测定混凝土工作性需求.

透水模板布孔径分布测试方法与理论研究

根据负压法测孔原理,采用土壤吸力平板仪测试了透水模板布的孔径分布累计曲线,同时运用基于平面随机分割(Poisson polyhedron)理论得到的非织造土工织物孔径分布计算模型,计算了透水模板布孔径分布累计曲线.结果表明,尽管透水模板布孔径分布累计曲线两端约10%的大孔和5%的小孔其实测结果与理论计算有偏差,但实测曲线与模型计算曲线孔径范围和主体分布相当一致,说明孔径分布计算模型能够有效反映透水模板布的孔径分布特征.

基于含湿率的碾压混凝土层间结合质量检测方法

层间结合质量是影响碾压混凝土耐久性和大坝抗滑稳定性的重要影响因素。针对连续浇筑碾压层面的施工质量控制,采用快速测试碾压混凝土结合面上下层含湿率指标,并结合成型碾压层间的劈拉强度值和抗剪强度值推求了已碾与待碾层不同层间间隔时间下保证结合质量的最佳含湿率匹配范围并推导出相应层间结合强度与含湿率的模型公式。结果表明：层间间隔时间为1.5h时,上下层含湿率在19.0%~20.0%时,层间结合质量良好;层面间隔时间变长,最佳结合质量的含湿率数值变大。

卡波姆凝胶模拟水泥浆体流变性能试验

选用940系列卡波姆树脂制成凝胶介质模拟水泥净浆的流变特征;通过添加适量透明玻璃微珠模拟水泥砂浆细骨料组分,应用旋转黏度计分析模拟介质与原型材料流变参数的相似性,证明卡波姆凝胶介质模拟水泥浆体流变性完全可行,为水泥砂浆介质流变性的可视化试验研究奠定了基础.

基于GA-BP神经网络的碾压混凝土压实度实时评价方法

针对碾压混凝土现场压实程度的实时工艺评价需求,选择含湿率、碾压层表面应力横波波速、级配以及胶砂比为预测参数,构建了GA-BP神经网络压实度预测模型;结合现场应用实例,验证该方法实时预测评价的有效性。结果表明:与BP神经网络模型比较,GA-BP神经网络模型不仅预测精度更高,而且偏差波动范围更小,稳定性好,能更准确有效地预测现场碾压层混凝土压实性;GA-BP神经网络模型对碾压混凝土压实度下限值更敏感,压实度处于93%～96%的样本点,模型预测值的平均误差仅为0.08%,最大误差仅为0.17%,预测精度很高。

水泥搅拌桩与土锚组合支护结构的应用分析

结合扬子石化清净排口基坑工程,介绍了水泥搅拌桩与土锚组合支护结构的实际应用。利用PLAXIS7.2有限元软件,分析了水泥搅拌桩与土锚组合支护结构的受力性能,分析表明:增加土锚使支护结构受力性能明显改善,该新型支护结构值得推广应用。同时,介绍了施工实施阶段质量控制的相应措施。

混凝土振捣3D可视化质量监控系统研究应用

为满足混凝土浇筑过程质量的精准量化评价和监控需求,设计开发了人工振捣混凝土工艺效果的3D可视化系统。首先介绍了系统采用的GNSS-RTK精确动态定位技术,实时采集振捣棒在浇捣混凝土时的振捣轨迹,并结合有效振捣持续时间采集获取定量化振捣工艺参数;其次,应用混凝土浇筑体构件的3D实体建模和现场定位技术,并基于实时获取的量化振捣参数,动态展示构件浇筑部位的实时振捣效果,指导施工人员对欠振、漏振区域及时补救;最终实现混凝土振捣状态3D可视化动态监控。

流变混凝土骨料运动模拟试验研究

用卡波姆凝胶配制与流变混凝土浆体流变性能等效的透明浆体,通过可视化物模试验模拟得到流变混凝土骨料的运动规律.基于真实与模拟介质流动图像、振动骨料分布实时一致性原则,分析了拌和物流动过程形变、振动骨料沉降特点及其形成机理.结果表明:流变混凝土基于等效流变性能的可视化模拟方法独特可行,可直观获取骨料沉降运动规律以及速度场、位移场等运动形态参数,为进一步研究流变混凝土的本构关系及颗粒接触模型提供基础.