应用强度（精选12篇）
应用强度 篇1
摘要：针对Hoek-Brown强度准则的较复杂地质参数, 提出利用Mohr-Coulomb强度准则参数替代。基于2002年版本的Hoek-Brown强度准则, 并结合准岩体强度准则, 建立了岩石力学参数和Hoek-Brown强度参数之间的新的换算关系式。经算例分析了换算关系式在已知的岩体强度参数条件下, 计算出的Hoek-Brown强度参数均在其取值范围之内;并根据单因素控制变量法, 得出地质参数m b、s随内聚力增加而减小, 随内摩擦角增加而增加;地质参数α受内聚力和内摩擦角影响较小;并将强度参数新解法用于计算巷道围岩塑性区半径。结论是岩石力学参数对地质参数有一定的影响, 并且强度参数新解法计算出的塑性区半径为支护定量设计提供理论依据。
关键词：强度参数估算,强度准则,巷道围岩,塑性区半径
0 引言
在一百多年的发展过程中, 岩体强度理论一度成为众多专家、学者研究的重点, 并已提出许多有应用价值的强度准则, 比较著名的是Bieniawski于1974年提出的经验强度准则和Hoek E, Brown E T于1980年提出的经验强度准则[1], 其中HoekBrown强度准则[2]得到了最广泛的应用, 随之而衍生出来的岩体强度估算方法也得到了世界上的一致认可。自从Hoek E, Brown E T于1980年提出的经验强度准则以来, 他们一直对该问题孜孜不倦地进行着研究, 并于1992, 1997, 2002年多次提出了修改后的Hoek-Brown岩体强度估算方法。直至最近E.Hoek提出了更实用的地质强度指标 (GSI) 取代RMR后, Hoek-Brown准则便成为一个更加独立的演示力学估算体系, 该方法也进入了新的发展阶段[3,4,5]。文中针对的是Hoek于2002年出版的Hoek-Brown强度准则以下简称为广义Hoek-Brown强度准则。
目前利用广义Hoek-Brown强度准则参数, 转换成Mohr-Coulomb强度准则参数的公式和理论很多。但是前者是较复杂的地质参数, 后者为较易获得的岩石力学参数, 复杂地质参数表示易获得的岩石力学参数, 给计算过程和软件模拟带来一定的困难, 因为前者的计算过程中参数多且适用的模拟软件少。如果能用Mohr-Coulomb强度准则参数替代HoekBrown强度准则参数, 那么将会节约大量的现场模拟试验和室内试验, 且不会降低工程要求的精度, 给工程实际操作带来方便。
赵星光等[6]考虑广义Hoek-Brown强度准则参数与岩石力学参数对巷道围岩塑性解的影响, 但只是利用现场采集的数据进行定性的讨论, 并没有给出具体的解析表达式。曾钱帮[7]、潘阳[8]等给出了具体的解析表达式, 但没有考虑岩石力学参数的影响。
本文在很多专家学者对此类问题进行大量的研究基础上, 提出了参数替代公式, 即利用Mohr-Coulomb强度准则参数替代Hoek-Brown强度准则参数;并通过研究内聚力和内摩擦角对Hoek-Brown强度准则参数的影响;同时将获得的Hoek-Brown强度准则参数用于计算分析巷道围岩塑性区半径。
1 强度准则
1.1 广义Hoek-Brown强度准则
在Hoek-Brown强度准则2002年的版本中, 广义Hoek-Brown强度准则[9]的形式没有发生变化, 但是与岩体质量有关的mb、s、α有了很大的变化, 其函数表达式为:
式中, σ1为岩体最大主应力;σ3为岩体最小主应力;σc为岩石单轴抗压强度;mb为岩石的坚硬程度;s为岩体的破坏程度, 其取值范围在0.000 0001~25;α为与地质强度指标GSI有关的参数;mi为完整岩石的m值。
这些公式相对以前的公式而言, 新增了一个修正变量D。D值的范围为0~1, 取决于外界因素对原位岩体的扰动程度, 如爆破、岩体开挖、岩体卸荷等行为。
岩体受单轴抗压时, 在式 (1) 中令σ1=σcm、σ3=0, 由式 (1) 可得:
岩体受抗拉作用时, 在式 (1) 中令σ1=σ3, 由式 (1) 可得:
式中, σcm为岩体的抗压强度;σtm为岩体的抗拉强度。
1.2 准岩体强度准则
由式 (2) 和式 (3) 两式, 建立了岩体的强度参数与岩石抗压强度以及广义Hoek-Brown强度准则参数之间的关系。如果能找出岩体和岩石的强度参数之间的一种解析解, 就可以进一步简化他们之间的关系。
依据准岩体强度理论[10]可知:
式中, 称为龟裂系数;vp为岩体中弹性波的传播速度;vs为岩石中弹性波的传播速度。
将式 (4) 和式 (5) 分别代入式 (2) 和式 (3) 中可得:
式中, 。
式 (6) 和式 (7) 为文中重要的中间转换公式。
运用准岩体强度准则是为将广义Hoek-Brown强度准则和Mohr-Coulomb强度准则联系起来, 起到一个转换的作用。如果岩石与岩体的强度参数为已知, 龟裂系数的数值可以直接获得, 因此提出的龟裂系数是为了建立岩石与岩体强度参数之间转换关系。基于岩石与岩体的强度参数为已知这个条件, 龟裂系数在文中并没有给出具体的数值, 但无法避免这是一个经验数据。陈昌富[11]、张建海[12]、闫长斌[13]等学者对于龟裂系数进行了改进, 并在HoekBrown强度准则参数的估算中进行详细的讨论, 鉴于改进的龟裂系数引用了很多地质参数, 且无法通过岩石力学参数进行换算和讨论, 所以文中没能改进龟裂系数, 随着研究的深入会将改进后的龟裂系数引入。
2 强度参数代换公式
2.1 Mohr-Coulomb强度准则参数估算方法
Mohr-Coulomb强度准则在岩土工程分析中得到了广泛使用, 并且在岩土工程数值模拟中也常常使用Mohr-Coulomb材料模型, 而在Mohr-Coulomb强度准则中, 岩体强度是通过内聚力c和内摩擦角φ表征。针对这种情况, Hoek于2002年提出相应的Mohr-Coulomb强度准则参数估算方法, 如下:
对于σ3max, Hoek给出了经验公式:
1) 当隧道工程中使用Hoek-Brown岩体强度估算公式时
式中, γ为岩体的容重;H为隧道的埋深。
2) 当边坡工程中使用Hoek-Brown岩体强度估算公式时
式中, H为边坡的坡高。
2.2 本文提出的强度参数估算方法
已知广义Hoek-Brown强度准则参数推出的Mohr-Coulomb强度准则参数, 即式 (8) 。下面简要的介绍本文参数替换公式的推导过程。
由式 (8) 第二式化简得:
将式 (11) 带入式 (8) 的第一式可得:
将式 (12) 展开可得:
将式 (13) 带入式 (6) 和式 (7) 可得:
式中, , 对于σ3max上文中提到在边坡和深埋硐室中表达式不同, 根据具体情况选择不同的表达式。
由式 (14) 看出, 式中利用Mohr-Coulomb强度准则参数代替了广义Hoek-Brown强度准则参数, 对于岩体强度估算方法的理论研究以及工程实践有一定的意义。
3 算例分析
某一级水电站工程建设位于新疆维吾尔自治区北部天山西段, 该水电工程处于天山纬向构造带西部的喀什河凹陷中部, 工程区域内地质构造十分发育, 属于强地质构造带, 岩体节理裂隙发育, 该水电枢纽工程包括深部硐室群。其提供的Mohr-Coulomb的强度参数[14], 由表1给出。基于式 (14) 可计算出边坡与硐室的Hoek-Brown强度参数, 将结果列于表2。
注:这里取硐室平均埋深200m。
3.1 参数替代公式的回归计算
由表1、表2中的参数显示可知岩体的强度参数均在其取值范围之内, 通过回归计算, 可知文中的参数替代公式的准确性。
3.2 内聚力c对Hoek-Brown强度准则参数的影响
取硐室平均埋深200m, 考虑内聚力对地质参数的影响。
由式 (14) 结合文献[14]中提供的地质参数可知:
当内聚力c取值取值范围为1.4~1.6MPa, 每增加0.1, 反应岩体破碎程度的s减少5%~23%左右;当内聚力c取值范围为1.6~2.6MPa, 每增加0.2, 反应岩体破碎强度的s减少21%~26%左右。见图1。
当内聚力c取值取值范围为1.4~1.6MPa, 每增加0.1, 地质参数α减少1.6%~4.7%左右, 反应岩体软硬程度的mb减小9%~18%左右;当内聚力c取值取值范围为1.6~2.6MPa, 每增加0.2, 地质参数α减少4%~6%左右, 反应岩体软硬程度的mb减小21.5%~27.9%左右。见图2。
3.3 内摩擦角φ对Hoek-Brown强度准则参数的影响
取硐室平均埋深200m, 考虑内摩擦角对地质参数的影响。由式 (14) 结合文献[14]中提供的地质参数可知:
当内摩擦角φ取值取值范围为23.98~53.98°, 每增加5, 反应岩体破碎程度的s增大7.5%~70%左右, 表现为区间性, 当φ取38.98~43.98°时, 破碎程度s受影响较小, 见图3。
当内摩擦角φ取值取值范围为23.98~53.98°, 每增加5, 反应岩体软硬程度的mb增大29.7%~68.5%左右, 地质参数α增大7.6%~13%左右, 变化不是很明显。见图4。
3.4 强度参数新解应用于塑性区半径的计算和分析
如开挖圆形巷道硐室, 已知圆形巷道半径r0=4m, 岩石重力密度γ=0.027k N·m-3, 巷道埋深H=200m。因此原岩应力p0=5.4MPa, 支护阻力pi=1MPa。
由文献[7]可以获得的塑性解的表达式如下:
由表2中得到的Hoek-Bown强度准则参数带入式 (15) 中可得:σR=0.24MPa。当支护压力pi分别为0MPa, 0.2MPa, 0.4MPa, 0.6MPa, 0.8MPa, 1MPa, 1.2MPa时, 可根据式 (16) 得巷道塑性区半径R0的大小如图5所示。
由图可以看出, 巷道开挖后的塑性区半径为3.55r0, 符合岩石力学中的经验范围。随着支护阻力的增大塑性区半径不断地减小。当pi取0.2MPa时塑性区半径为2.8r0, 下降较明显;当pi取0.4~1.2MPa时, 塑性区半径变化不大。
4 结语
1) 该方法改变了Hoek-Brown强度准则的地质参数参数代替Mohr-Coulomb准则的岩石力学参数的估算方法。从反面角度利用岩石力学参数代替了地质参数。为岩体参数估算提供了一种新的算法, 对于理论研究有一定参考价值。
2) 很多数值模拟软件是配合Mohr-Coulomb强度准则参数使用的, 本文提供的替代方法很好的将数值模拟软件与广义Hoek-Brown强度准则兼容在一起。
3) 通过算例分析可知, 文献[14]提供的岩石力学参数结合本文中参数替换公式得出的HoekBrown强度准则参数的值均在其取值范围内。地质参数mb、s随内聚力增加而减小, 随内摩擦角增加而增加;地质参数α受内聚力、内摩擦角影响较小。
4) 将强度参数估算新解应用于巷道围岩塑性区的计算, 通过图5可知, 在巷道刚开挖时, 应及时的进行支护, 当pi=0.4MPa时, 可以完成基本的支护要求, 控制住了塑性区的变形。
应用强度 篇2
高强度钢在轿车车轮生产中的应用
随着整车向轻量化、高性能、安全、节能、降耗的方向发展,欧、日发达国家中高级轿车的钢制车轮已普遍采用高强度钢.目前,这种高强度钢制车轮已随着整车带入国内,如一汽大众PQ46平台的迈腾、丰田D82高强度钢车轮.它的研制与开发对提高自主创新能力,保持国内行业掌握高强度钢车轮的`核心技术,为自主品牌轿车开发提供优质零部件具有重要的意义.
作 者：单汝钿 田宁波 作者单位：长春一汽富维汽车零部件股份有限公司技术中心刊 名：汽车工艺与材料英文刊名：AUTOMOBILE TECHNOLOGY & MATERIAL年，卷(期)：“”(1)分类号：关键词：
应用强度 篇3
[关键词]回弹法;混凝土检测;混凝土强度
引言
回弹法是目前应用较多的一种混凝土强度无损检测技术。混凝土无损检测技术就是在检测混凝土物理指标时不对其造成损伤的检测技术，对混凝土强度检测来说，回弹法以及超声回弹综合法是目前应用较为理想的无损检测技术。
回弹法是瑞士工程师施密特发明的一种混凝土强度检测方法，是通过测定混凝土表面硬度来推算混凝土抗压强度的一种混凝土现场检测技术，在国外已有五十多年的应用历史，是国际公认的混凝土无损检测基本方法之一。回弹法在国际上的应用主要分为两种类型，一种是根据回弹值来推定混凝土的强度，一种是将回弹值做为混凝土质量相对比较的标准。我国从上世纪50年代开始采用回弹法来测定现场混凝土的抗压强度，并在60年代具备了自行生产回弹仪的能力，但直到上世纪80年代才颁布《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》。
回弹法在我国应用初期，由于没有统一的技术标准，测试误差较大，使得回弹法的应用推广在一定程度上受到了限制。鉴于此，1978年国家建委将混凝土无损检测技术研究列入建筑科学发展计划，由陕西省建筑科学研究院设计院牵头成立协作研究组，对回弹法的影响因素、测试技术、仪器性能、数据处理以及强度推算方法等进行了系统的研究，提出了我国的回弹仪标准状态及“回弹值一碳化深度一强度”相关关系，解决了控制回弹法平均相对误差在±15%以内的关键技术，提高了回弹法的测试精度和适应性。之后随着《技术规程》的颁布与三次修订，回弹法成为我国目前应用最为广泛的混凝土无损检测技术之一。
1、回弹法基本原理
混凝土表面的硬度与其抗压强度之间存在着某种相关关系，回弹法就是利用了这种相关性，其实际是以回弹值来反映混凝土表面的硬度，然后再根据混凝土表面的硬度来推测出混凝土的抗压强度。回弹值是通过回弹仪来测得的，回弹仪是一种用弹簧驱动的重锤，通过弹击杆来弹击混凝土表面，以重锤被反弹回来的距离确定回弹值。回弹法属于表面硬度法的一种，回弹值在一定程度上反映了混凝土的弹性性能与塑性性能，而混凝土的弹性性能、塑性性能和混凝土强度有着必然的联系。基于此种联系，可以建立回弹值与混凝土抗压强度之间的关系曲线，也就是测强曲线，这是回弹法无损检测推定混凝土强度的基础，也是技术核心。
影响回弹法准确度的因素很多，仪器性能、操作方法以及气候条件等，都会对回弹值产生一定的影响，因此，掌握正确的操作方法，对于回弹法的应用来说是十分重要的。此外，混凝土的碳化深度不同得到的回弹值有较大差别，是影响回弹法准确度的一个重要因素。大量的研究和现场测试表明，碳化深度能在相当程度上反映包括混凝土龄期和混凝土所处环境在内的综合影响，所以碳化深度值的测量对于回弹法的准确度具有重要影响。
2、回弹法检测混凝土强度的特点
通过回弹法来检测混凝土的抗压强度，虽然存在着检测精度不够的问题，但回弹仪构造简单，操作起来也简单方便，再加上测试快速、效率高、检测费用低廉等优点，使得在实践应用中效果比较理想，尤其在施工现场对结构混凝土的强度进行随机大量的检验，具有很好的适用性。
《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）中规定：回弹法检测混凝土适用于普通混凝土抗压强度的检测，不适用于表层及内部质量有明显差异或内部存在缺陷的混凝土强度检测，这在一定程度上限制了回弹法的检测范围与适用性。另外，由于高强混凝土的强度基数较大，应用回弹法即使只有15%的相对误差，其绝对误差也会很大而使检测结果失去意义。
混凝土抗压强度的影响因素有很多，包括混凝土原料中的水泥品种、骨料大小粗细以及外加剂的配比等，混凝土构件的成型工艺与养护方法，混凝土的碳化深度、龄期以及含水率的影响等也都具有一定的影响，这些影响因素同样对回弹值的也具有作用性。
3、回弹法检测混凝土强度存在的问题
3.1测定矿物掺合料混凝土碳化深度方法的问题
随着混凝土技术的不断发展进步，各种高性能、高耐久性以及绿色混凝土得到了大量的应用，而这种混凝土的配制必须要使用大掺量的矿物掺合料，如粉煤灰、磨细矿粉和硅灰等。矿物掺合料的使用提高了混凝土的抗渗性、密实性，使混凝土的整体性能得到了提升，而且大量工业废渣的使用，变废为宝，起到了很好的节能环保效果与经济效益。但现行回弹法测定混凝土碳化深度的方法，对于测定矿物掺合料混凝土的碳化深度存在一定的问题。现行方法：采用工具在测区表面形成直径约15mm孔洞，其深度应不大于混凝土的碳化深度;清除孔洞中的粉末和碎屑且不得用水清洗;采用浓度为1%-2%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处，当已碳化与未碳化界面清晰时，采用碳化浓度测量仪测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离，测量三次，每次计数应精确至0.25mm;取三次测量的平均值作为检测结果，精确至0.5mm。现行混凝土碳化深度的测量方法，其原理是利用了氢氧化钙与碳酸钙遇酚酞变红与不变色的化学现象。混凝土生成碳酸鈣是其碳化的表现，碳化总是先从混凝土表面开始，然后逐步向内部深入。在传统的只使用水泥一种胶凝材料情况下，不存在其它干扰因素，现行回弹规范是没有问题的。但在矿物掺合料混凝土中，胶凝材料不止是水泥，还有粉煤灰、磨细矿粉、硅灰等，这些掺合料在消化时，会消耗掉混凝土中绝大部分的氢氧化钙，很容易就会造成混凝土碳化深度的测量不准确。
3.2回弹法检测混凝土强度的影响因素
回弹法测强实则是对混凝土抗压强度的一种推算测定，其所得数值代表的是混凝土表层的硬度，而混凝土结构是一种复杂的非均质体，其内部的均匀性以及不同组分的硬度，都会对检测的准确度产生影响。通常情况下，混凝土原材料的拌合以及外加剂的使用添加、混凝土现场施工工艺以及养护会对回弹法检测结果准确度有一定的影响;使用统一测强曲线还是建立地区专用测强曲线对检测结果的准确度有较大影响;测试面因素对测强的准确度也有一定的影响，因此，应保持测试面的清洁、平整，麻面或是有浮浆的测试面，会导致检测结果偏低。测试面还应保持一定的干燥度，混凝土表面的湿度对回弹法的检测结果具有较大的影响。
4、结束语
高强度钢板在起重机上的应用 篇4
1 起重机钢结构焊接工艺
起重机最主要的材料是碳素结构钢和低合金高强度钢, 这两种材料的可焊性均较好。一般采用等强度理论选择焊材级别, 多种焊接方法都可以采用。龙门吊是特殊的作业设备, 由于它的使用条件复杂, 受外部环境影响大, 对焊接质量的要求高, 重要焊缝无损检测要求质量等级高。要保证焊接质量, 首先要做好焊接工艺设计, 工艺方法的设计是焊接生产设计的核心。龙门吊制订焊接工艺遵循以下原则:获得合格的焊接接头, 包括外形尺寸、强度、刚度等方面的要求;焊接变形小于技术条件的规定, 焊接应力应当尽可能的小;翻转工件次数少, 或利用胎卡具及焊接辅助装置使焊缝处在最有利的施焊位置;可焊性好, 焊工施焊方便;生产效率高, 且生产成本低, 有较好的经济效益。为提高焊缝的强度, 对起重机受力的钢结构件, 应减少焊接接头, 减少焊缝缺陷, 采用自动焊或半自动焊。为了保证焊接质量, 凡具备起重能力, 能够将构件翻转的条件下, 力争对接焊缝平焊, 采用埋弧焊焊接。因为埋弧焊, 电弧稳定, 焊缝质量较好, 效率高。角焊缝平焊或船形位置焊接时, 采用埋弧焊和半自动CO2焊。只有在构件无法翻转变位的情况下, 才允许仰焊、立焊和横焊。以最大限度地保证焊接质量, 满足设计要求, 避免产生过多的缺陷, 影响焊接接头的组织性能。由于焊条电弧焊设备简单经济, 应用方便, 所以钢结构制造中仍在使用。除了埋弧焊, 大量使用的是半自动的CO2焊焊接工艺, 此工艺效率高, 操作方便。
2 低合金高强度钢材料[1,2]
对于50 t以下吨位汽车起重机的箱形伸缩臂的理想材料是低合金高强度钢板, 通过折弯成上、下槽形板后拼焊而成, 除应具备轻重量、高强度和稳定性要求外, 还应具备良好的延展性、可焊性和表面质量。目前, 国内普通使用武钢和宝钢生产的低合金高强度钢板HG60、HG70、BS600MCJ4和BS700MCK2, 而对于进口的WELDOX高强度钢板则因资源和价格等因素主要运用于50 t以上的汽车起重机。国产低合金高强度钢的主要化学成分和机械性能如表1、表2所示。
从表1、表2可以看出, 4种材料化学成分略有差异, 机械性能也有所不同, 相当于或略高于目前工程机械领域使用的60～80 kg级别的高强度钢板, 比传统钢板在强度方面得到了大幅度提高, 同时又具备良好的延伸、冷弯、焊接和抗冲击性能。因此, 目前以上4类高强度钢板普遍运用于国内中小吨位系列的汽车起重机制造厂家。
3 箱形臂结构形式[3,4]
汽车起重机箱形伸缩臂的结构截面形状有较多类型:矩形、梯形、倒置梯形、五边形、六边形、八边形、大圆角矩形和椭圆形截面等, 但在50 t以下汽车起重机中主要采用低合金高强度钢板成形为六边形 (图1) , 其高度比一般在1.3～1.8, 侧板相对较薄, 可适当降低质量。
通常, 下槽板设计较厚一些, 一方面可以使截面中性轴下移, 从而减少下槽板上的压缩应力, 另一方面可以满足一定程度的下槽板局部应力的需求。从该结构来看, 在工程实际运用中一般情况下槽板比上槽板厚1～2 mm、臂长通常接近10 m, 因其呈多边形载面, 故在钢板冷作折弯过程中, 如何保证下槽板各个角度折弯的一致性和槽板在长度方面的直线度是一个行业研究的共性问题。
4 槽板折弯成形工艺性分析
4.1 材料应力均匀性
槽板在汽车起重机箱形臂中普遍使用4～10 mm的低合金高强度钢板进行制造, 以及强度等级更高的国产合金钢或进口的高强度结构钢, 其化学成分与材料性能决定了出厂时钢板内应力的不均匀性, 导致切割后钢板的旁弯较大, 而汽车起重机箱形臂用槽板长度近10 m, 故要求槽板成形后的载面、角度的一致性和长度方向的高直线度要求, 才能满足汽车式液压起重机的自由伸缩的显著特点。
为此, 在钢板的成形过程可按如下流程实施:切割、清渣、抛丸除锈、板材校平、刨边、折弯。通过抛丸达到钢板表面质量需求, 进而在一定程度上消除材料内应力的不均匀缺陷, 从而达到钢板冷却折弯的需要。
4.2 折弯设备可靠性
槽板在成形过程中, 因我国汽车起重机行业在大型吊臂的钢板折弯制造过程中, 大多数采用吊臂专用数控折弯机, 而非一般高压电线杆用折弯机。该折弯机通常采用数控系统进行上下料和折弯过程的精确控制, 国内专业设备生产厂家较少, 国外URCVIKEIV、LVD等为国际汽车起重机吊臂钣金制造的专业厂家, 尤其是世界著名的吊臂专业生产厂家 (主要是椭圆形) ——“比利时小子”Vlassenroot对高强度钢板折弯机的运用进行了推广。通常为确保槽板成形尺寸精度, 对折弯设备需进行以下功能改造匹配:
(1) 机架式床身结构:通常采用三梁式机架构造, 保证机床身的整体刚性和稳固性, 从而最大程度地减少机床在负荷工作状态下因机身的变形, 保证立柱在负截状况下不会出现侧向变形。
(2) 智能挠度补偿:解决因高强度钢板工件局部板材的厚度和材质的差异、折弯模具的磨损等造成的全长角度不均匀, 这一问题也一直是困扰国内汽车起重机生产厂家长达20来年的吊臂制造工艺瓶颈。
(3) 可调节开口下模:采用补偿机构, 解决超长规格的钢板材料, 因人工更换下模开口而浪费大量劳动作业时间和折弯板料与下模的摩擦压痕, 有效提高了数控折弯机的实际劳动生产效率, 同时节省模具的损耗和大量的装配模具和调整模具时间。
(4) 模头连接杆与床身采用刚性连接:从侧面通过螺栓用压板与床身紧固或用螺栓通过底面向上与床身进行刚性连接 (图2) , 避免采用吊装连接方式引起的连接杆在折弯过程中的晃动, 从而造成槽板折弯角度和直线度的差异性。
通过折弯设备在模头直线度、床身刚度、液压油缸行程同步性、下模开口可调性和托料数控等方面的改造匹配, 可以满足箱形臂槽板在折弯角度的一致性和槽板长度方向的全长直线度3 mm的伸缩使用要求。
4.3 局部校正与产品结构保证性
低合金高强度钢经大型折弯机冷作折弯后, 其槽板的成形质量因折弯造成的材料内应力不平衡, 表现出来的就是成形角度和直线度呈现一定误差, 对于该类误差除在折弯进程中调整设备的油缸压力与补偿参数和下模的补偿参数外, 也可通过人工局部校正的方式来进行弥补, 但该种方式对于直线度的改进作用不大, 通常情况下, 需要产品结构设计的改进来降低对槽板直线度和角度的使用需求精度, 如将箱形伸缩臂支撑滑块的固定方式由以前的固定方式改为转动方式, 滑块通过绕轴转动的间隙来消除一定程度的槽板成形角度误差与直线度误差。
5 结语
通过对低合金高强度钢的材料性能和在汽车起重机箱形伸缩臂槽板折弯过程中的设备保证、槽板直线度与角度的精度控制的分析比较, 可以得出以下结论: (1) 在汽车起重机箱形伸缩臂的设计与制造技术中, 采用低合金高强度钢材料, 通过去应力处理可以提高伸缩臂的强度、刚度、稳定性和降低重量, 并可获得材料成形的必备需求。 (2) 通过对大型成形折弯设备的功能改造匹配, 改变模具连接方式和使用人工校正方法, 可以有效提升臂架直线度和角度均匀性, 尤其是采用可转动的伸缩滑块机构, 可以有效补偿折弯成形误差对吊臂伸缩功能的影响。
摘要：针对汽车起重机箱形伸缩臂在运用钢板折弯的制造精度保证困难问题, 分析了低合金高强度钢的材料性能, 指出了材料应力的消除方法和吊臂折弯设备对槽板精度的改造匹配方案, 制订了吊臂产品部件结构设计改进方案来降低对工件精度的需求, 解决了吊臂槽板的角度均匀性和长度直线度一致性问题。
关键词：汽车起重机,箱形臂,高强度钢
参考文献
[1]廖伟.国产低合金钢HG60在汽车起重机上的应用[J].工程机械, 1992 (8) :36～38
[2]盛光敏.HG70钢的焊接性分析[J].焊接学报, 2004 (3) :117～120
[3]王金诺.起重运输机金属结构[M].北京:中国铁道出版社, 2001
应用强度 篇5
【摘要】
高性能化的混凝土在理解上就是通过高强度的技术进行生产的。其实这样的理解是不全面的，低强度等级的混凝土同样可以进行高性能化的应用。本文介绍了低强度的高性能混凝土的发展现状和相关高性能化工程的应用。低强度混凝土的高性能化对传统的混凝土是一次突破性发展，在环境、经济上也都有很重大的影响。
【关键词】
高性能化;低强度等级;混凝土
1.引言
高强度混凝土微观结构比较密实，但是此类混凝土的优良强度和密实性也会带来脆性大、温度收缩性大等缺点、导致混凝土开裂。基于应用高强度混凝土带来的诸多不利因素，在实际的应用中不要求高强度而是在整体性能上表现良好。结构在某些使用情况下，混凝土只要某方面有很好性能的混凝土就被视为高性能混凝土，这种为特定环境而出现的混凝土应用十分广泛。随着低强度等级的混凝土在应用中逐年增加，高性能化的研究也就越来越重要。
2.高强度混凝土的劣势
(1)高强度混凝土在近几十年的应用较为广泛，但是由于其不具有较好的耐久性故其在高性能场合并没有得到很好的应用。高强混凝土的出现只有几十年，主要是通过降低水胶比来增加其强度。低水胶比造成了混凝土在微观结构上易变脆，在混凝土硬化后其强度会随着时间的推移而变得很差。高强度混凝土建筑在微观上结构致密，与外界的湿度交换较少，结构内部已产生负压而被压缩。
(2)其水胶比的减少也减少了其防火的能力。致密的结构会造成内部的混凝土不能水化，长期吸收外界水分会使体积膨胀。如果混凝土外加剂和混凝土之间的相容性不好，也能降低混凝土的性能。
(3)高强度混凝土性能转脆，强度减弱的严重问题，成为阻碍高强度混凝土成为高性能混凝土的主要原因。实际应用中，钢筋的增加虽然能够改善脆性，但是由于混凝土搅拌技术的不成熟，成效并不明显。这些缺点在应用中会导致很大的经济损失，使得人们明白高性能与高强度不能画上等号。
3.低强度混凝土的高性能化研究现状
在原材料上保证质量，低强度混凝土在通过一系列的优化，生产出性能良好的.混凝土就叫做低强度混凝土的高性能化。使混凝土结构得到改善，提高了强度等级，增强了耐久性。
3.1高性能的定义。
在过去实际工程的使用上，很多时候会通过增加水泥的用量来增加强度，水和水胶的含有量越来越小。虽然强度是得到了增加，但是由于材质劣化以及周围环境的变化对于建筑的侵蚀越来越明显。上个世纪末期增加强度带来的经济损失越来越大，让人们认识到高性能混凝土与高强度混凝土并不能对等。从微观上看高强度混凝土，在硬化过程中未出现毛细孔水，出现了混凝土颗粒不能水化等等情况，混凝土硬化后，其强度等特性与混凝土中氢氧化钙的排列有很大的关系。一定程度上可以这样判断高性能混凝土，耐久性良好的混凝土就属于高性能混凝土，而和强度等级并无较大的直接关系。
3.2研究现状。
(1)高性能混凝土研究应用在我国的起步较晚，近几年才迅速发展，在很多基础建筑工程中高性能化的混凝土成为了主力军。但是对于中低强度混凝土，特别是对于低强度混凝土高性能化的研究起步较晚，所以在高性能化的研究上并无较大的进步。
(2)国内对于低强度混凝土高性能化的研究备受关注，在研究中出现了很多的难题。其中最重要的就是在高性能概念的认知上，虽然研究的高性能混凝土采用的是高强度技术，但是并不能很好将低强度混凝土高性能化。在混凝土的强度设计过程中，水胶比和砂率是主要考虑的因素，不仅要通过相关强度公式来计算，还要考虑环境对于混凝土的各种侵蚀作用，这样才能获得理想的设计。
4.应用工程范围
(1)很多基础设施项目，比如地铁工程，要求其使用年限要长，因此对于混凝土的要求很高。一旦出现问题维修，则要耗费大量的人力物力，而且由于维修造成的地铁使用中断带来很多不便，使维修工作成为非常麻烦的事。所以混凝土的性能在使用之初就要得到充分的保障，耐久性成为必须考虑的问题。
(2)耐久性包括很多方面。就地铁工程而言，若使用的是低强度的混凝土，而混凝土的抗渗等级对于地下工程的要求很高，混凝土在地下特别是在地下水多的地方就特别要考虑渗漏问题，因此在设计上要求抗渗等级保持在P8～P12等级。实际上抗渗等级是地铁工程质量的主要考虑因素，混凝土耐久性就体现在混凝土的抗渗等级上。一旦发生渗漏就易造成混凝土性能降低，混凝土中的钢筋在水渗透后会锈蚀，使工程的使用寿命大大折扣。
(3)从微观上看渗漏，可以认为没有良好密实度的混凝土在水压力大时就容易产生渗漏，可以用抗渗等级来评价混凝土的抵抗压力液体渗漏的能力。还有一个主要的原因就是混凝土的开裂，这是混凝土使用过程中最致命的。在地铁工程的建造工程中混凝土的变形能引起混凝土体积的变化，所以很容易造成混凝土的开裂。控制使用过程中混凝土体积变化成为主要的方法，在选材上也要进行考虑。混凝土一旦发生了开裂现象，就很难通过有效的方法进行定量评价，其形成原因和应用环境是主要的因素。从分析可以看出，地铁工程中需要的是密实度高和体积稳定性好的混凝土，对于强度的要求并不高。
5.高性能化过程
对于高性能的混凝土，虽然在制造工艺上并没有很高的要求，无特别之处，但在选择混合料上要求十分严格。改善低强度混凝土的性能从很大程度上就是靠合理的外掺料，矿物材料是高性能化的必要条件。正确地进行配料可以减少成本投入。地下工程中要求的高密实性不能通过加大水泥的用量来实现，这样虽然可以提高密实度，但是会使体积稳定性降低，且混凝土硬化后水泥体积收缩会产生开裂。提高矿物的掺合量不仅可以提高混凝土的密实度，而且还可以减少水泥的应用成本，不会带来增加密实度而引起的体积不稳定。
5.1矿物掺和料。
(1)由于钢筋和混凝土的接触过渡区狭窄，所以导致了钢筋和混凝土的接触面很薄弱，结合面区域强度和耐久性都比较差。混凝土中的氢氧化钙在结晶后定向排列，形成的多孔结构会导致其界面结合过渡区增大。对于外掺材料，可以加入粉煤灰等矿物材料降低氢氧化钙的沉淀，在结合处可以减少空隙，从而增加了抗渗漏性提高了耐久性。
(2)常用的高性能化的掺和料有很多，其中粉煤灰、矿渣和硅粉应用较多。增加硅粉用量可以提高混凝土强度，但是由于硅粉价格较贵，在实际使用中较少，故主要是使用粉煤灰、矿渣较多，用来增加混凝土的强度。混凝土水化热的效果在增加矿渣量掺后会降低，因此效果不好，所以在很多情况下可以使用粉煤灰来代替矿渣改善混凝土的性能。
(3)混凝土中的相关成分进行的化学反应是活性反应，对于添加有粉煤灰的混凝土中产生的活性反应，主要就是指活性氧化硅、氧化铝的反应和氢氧化钙的生成。粉煤灰产生的物理性能来自其形态效应。粉煤灰的活性玻璃态球状颗粒能改善混凝土的和易性，提高混凝土的密实度，混凝土中的含气量和泌水性都会因此降低。在选择粉煤灰时要注意其形状和成分，其品质主要由它们决定，通过相关的测试来选择活性高、有害成分少的粉煤灰。
5.2混凝土配制。
(1)用水量的减少可以增加高性能混凝土的密实性，但是在耐久性上并不能得到保障。在实际配制混凝土时可以保证胶结材料的用量，水泥要保证不过量使用，增加粉煤灰的量替代水泥的功能，从而降低了温度变化导致的收缩性，不仅要保证混凝土材质的均匀性还要保证其和易性。
(2)混凝土中使用外加剂可以很好地提高流动性，而且不会对混凝土结构造成损害。想要减少混凝土中产生的孔隙可以使用高效减水剂，欧洲国家在很早之前就开始使用，现今成为一种普遍使用的方法。高效减水剂可以在保证水泥用量的同时可以提高混凝土的流动性，对于吸附在一起的水泥有明显的分散作用。比如地铁工程，降低混凝土泌水的有效方法则是使用引气剂，它是一种表面活性剂，使用引气剂后，混凝土在搅拌过程中产生的微气泡就会均匀分布，不仅改善了混凝土内部的孔结构，而且提高了其密实性。这些微气泡在混凝土硬化后存在于混凝土中，显著提高混凝土的抗冻性和抗渗性。
6.结束语
在广泛应用低强度混凝土的今天，要进行其高性能化的研究很有必要，使用外加剂的方法是一种有效的途径。科学的选材，使用合理的外加剂和外掺材料，改进施工工艺，就可以将低强度等级的混凝土进行高性能化。高性能化的应用可以降低成本，提高资源的合理利用，国内外低强度的混凝土使用量还是占有很大的比例，在高性能化研究上尤为重要。
参考文献
[1]冯浩，朱清江.混凝土外加剂工程应用手册[M].中国建筑工业出版社.
[2]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土[M].中国铁道工业出版社.
[3]莫庭斌.关于地铁工程结构防水的思考[J].地铁科研工作简报第3、4期.
[4]高小建，巴恒静.混凝土结构耐久性与裂缝控制中值得探讨的几个问题[J].混凝土，，11：12～13.
[5]冯乃谦，邢锋.高性能混凝土技术[M].原子能出版社.2001.
应用强度 篇6
【关键词】回弹法；混凝土；抗压强度；检测；精度
随着科技的发展，回弹法检测混凝土抗压强度技术方便、快捷、成本低，是我国目前所有无损检测方法最简捷的方法之一。由于回弹法检测技术具有多项优点，倍受工程技术人员青睐。但是，在回弹法检测工作中仍存在一些问题需要研究和探讨。为此,本文根据近年来应用回弹法检测混凝土抗压强度工作的一些体会,
1 回弹法检测的适用条件
采用回弹法检测混凝土抗压强度，首先要满足技术规程中所规定的条件，同时必须注意回弹法使用的前提是要求被检测的混凝土内外质量基本一致，被检测构件表面光洁、平整、干燥。当测试部位表层与内部质量有明显差异或内部存在缺陷，或是特种成型工艺制作的混凝土等，均不能直接采用回弹法检测混凝土强度。
2 影响回弹法检测混凝土强度的因素
2.1 混凝土材料对回弹检测抗压强度的影响
(1)水泥品种和用量
国外资料介绍，水泥品种对回弹法有重要影响，高铝水泥比普通水泥配制的混凝土强度高。不同品种水泥，由于水化产物中碱性物质的含量及混凝土渗透性不同对碳化速度产生影响。水泥用量也直接影响混凝土的碳化速度，水泥用量大，混凝土强度高、密实度大，其碳化速度慢。
(2)外加剂
JGJ/T23—2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（以下简称《规程》）中的“统一测强曲线”适用于普通混凝土材料，即只适用于不掺外加剂或仅掺非引气性外加剂的混凝土。目前市场上的商品混凝土普遍掺入高效外加剂，这些外加剂多数有引气作用，这样便导致混凝土构件内含气量增大，使混凝土构件的密实度减少；如果气体在混凝土构件中是以微小气泡的形态均匀分布的话，对混凝土均匀性的影响就不大。但实际上施工过程的振动和捣制增加了混凝土拌和物中各组分的自由能，促进比重较大的骨料向下沉降，比重较少的气泡上升向混凝土表面聚集、或向外扩散附着在模板内表面，致使混凝土强度形成一定的梯度而不均匀。
(3)掺合料
目前商品混凝土中广泛使用粉煤灰等掺合料，给混凝土带来诸多的优越性。在普通混凝土中添加一定比例的掺合料，水泥用量便相对减少，混凝土早期强度较低，随着粉煤灰掺量的增多，施工振捣会促进粉煤灰向上运动，使混凝土表面变得松散，密实度较差，从而引起碳化在短时间内增大，但这种碳化的增加与表面硬度并不成正比，进一步降低了混凝土的表面硬度。
2.2 施工质量的影响
混凝土的浇筑和振捣是否良好，不仅影响其强度，还影响混凝土的透气性。当施工质量较差时，会导致混凝土内部产生蜂窝、孔洞或裂缝等缺陷，必然增加了CO2在混凝土中的扩散途径，促使其碳化速度加快，这样便造成混凝土表面疏松，形成一层低强度区。
2.3 外部环境因素的影响
当环境温度较小时，混凝土处于干燥或含水率很低的状态，碳化反应的条件不满足，故碳化速度缓慢；而当环境温度较高时，因表层混凝土的大部分气孔和微裂缝被水填充，阻碍了CO2气体向混凝土内部扩散，也使碳化速度变慢。试验结果表明：环境相对温度在50%～60%时，混凝土碳化速度最快。混凝土早期养护不良，水泥水化不充分，会使表层混凝土渗透性增大，CO2容易渗入混凝土内部，从而加速混凝土碳化。试验结果表明：同一般配合比的矿渣水泥混凝土，湿养护3 天比温养护7 天者碳化速度快50%左右。
2.4 回弹仪的影响
回弹仪应按照国家计量检定规程《混凝土回弹仪》的要求检定合格和按《规程》保养、维护和操作。若回弹仪处于非标准状态，此时进行结构或构件检测，则影响测试精度。因此，规程对回弹仪的要求比较严格，达不到标准狀态的回弹仪，不得用于测试，应按规程要求进行计量检定。
2.5 测区位置及测点布置的影响
规程对测区位置的规定为：测区应均匀分布，在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区。在具体检测中，往往对测区的布置不能按规程的要求去做，测区布置的随意性，将会降低推定值的保证率，使推定值失真。在测点的布置上，还应注意避开钢筋和预埋件，特别是构造柱和板这样保护层较薄的构件，离混凝土表面小于15mm 的钢筋会使回弹值增大。
2.6 检测龄期的影响
统一测强曲线是在一定的混凝土龄期内取得的，超出此龄期范围，外推使用此曲线，将造成较大的检测误差。一般龄期在3 年以上的混凝土结构不宜采用回弹法，可采用钻芯法等检测方法。大坍落度、矿粉或粉煤灰高掺量、使用外加剂等的商品混凝土，检测龄期对结果影响很大。例如掺粉煤灰的混凝土早期强度低，后期强度高，因此在28 天龄期时，用回弹法推定的结构混凝土实体强度偏低。为此，对掺加粉煤灰的混凝土的回弹测强龄期应予延长，我们的经验是，以地下工程按60 天、地上工程按40 天龄期进行回弹为宜。
3 提高回弹法测强精度的措施
(1)加强检测人员的职业道德素养，提高业务能力。回弹法测强是为工程质量评判出具公正的、科学的检测数据，是保证工程质量的重要基础和手段。因此需要检测人员具备较高业务技术能力和良好的职业道德素养，只有如此，才能真正提高回弹法的检测精度。
(2)对于采用了其他品种水泥（或者掺加了20％以上粉煤灰等掺合料）的结构或构件，其混凝土碳化深度很可能比普通混凝土大，不宜直接按测强曲线来换算混凝土强度。建议：訩采用金刚石磨盘磨去一定厚度的碳化层后再进行回弹值测试（测试时应避开显露的石子）并进行强度换算；訪借助钻芯等其他检测方法对混凝土换算强度进行修正。
(3)对于具有良好浇筑、养护条件的工程，在检测同一批构件时，如果各构件、各测区的回弹值比较均匀，但部分构件或个别部位混凝土碳化深度较大，可考虑是异常碳化的问题。建议将该批所测构件的混凝土碳化深度取其平均值作为该部分构件混凝土碳化深度值，然后采用现行回弹法测强曲线进行混凝土强度换算。
(4)测区的布置和选择。“测区”系指每一试样的测试区域。每一结构或构件至少应取10 个测区来评定该构件混凝土的强度。测区的大小以能容纳16 个回弹测点为宜。测区尽可能均布，两测区间距不宜大于2m。测区应布置在与模板相贴的表面上，一个测区最好由两个相对表面上的对称测面组成。在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区，并应避开预埋件。当遇到薄壁小构件时，则不宜布置测区，因为薄壁构件在弹击时产
生的振动，会造成回弹能量的损失，使检测结果偏低。如果必须检测，则应加以可靠支撑和足够的约束力后方可进行。
(5)龄期较短或混凝土表面潮湿的构件，由于受潮湿混凝土的影响，回弹值一般偏低，尤其是强度较低的混凝土，这一影响更大。处理方法为：待混凝土表面干燥后再进行回弹测试：如果时间不允许，可采用钻芯法对其换算强度值进行修正。
(6)检测泵送混凝土结构或构件时，当按现行回弹法规程推定的混凝土强度达不到设计要求时，不可盲目下结论，而要考虑混凝土中砂浆含量偏大的影响，应采用钻芯等其他检测方法进行验证或修正。
4 结语
总之，混凝土抗压强度的检测、评定是工程技术人员所关心的问题。回弹法是无损检测混凝土强度常用的方法，其特点和检测、评定方法应引起检测技术人员的注意，特别是提高回弹法检测混凝土抗压强度精确度需考虑的因素很多，所提及的仅仅是平时在工程检测鉴定中的粗浅体会，其中还有许多问题有待深入探讨和研究。
参考文献
[1] 丁百湛 孙建明 季柳红,用回弹法检测混凝土强度方法的思考[J].工程质量,2007.03
高强度钢纤维混凝土的应用 篇7
1 刚纤维混凝土特点
钢纤维混凝土的特点是抗裂, 抗拉, 抗弯, 抗剪, 耐磨性能, 疲劳强度和抗冻融性能均较普通砼有大幅提高。用钢纤维混凝土铺设公路路面或机场跑道, 厂房地面等, 可使厚度减薄一半, 并使接缝间距延长数倍至十倍, 且寿命大大增加。使用钢纤维混凝土同时免去盘条和金属网配筋, 不仅节约钢材而且混凝土质量更加可靠。
2 钢纤维混凝土的增强机理
目前对于混凝土中均匀而任意分布的短纤维对混凝土的增强机理存在着两种不同的理论解释。其一为美Romualdi提出的“纤维间距机理”;其二为英国的Swamy, mangat等人提出的“复合材料机理”。
2.1 纤维间距机理
这一机理是:根据线弹性断裂力学来说明纤维对于裂缝发生和发展的约束作用。认为在混凝土内部原来就存在缺陷, 欲提高这种材料强度, 必须尽可能的减少缺陷的程度, 提高韧性, 降低内部裂缝端部的应力集中系数。
假定纤维在拉力方向呈棋盘分布 (间隔S) , 裂缝 (半径a) 存在于4根纤维所围住的中心时, 由于拉伸应力所引起的粘结应力分布 (τ) , 产生于和纤维相邻近的裂缝端部附近处, 起着约束裂缝开展的作用。如果没拉伸应力引起的内部裂缝端部应力集中系数Kδ, 而与裂缝端部相邻近的粘结应力分布τ产生的具有相反意义的, 起约束作用的应力集中系数为Kf则总的应力系数Kt将减少, 即:Kt=Kδ-Kf
所以初裂缝强度得以提高。可见, 单位面积内的纤维数 (n) 越多亦即纤维间距越小, 强度提高的效果也就越好。
为了证实混凝土的初裂强度受纤维间距支配, Romuldi等人还做了相应的试验, 实验结果同理论推导是比较接近的。理论推算和试验结果都表明在一定的纤维体积含量时, 可以认为抗拉强度近似地同纤维间距成比例关系。
纤维间距机理假定, 纤维和基体间的粘结是完善的, 这和事实有出入。间距的概念一旦超出了比例极限就不再成立, 因而还不是很完美的理论。
2.2 复合材料机理
这一机理的理论出发点是复合材料构成的混合原理。将纤维增强混凝土看作是纤维强化体系, 并应用混合原理来推定纤维混凝土的抗拉和抗弯强度。
在基体和纤维完全粘结的条件下, 并在基体和连续纤维构成的复合体上施加拉伸力时, 该复合体的强度是由纤维和基体的体积比和应力所决定。
3 原材料质量要求
钢纤维表面应洁净无锈无油, 保证钢纤维与混凝土的粘结强度。另外不允许因分散不均而相互粘结成团。尺寸和抗拉强度应符合技术要求。
不得采用海水, 海沙, 严禁掺加氯盐。粗骨料粒径不宜大于20mm和钢纤维长度的2/3。
外加剂宜选用优质减水剂, 对抗冻性有要求的钢纤维混凝土宜选用引气型减水剂。
水泥, 骨料, 水, 外加剂和混合材料应符合国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》中的关规定。
4 钢纤维混凝土配合比设计
钢纤维混凝土的配合比设计应满足结构设计要求的抗压强度与抗折强度, 以及施工中要求的和易性。在某些条件下还应满足对抗冻, 抗渗性, 耐腐蚀性或耐冲刷性等项要求。
根据强度标准值或设计值以及施工配置强度提高系数确定试配抗压强度和抗折强度。按试配抗压强度计算水灰比, 一般不大于0.50, 水泥用量不大于500公斤。根据试验抗折强度, 按规定计算或通过已有资料确定钢纤维体积率。根据施工要求的稠度通过试验或已有资料确定单位体积用水量, 如掺用外加剂应考虑外加剂的影响。根据试验或有关资料确定合理砂率, 一般选用50%左右, 使用时根据所用材料的品种规格, 纤维体积率, 水灰比等适量调整。按绝对体积法或假定质量密度法计算材料用量确定试验配合比。按试配配合比进行拌和物性能试验, 调整单位体积用量和砂率, 确定强度试验用基准配合比。
5 钢纤维混凝土的拌和
宜采用机械拌和。当钢纤维体积率高, 拌和物稠度较大时, 搅拌机一次拌和量不大于其额定拌和量的80%。
各种材料的重量计量准确, 称量偏差在允许范围内。
搅拌的投料次序和方法应以搅拌过程中钢纤维不结团, 不产生弯曲或折断, 不因拌和机超负荷而停止运转, 出料口不堵塞为原则。宜选用将钢纤维, 水泥, 粗细骨料先干拌而后加水湿拌的方法。
钢纤维混凝土的搅拌时间应通过现场搅拌试验确定, 并比应该普通混凝土规定的搅拌时间延长1~2min, 采用先干拌后湿拌的拌和试验时, 干拌时间不宜小于1.5min。
6 钢纤维混凝土的运输, 浇筑和养护
混凝土在运输的时候应缩短运输时间, 运输过程中避免拌和物离析;钢纤维混凝土的浇筑方法应保证钢纤维分布均匀性和结构的连续性, 在一个规定连续浇筑区域内, 浇筑施工过程不得中断拌和料从搅拌机卸出到浇筑完毕时间不宜超过30min;钢纤维混凝土应采用机械振捣, 不得采用人工振捣, 所采用的振捣机械和振捣方法除应保证混凝土密实度外, 尚应保证钢纤维分布均匀。
7 钢纤维混凝土的质量控制
钢纤维混凝土的质量检验除应对原材料配合比施工主要环节按现行有关混凝土结构工程施工与验收规范的规定执行外, 尚应检验下列项目:对钢纤维进行质量检验。钢纤维的称量每一工班至少检验二次;同时应采用水洗法在浇筑地点取样检测钢纤维体积率, 每工作班至少二次;水洗法检验钢纤维体积率的误差不应超过配合比要求的钢纤维体积率的±15%。取样制作抗压, 抗折强度标准试件, 坍落度不大于50mm的钢纤维混凝土用震动台振实;大于50mm的用木槌振实。抗压试块采用边长150mm的立方体为标准试件标准养护28天测定其抗压强度, 抗折试件采用150m×150mm×550mm的标准试件经标准养护, 在龄期达90天时进行测试。
8 钢纤维混凝土在公路工程中的应用
2002年在新乡市新辉特大立交桥工程中, 桥面伸所缝处采用C50钢纤维混凝土。我们严格按照设计文件和规定要求, 选用黑龙江庆安钢铁厂生产的熔抽型碳钢纤维;天津蓟县产1~2cm石灰岩碎石;天津蓟县产河砂 (细度模数2.7) ;天津华联外加剂厂生产的“永强”牌TD-10减水防冻剂, 唐山冀东水泥厂生产的“盾石”525普硅水泥, 经过反复的试验最后确定了用于桥面伸缩缝的C50钢纤维混凝土配合比。
在桥面伸缩缝施工过程中严格按照配合比控制原材料质量搅拌, 振捣和浇筑全部按规范要求进行施工, 取得了很好的效果。经过工程施工的检验, 能够满足设计的要求。
9 结束语
钢纤维混凝土虽有很多的优点, 但在应用上还是受到一定的限制。如施工和易性较差, 搅拌和振捣时会发生纤维成团或折断等问题, 粘结性能也有待进一步改善。但是, 价格贵亦是影晌钢纤维推广使用的一个重要因素, 钢纤维的制造价格也将随着生产方法的改善和技术设备的更新而不断降低。但我们完全有理由相信, 在不久的将来, 钢纤维混凝土一定会在国外更多的应用范围内显示出强大的优越性。
参考文献
高强度高模量玻璃纤维特性与应用 篇8
1 典型高强度高模量玻璃纤维
最早的高强度玻璃纤维可追溯到1968年面世的S-2®玻纤,它是为了满足当时的军事需要而研制的。S-2®玻纤的基本组成为65%的SiO2,25%的Al2O3,10%的MgO,其拉伸强度约为4500MPa,模量约为83GPa。随后其它国家也纷纷开发出了类似的高强度高模量玻璃纤维,如日本的“T”纤维、俄罗斯的“BMΠ”纤维、法国的“R”纤维和中国的“HS”系列纤维。这些高强度高模量玻璃纤维力学性能都十分优异,但由于成型温度过高,生产难度大,无法在现代池窑上实现规模化生产,多局限在军工需要。
进入21世纪,玻璃纤维行业蓬勃发展,市场应用不断扩大,同时玻璃纤维的理论水平以及生产装备与工艺技术也在不断进步。近两年,各大玻璃纤维企业都推出了新一代的高强度高模量玻璃纤维。其中的典型代表有美国OCV公司的HiPer-tex®玻纤,重庆国际复合材料有限公司的TM-glass®玻纤,巨石集团有限公司的ViPro®玻纤,泰山玻璃纤维有限公司的GMG®玻纤。
2 高强度高模量玻璃纤维特点
从表1-3可看出,传统的E玻璃纤维一般为SiO2-Al2O3-CaO-B2O3系统,基本组成为50%~55%的SiO2,10%~15%的Al2O3,20%~25%的CaO,5%~10%的B2O3,另外还含有一般小于2%的碱金属、F2、TiO2、Fe2O3等其它微量组分。这种组成使得E玻璃纤维具有良好的电绝缘性能和机械性能,其抗拉强度一般在3000~3500MPa,弹性模量约为70~75GPa。而且对弱酸弱碱和水都具有一定耐腐蚀性。另外虽然E玻璃纤维中碱金属含量不高(一般小于1%),但由于含有一定量B和F,其拉丝成型温度一般不超过1200℃,析晶温度一般不超过1150℃,δT都在50℃以上。
而高强度高模量玻璃纤维则以SiO2-Al2O3-CaO-MgO四元相为主要成分,去掉了E玻璃中的B2O3成分。这样不仅提高了本身的力学性能,而且有效地降低了有害污染物的排放,生产更加环保。与传统E玻璃纤维相比,高强度高模量玻璃纤维在拉伸强度、弹性模量、抗冲击性能、耐高温性能、耐腐蚀性能、电绝缘性和介电性能等方面都具有明显优势。而且,相对于S-2®玻纤的高成型温度,新一代的高强度高模量玻璃纤维成型难度显著降低。
2.1 更强的力学性能
由于玻璃网络结构的变化,高强度高模量玻璃纤维的力学性能十分突出。它的拉伸强度一般在4000MPa以上,弹性模量大于80GPa,抗冲击性能约是E玻纤的2倍,耐疲劳性更是比E 玻纤提高了将近10倍[1]。
2.2 更好的耐高温性能
相对于传统E玻璃纤维,高强度高模量玻璃纤维的耐高温性能更好,其软化点温度提高了100℃以上。
2.3 更优异的耐腐蚀性能
由于玻璃组成接近于ECR玻纤,高强度高模量玻璃纤维的耐腐蚀性能也非常好,其耐酸性、耐碱性和耐水性都达到了ECR玻纤水平,远远优于E玻璃纤维。
2.4 合适的加工成型温度
改进后的新一代高强度高模量玻璃纤维成型温度约为1280℃,虽比E玻纤高80℃左右,但由于大量新装备新工艺在现代玻璃纤维工业的成功应用,如全氧助燃、电助熔、铂金漏板弥散强化技术等,使得现代玻璃池窑完全可以满足高强度高模量玻璃纤维的规模化生产需要。目前TM-glass®、HiPer-tex®、ViPro®和GMG®等都实现了量产。
3 高强度高模量玻璃纤维应用
3.1 航空航天
航空航天是目前高强度高模量玻璃纤维应用最广泛的领域之一,约占其20%~30%的市场份额。可以说,高性能玻璃纤维复合材料已成为航空航天工业中不可或缺的一种材料,与铝合金、钢和钛合金三大金属材料共同成为支撑航空航天事业发展的基石。
在航空上,无论是民用客机还是军用飞机都使用了玻纤复合材料,如内外侧副翼、方向舵、雷达罩、副油箱和扰流板等。纤维增强塑料有效地减轻了飞机质量,提高了商用载荷,节约了能源。客舱内的顶板、行李箱、各类仪表盘、机身空调舱、盖板等都用到了纤维增强工程塑料,达到质轻美观耐用的效果。
在航天领域,高性能玻纤复合材料作为主承力结构材料在运载火箭和航天器上的应用越来越普遍。利用纤维缠绕工艺制造的纤维/环氧复合材料固体发动机壳是近代复合材料发展史上的一个里程碑,它具有耐腐蚀、耐高温、耐辐射、阻燃、抗老化的性能。航天器上的防热材料也大量采用了纤维、高硅氧增强酚醛树脂[2]。
3.2 国防军事、警用器材
高强度高模量玻纤最早就是因为军事需要而开发的。高强度高模量玻纤由于比强度高,断裂伸长量大、抗冲击性能好,因而能成为吸收能量的理想材料,它与酚醛树脂复合制成高强玻纤复合材料层压板可以用于各种军事或民用目的防弹服、防弹装甲,例如各种轮式轻型装甲车辆(如“悍马”),海军的舰艇、水雷、鱼雷、火箭弹等[3]。
3.3 风力发电
据位于比利时布鲁塞尔的全球风能委员会(GWEC)近期介绍,2007年全球风力发电新增装机容量超过20GW,预计到2012年全球风电总装机容量将达240GW。同时在过去10年中,风力发电涡轮机的平均额定容量翻了一番,从1.5MW增至2~2.5MW,预计在未来10年中,风力涡轮机的平均容量将增至3MW或更多。
而据国外研究,单台风力机组的发电量和风力叶片的长度平方成正比。这就意味着要增加单台风力涡轮机容量就必须要求风力叶片尺寸能尽量的长,以提供发电效率降低发电成本。叶片的大型化就要求叶片本身强度更高,模量更大,抗疲劳性更好,以避免在强风时叶片折断或弯曲变形和塔身相碰。现在研究表明:通用的E玻纤只能用于生产长度在45米以内的叶片,若需要较经济的生产更长的叶片,就需要使用高强度高模量玻纤。目前高强度高模量玻纤在大功率风力发电领域中应用越来越广泛[3,4]。
3.4 交通运输业
由于全球的能源紧张以及人们对节能环保理念的追求,车辆轻量化已成为汽车、轨道交通等行业研究的热点。人们要求新一代车辆强度更高更安全,质量更轻更节能,成本更低更便宜,高强度高模量玻璃纤维制成的复合材料无疑便成为首选。
例如阿尔斯通报告其AGV列车使用高性能玻纤复合材料后减少燃料用量15%,减轻重量70t。玻璃纤维复合材料可应用于客车内部部件,包括顶棚、地板、侧壁、隔离板、防火挡板、门、窗框、过道连接框、楼梯、行李架/柜、卫生间、厨房、驾驶室、座椅等[5]。
利用高强度高模量玻纤的耐高温性能,还可用作汽车发动机外壳、消音器、催化反应器的密封垫等;与橡胶材料复合制作同步带,这种同步带用在汽车发动机内比金属链更耐高温、耐腐蚀[3]。
3.5 体育休闲行业
高强度高模量玻纤作为纤维增强材料可用来制作滑雪板和冲浪板、游艇、帆船等陆上及水上项目用品;也可以用来制作山地自行车、钓竿、曲棍球棍、棒球和垒球棒、网/羽球拍、赛/皮划艇、高尔夫球杆、撑杆、滑雪板等等[3]。
3.6 压力容器
高强度高模量玻纤可以直接用于缠绕各种高压气瓶(医疗、煤矿、消防、体育用),可以质量更轻、更耐高温、耐冲击。
目前世界各国都十分重视压缩天然气(CNG)作为汽车新能源的研究、开发和应用,发展CNG汽车也是我国的一项绿色环保工程。CNG 气瓶是CNG汽车的重要零部件,高强度高模量玻璃纤维以其质轻价廉、抗腐蚀性和抗疲劳性好而成为制造CNG 气瓶最有前途的复合材料[6]。
3.7 工程领域
高强度高模量玻纤强度高,耐腐蚀性能好,用于生产超长跨距格栅,其纵向筋条的间隔可以非常大。国内生产的某高强格栅产品通过了美国海岸警卫队测试,在海洋石油平台,人行通道,船甲板,地铁,煤矿等紧急逃生通道或救生场所得到广泛的应用[3]。
3.8 复合材料钢筋
高强度高模量玻纤与乙烯基酯树脂采用拉挤工艺、在线缠绕及在线涂层工艺可生产出复合材料钢筋,其密度仅为钢材的1/4 ,而拉伸强度为钢材的2倍,耐腐蚀、不导电、不导热、不屏蔽、透波性能好,可预制成标准弯形及其它形状,且热膨胀系数比钢材更接近水泥,是海水、淡水、腐蚀介质等环境下水泥结构中钢材的理想替代品[6]。
3.9 环境保护领域
由于耐高温、耐腐蚀,高强度高模量玻璃纤维可直接用于工业窑炉废气的脱硫、消烟、除尘,以及废水处理过程中的耐腐蚀设备、装置和构筑物。例如炭黑、水泥、冶金和热力工业以及焚烧烟气等领域的除尘净化用滤袋,燃煤烟气脱硫装置和配套管道,含硫含氟烟气处理后尾气输送风机,一些污水处理装置和相应的走廊和操作平台等[7]。
高强度高模量玻璃纤维还可作为催化剂载体材料,负载WO3等催化剂,用于汽车尾气、工业废气等气体中除去氮氧化物。
3.10 其它用途
由于采油机抽油杆的工作条件十分恶劣,普通钢质抽油杆已成为油井抽油系统中的薄弱环节,玻璃钢抽油杆因其质量轻、弹性好和抗腐蚀性能优异,可达到节能降耗、减少设备投资、降低作业成本和增加产能的目的[6]。
传统换向器加强环多为金属环,不仅强度低(只有400MPa),也不绝缘,采用高强玻纤生产的加强环不仅具有良好的绝缘性能,强度也可以达到800~1200MPa,是钢环的2~3倍,能确保转子轴在高速运转下产生强大的离心力,对漆包线起到固定作用[3]。
由于优异的力学性能,高强度高模量玻璃纤维还可用于大型电机、汽轮发电机的绝缘绕组材料,超导磁体中线圈材料、光纤加强材料等许多领域[8,9]。
参考文献
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[3]凌根华,李雯.浅谈高强玻璃纤维的发展和应用[J]玻璃纤维,2008,5:7-10.
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[5]叶鼎铨.轨道交通:发展中的复合材料市场[J]玻璃纤维,2009,3:39-41.
[6]吴建玲.国产S玻纤及其应用前景[J]高科技纤维与应用,2003.6,28(3):28-31.
[7]姜肇中.努力开发玻璃纤维应用新局面[J]玻璃纤维,2008,4:66-72.
[8]S-2玻璃纤维用于超导磁体[J]高科技纤维与应用,2008,4:44.
超高强度钢在汽车车身上的应用 篇9
目前，国内外很多新上市的车广泛应用了先进高强度钢，如双相钢、相变诱导塑性钢、复相钢及马氏体钢。有些采用了热冲压成形技术，抗拉强度大于1300 MPa，大大提高了汽车车身的结构强度及能量吸收能力。
国内现在能够方便地获得冷冲压超高强度板材并开发关联模具。宝钢已经开发出成熟的热冲压B1500HS系列板材，初步具备热冲压模具设计和制造能力。
到目前为止，对于高强度钢板还没有一个统一的定义。最常见的定义就是基于Volvo汽车公司和SSAB联合发布的标准。根据这个标准，高强度钢板的屈服强度应为340～600 MPa，超高强度钢饭的屈服强度应为600～800 MPa，特高强度钢板的屈服强度至少应为800 MPa。
本文重点介绍应用屈服强度大于600 MPa的超高强度钢的车身制造经验。
2 典型应用
由于超高强度板具有高的加工硬化能力，其与成形性相同的普通钢相比，具有很强的吸收能量能力，广泛应用于结构梁类零件。这些梁类件除具有吸收能量的作用，还与其他零件进行搭接，形状比较复杂。而单件的基准往往就是关联的分总成的定位基准，对形位公差要求较高。
为了保证碰撞后的车内空间，要求结构梁类零件没有变形或变形量很小，超高强度板恰好具有这样的优点。典型的应用零件有前、后门左/右防撞杆(梁)，前、后保险杠，A柱加强板，B柱加强板，C柱加强板，下边板，地板中通道，车顶加强梁等。
3 成形技术
要获得超高强度的车身钣金件有两种方法：一种是采用冷冲压;另一种是采用热冲压专用钢板通过热冲压制成。
超高强度板的冷冲压与普通冷冲压的工序差别不大，一般都有落料、拉深成形、冲孔切边、折边、整形等工序。模具有特殊的要求，主要体现在工作型面的材质、硬度和表面处理上。材质使用DC53、D2、SKDII等，采用PVD表面处理，硬度达到3 300 HV左右。同时，模具调试复杂、困难，周期长。一般采用油压机生产，需要较长的保压时间，产品的反弹、扭曲、起翘都比较严重。
开发冷冲压超高强度板的几点建议。
a.确定战略合作伙伴，尽早让钢厂介入，如SSAB公司。
b.开发初期，同步工程一要确定好超高强度板特殊公差管理表，从设计上考虑超高强度零件的反弹;二要减少型面的复杂程度，结构上要考虑吸皱和防止开裂。
c.采用CAE仿真软件(如Autoform)预测零件反弹、扭曲、开裂、起皱趋势，模具设计时采用工艺补偿来解决。
d.对深拉延的反弹，尽可能在拉延工序解决，后期整形工序调试时间长，效果也不是很好。
e.拉延工序尽可能采用镶块结构，先用替代材料调试，达到预期效果后再换正式生产镶块来精调。
f.采用具有下压垫的后工序拉伸成形模增强侧壁拉伸。
g.采用活动拉延筋或锁止筋对消除起皱很有效。
热冲压与普通冷冲压有较大的区别。热冲压是一种将含硼元素坯料加热并转移到成形工具中的工艺，成形和硬化一步完成，回火可以通过在压力机中零件冲压过程中自身的热量完成，零件可以获得超过1 300 MPa的抗拉强度和8%的伸长率。由于硬化过程中部件仍被固定在模具内，变形被控制在最小。热冲压一般有6道工序：剪板落料、热冲压、激光剪切和冲孔、喷丸除锈和涂防锈油，其中只有第二道工序热冲压使用模具。热冲模与普通模具的区别也较大，内部要钻空以布置复杂的冷却水管，无拉延筋，工作型面的设计要考虑热胀冷缩的影响，使用耐高温的特殊模具钢，作业中要求快速合模，上下模的闭合高度较低，模具强度、寿命普遍低于冷冲压，生命周期一般在15万～30万件;另外，还需要加热装置、快速输送装置和冷却水循环系统。
国内只有宝钢在对热冲压成形工艺进行研究和开发。国内长丰、海马、华晨等汽车厂的热冲压零件都在宝钢生产。目前，宝钢建成了一条试验线，可试制和小批量生产实体零件，但废品率较高;一条新建的产品线设计生产能力为100万件/年，废品率将降为10%。由于模具设计难度大、技术含量高、模具材料昂贵、加工工时长、调试较难等，热冲模模具开发费用比较高，开发周期约10个月。
开发热冲压超高强度零件的几点建议。
a.优先确定战略合作伙伴，开发初期就开展同步工程，先期确定好公差分配，从设计上处理好热冲压工艺带来的差异。
b.采用超高强度零件来减轻质量，可以从设计上减少零部件的厚度或减少关联零部件。
c.为了保证开发周期，先开发样模，再开发正式模具，减少采用热冲压新工艺带来的风险。
4 焊接连接技术
4.1 电阻点焊
每一车身有4 000～5 000个焊点，电阻点焊是车身构造中最重要的，也是重复性较好的连接方法之一。
超高强度板焊接时，需要较高的焊接力、较低的焊接电流、较长的熔核时间。在设计焊枪的几何尺寸时，必须使焊接力有30%的富余量。尽可能选择中频变压器，有利于焊珠形成，提高焊接质量。选择硬度较高、导热较好的Cr-Cu电极头。合理设置焊接规范，一般一把焊枪需要焊几个板组的多个焊点，需要通过多次试片焊接试验，找到合适的交集，范例如图1(板厚1.8+1.45 mm;电极直径Φ6 mm;电极材料Cr-Cu;冷却水流量2 L/min.;电极压力5 kN;主脉冲时间11 cyc;冷却时间3 cyc;次脉冲时间4 cyc;保压时间1 cyc;次脉冲电流=主脉冲电流/2;电极硬度应不低于75 HRB)。
国外如宝马公司，应用智能性在线电阻焊控制系统有效工艺调节(IQR)以保持工艺稳定，如图2。
4.2 电弧焊
电弧焊在汽车制造业的连接技术中仍是代表性的重要工艺，常用的是金属惰性气体焊(MIG)。在汽车制造中，焊缝破坏性检验是控制焊接质量的关键方法，需要通过控制焊接参数(包括金属堆积、焊接电流、电流持续时间)来保证焊接有效。必须限制电流脉冲后的持续时间，保证焊缝中热量足够，并有自回火的时间。
5 结束语
应用强度 篇10
结构工程质量验收、单位工程鉴定加固以及某些工程质量事故的分析均涉及到一个非常关键的环节, 那就是这些混凝土结构实体所具有的强度, 而与之相关的现场检测技术则对其强度的确定具有重要作用。我国现行的行业国家标准均针对所有关系到结构安全以及使用功能的重要混凝土工程结构作出了明文规定, 要求必须要对其实施抽样检测。
2 凝土结构工程强度检测实际应用
在当前, 现场检测混凝土结构工程强度的方法分为非破损与微破损两个大类。在非破损方法中主要有回弹法与回弹超声法等;在微破损方法中主要有钻芯法与拔出法等。
2.1 回弹法
在应用回弹法对混凝土的实体强度进行检测时, 需要对细节问题进行重点关注和处理, 才能保证回弹法的应用效果, 提高检测结果的精确度。现对回弹法现场混凝土强度检测的重点分析如下: (1) 在检测之前, 需要保证回弹仪运行正常, 不能购买已损坏或者质量不过关的回弹仪; (2) 要控制回弹仪的使用环境温度, 其最佳温度为零下4℃到零上40℃左右; (3) 在检测过程中, 回弹仪的轴线尽量和构件的表面呈90°。
2.2 超声波法
超声波法也是检测混凝土质量的一项重要方法, 在检测混凝土质量方面也受到了人们的关注。这种办法主要是通过超声波对于不同质量的混凝土具有不同的反应, 来检查混凝土的质量。但是这项方法有自身的有点, 也存在着很多的弊端。例如, 这项办法在对混凝土进行质量检测的时候不会对混凝土的质量造成任何的伤害, 混凝土和之前一样, 没有任何的改变, 但是这项办法也寻在检测的不彻底性的缺陷。因为混凝土的含量存在着结构复杂化的现象, 很多的问题通过这项方法根本无法检测出来, 对于混凝土的质量检测并不是非常准确。但是这项办法无疑也是一项重要的混凝土检测办法, 对于混凝土的检测技术的提高起到了很大的帮助作用。
2.3 钻芯法
钻芯法是一种半破损现场检测混凝土结构实体强度的方法, 其操作中需采用专用的钻芯机在混凝土结构上直接钻取芯样, 然后再根据该芯样的强度来估算整个混凝土构件的强度。当芯样直径为100mm或150mm时, 其强度可直接等效于150mm立方体试块的强度, 因此不需要进行相关物理量与强度的换算。将钻芯法的应用关键点总结如下: (1) 先进行非破坏混凝土强度检测, 确认钻芯的具体位置, 为了减少工作量, 可以适当增加钻芯点的数量; (2) 为了保证钻芯获得的混凝土样本能够和非破损强度相互对应, 需要设置合理的修整系数, 钻芯的位置也尽量设置在非破损检验区; (3) 对钻头的尺寸进行合理设置, 保证钻取的混凝土芯样是粗骨料最大粒径的三倍, 若钻芯条件不允许, 那么钻去的芯样直径也要达到粗骨料最大粒径的两倍; (4) 确定钻芯的位子, 钻芯位置的设定必须尽量避开主筋、预埋件以及管线等, 当混凝土结构的受力较小时, 此区域的钻芯取样过程中要尽量避免对周围结构体的损伤; (5) 钻芯的数量需要根据实际情况灵活控制, 具体来说, 一般单个体积和尺寸较大的构件, 钻芯的数量应当在3个以上, 如果构件较小, 则去两个钻芯位点即可, 钻芯的位置应当尽量分散, 避免对混凝土结构造成伤害的同时, 也符合取样的原则, 增加了取样的范围。
2.4 拔出法
拔出法也是一项重要的检测方法, 主要是通过将锚固件从混凝土构建中拔出时的拉力的大小通过数学方法来计算混凝土的拔出强度, 并以该拔出强度推算混凝土结构的抗压强度, 该方法可通过预埋与后装两种方式来实现。预埋拔出法需要预先将锚固件埋入混凝土表层下一定的距离, 而在其被拔出时对混凝土构件的破环机理尚有待研究, 因此在我国的应用尚未普及。而后装拔出法则比较容易受混凝土骨料、构建内部缺陷、钢筋间距以及某些人为因素的影响, 所以要快速建立完善的拉拔强度与混凝土抗压强度之间的稳定关系目前还存在一定困难。总之拔出法也尚需在理论与实践方面获得更多的突破后, 才有望成为一种常规的混凝土结构实体强度现场检测方法。
3 实例分析混凝土结构实体强度现场检测
为纠正技术人员在特殊环境下回弹检测技术和钻芯取样技术应用的错误, 借助某水运工程混凝土施工进行研究。研究选在3月上旬至4月中旬, 根据研究现场的统计, 当地混凝土生产及养护期室外环境平均气温只有7.5~16.5℃, 日平均气温在12℃, 气温相对较低;施工现场生产的混凝土为普通混凝土, 设计强度为C30。技术人员连续10d对生产环境相同且龄期正好达到28d的自然养护混凝土进行一次结构实体回弹、钻芯取样抗压和标准条件养护的混凝土试块抗压检测。采用3种方式检测的10个样本数据见表1。
在工程建设过程中, 因为技术人员的素质差异, 使得28d标准养护混凝试块制作水平有所不同, 此时技术人员要尽量使用结构实体回弹或结构实体钻芯取样抗压测定结构实体的强度值。由表1可以看出, 若只将实体回弹、结构实体钻芯取样抗压结果作为评估实体结构强度是否能够满足设计要求的保准, 可以表明该样本其代表的结构混凝土强度不能满足设计强度, 由表1数据可知, 结构实体回弹、钻芯取样抗压、标养试块抗压每种方法所使用的10个样本强度值都会有所不同;标养试块抗压强度也必须符合设计要求。结构实体回弹、钻芯取样抗压强度值差异不大, 结构实体回弹、钻芯取样抗压与标养试块抗压强度值差异较大。
实际工作中, 研究人员为了保证检测数据的真实有效, 需要在试验之前做好准备和调查工作, 对试验进行合理规划, 充分利用理论知识对试验中存在的影响因素进行分析和计算, 实现对研究流程的有效控制。 (1) 需要关注人为操作因素的影响, 在研究过程中, 混凝土生产、标准养护试块留置以及养护钻孔取芯及回弹、抗压都是由专门的技术人员负责的。 (2) 保证混凝土生产计量系统以及检测设备合格, 研究期间混凝土生产使用的原材料性能稳定, 混凝土生产控制方法、试块制作试压方法、取芯试压方法、回弹方法要统一, 标准试块所处的室内温度在20℃左右。
研究表明, 上述三种检验样本的龄期都达到了28d, 但是得出的实体强度值和标准养护试块数据有很大的出入, 对此需要深化分析和研究。
4 结束语
综上所述, 混凝土结构是建筑工程必不可少的组成部分, 其结构的强度与质量对于建筑工程整体建设质量也有着重要的影响。为了保证建筑工程建设质量, 需要对混凝土结构强度进行检测。回弹法以及钻芯法是当前混凝土强度检测中比较常见的, 其优势鲜明。为了保证现场混凝土强度的检测质量以及工程效益, 需要对当前回弹法和钻芯法的优缺点进行比对进行综合应用, 扬长避短, 再根据检测对象的实际情况保证技术应用合理。
参考文献
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[2]金永华, 金兴生, 朱林辉.浅谈建筑工程混凝土结构的现场检测[J].中国高新技术企业, 2010 (3) :161~162.
应用强度 篇11
【关键词】回弹法；钻芯法；混凝土强度检测；应用策略
混凝土是构建工程建筑的关键部分，其强度和质量更是直接关系到建筑的稳定性、安全性和强度。使用强度和质量过关的混凝土材料来进行建筑工程的施工，那将是事半功倍。所以，为了提高混凝土材料的可靠性，必须对其特性进行检测，回弹法和钻芯法就是在此背景下在众多检测技术中脱颖而出。
1.回弹法现场混凝土强度检测技术
回弹法是混凝土强度检测中经常用到的一种技术，其原理是应用回弹仪对混凝土表面硬度进行测定，进而对混凝土抗压强度进行合理推测。混凝土强度现场检测中应用回弹法的优势和劣势都十分明显。首先，回弹法现场混凝土强度检测的优势是，检测仪器重量轻、体积小、使用方便，检测过程操作简单、容易控制，检测范围大、布置灵活，并且回弹法对混凝土结构强度的检测是无损检测，不会破坏混凝土结构的任何一个部位，因此，回弹法在现场混凝土强度快速检测中的应用是较为理想的。其次，回弹法现场混凝土强度检测的劣势是，回弹法检测混凝土强度的方法是间接性的、模糊性的，因此检测的结果精度较低、误差较大，不适用于需要精确检测混凝土强度的现场检测。
2.钻芯法现场混凝土强度检测技术
相较于回弹法，钻芯法的检测技术更加简便，其主要是从施工现场的混凝土中钻芯取样，对样本进行检测，以此推测整个混凝土结构的强度和质量。该检测方法具有较大的技术优势和技术局限性，具体有以下几点：第一，检测较为直观，没有繁杂的数据转换和估算，直接以混凝土样本为检测对象，检测结果较直观且可信度较大。第二，该技术在执行上会不可避免的对混凝土整体结构造成破坏，因为钻芯法必须对混凝土进行采样，这种采样即便是将采样的数量和采样体积控制到最小，也会不可避免的对混凝土整体造成破坏。第三，会存在一定的检测误差，因为样本即便具有代表性和一般性，但毕竟检测的对象只是样本，无法得到完全精准的混凝土数据。此外，该技术的执行需要取样、送样本、检测等多个环节，所需时间较长，所消耗的资金较多。
3.回弹法与钻芯法在现场混凝土强度检测中的应用
在检测混凝土强度的方法中，回弹法和钻芯法是较为常用的两种。在混凝土检测的实践过程中，这两种方法在应用过程中被不断改良，检测效果越来越好、越来越可靠，各自检测的优势凸显出来。但是仍然需要看到的是，这两种方法也存在一些固有的劣势，需要在正确分析这两种方法的基础上再进行应用，如此才能够发挥优势、避免劣势。每种技术都有其局限性，回弹法和钻芯法也是如此，为了保证这两种检测方法在实际应用过程中的规范使用，必须对其技术优势和技术局限性进行探究，便于采取合适的措施对其进行有效控制。只有这样才能保证这两种技术在实际应用过程中充分发挥出其实际价值和作用。笔者在下文中也对这两种技术的应用注意事项和关键点进行了分析探究，具体如下：
3.1 科学把握回弹法的应用关键点
在应用回弹法检测混凝土的过程中，必须抓住主要矛盾和关键技术要点，只有这样才能保证回弹法检测技术的使用效果。笔者根据自身多年的工作经验，对回弹法技术应用关键点做出了以下总结：首先，必须保证回弹检测仪器的质量，在正式检测前，要对回弹检测仪器进行质量检查，因为回弹检测仪器若是长久不使用或者选购时不加测试，很有可能存在质量问题，一旦其存在质量问题将造成整个检测过程成为无用功；其次，回弹仪使用的适宜温度是零下 4℃到零上 40℃之间，因此，在检测混凝土强度时应当确保在现场温度适宜的情况下，再应用回弹仪进行检测；第三，检测时，回弹仪的轴线应当始终和构件的表面垂直，对回弹仪的使用方法要正确、科学。科学把握回弹法现场混凝土强度检测的关键点，是提升检测结果准确度的基本途径，因此，在应用回弹法进行混凝土强度现场检测时，必须明确并落实回弹法检测的关键点，做到对回弹法的正确、科学、灵活应用。
3.2 科学把握钻芯法的应用关键点
钻芯法的使用，最重要的就是样本采集的合理性和样本检测的精确性。首先需要做的就是采集需要检测的建材样本。检测建材样本的选取必须保证其一般性，能够代表着整个混凝土结构，选取方式可以采取随机抽取法即在混凝土不同位置选取等量的样本，再从多个样本中选取检测样本。这里需要注意的是样本选取位置必须随机且具有代表性，样本选取的数量也要适量，根据混凝土的检测需求进行选取数量的限定。为了保证钻芯法的检测效果，除了保证样本采集质量外，还要重视样本的检测。混凝土样本检测关乎整个工程施工的正常开展，因此，必须给予足够的重视。
3.3 回弹法与钻芯法的结合应用
根据上文可知，这两种检测技术各有其技术优势和技术局限性，为了保证混凝土的检测质量，在使用时，一般将这两种技术混合使用，使其能够形成互补关系，利用其技术优势去弥补另一种检测技术的劣势，这样能够保证混凝土检测结果的精准性。建筑行业对回弹法和钻芯法的混合使用一般采取的方式为，先用回弹法对混凝土进行检测，这种检测只适用于成本较低和工作量较小的情况，检测完成后再利用钻芯法对检测结果进行修正，这种混合使用回弹法和钻芯法的检测方式最大程度上保证了检测结果的精准性。若是发现混凝土整体结构表面碳化现象较严重或者有明显损伤的痕迹，那就不适合在混合使用这两种检测方法。这两种检测方式的混合使用是当前建筑行业较为流行，也是较受欢迎的检测方式。
4.结束语
无论是回弹法，还是钻芯法，或者其他任何一种检测方法，都有其严格步骤流程。钻芯法和回弹法之所以倍受欢迎，必然有其技术优势，所以在该检测技术的过程中，必须遵循其技术要求，充分发挥出其原有的技术优势。
参考文献
[1]胡晓东.回弹法与钻芯法现场检测混凝土强度的技术与应用[J].内蒙古科技与经济，2008，14：164-165.
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应用强度 篇12
1 资料与方法
1.1 一般资料
治疗患者77例,男40例,女37例;平均年龄53.58;其中,肝癌28例,腹膜后肿瘤及淋巴结转移20例,胰腺癌10例,其他肿瘤(前列腺癌、膀胱癌、卵巢癌、肾癌、子宫肌瘤、子宫颈癌等)19例。77例中,共计治疗417次,人均治疗5.42次;肝癌治疗156人次,人均治疗次数5.57人次;腹膜后肿瘤及淋巴结转移治疗108人次,人均治疗次数5.40次;胰腺癌治疗62人次,人均治疗次数6.20次;其他肿瘤治疗91人次,人均治疗次数4.79次。
1.2 治疗方法
使用HIFUNIT9000超声聚焦治疗仪。患者取仰卧;治疗功率100~200W;超声释放脉冲时间(T1)为100~200sm,超声释放脉冲间隔时间(T2)为200~400sm,单点阵超声释放次数(N)为6~8次。焦域大小约为Φ3mm×8mm,超声聚焦点对肿瘤采用由点到线、由线到面、由面到体逐点扫描固化的方式。
1.3 治疗前检查
治疗前应做心电图和出凝血试验,有严重心律失常,心衰或凝血功能障碍者禁止治疗。治疗中使用心电监护仪监测生命体征,重点观察体温、血压、心率等。
1.4 不良反应
观察HIFU治疗期间所出现的明显不良反应,如超声通道皮肤或脏器的烧灼感、疼痛感、不适感以及血压与心率等。治疗后还应观察发烧、黄疸、胃肠穿孔及上消化道出血等情况。
2 结果
(1)77例中,共计治疗417人次,69人次皮肤有灼热感,有67人次治疗中皮肤有刺痛感,轻重不一,治疗前口服镇痛药后,可有效减轻刺痛感,顺利完成治疗。有2例治疗后皮肤灼伤,1例灼伤面积5mm×7mm,1例为6mm×9mm,经对应处理后恢复。
(2)有3例病人因癌性疼痛,不能较长时间仰卧,所以每次仅能坚持治疗1~2个层面;其中,2例口服镇痛药并给予心理干预后,能够完成整个治疗计划,另外1例治疗1个层面后终止治疗。1例胰腺癌患者治疗中出现心率和血压异常,心率≥120次/min,收缩压≥180mmHg,后终止治疗;日后治疗前均做对应处理,使心率和血压控制在相对正常范围内,能够完成整个治疗过程。
(3)有1例胃窦低分化腺癌患者行腹部淋巴结转移灶治疗,治疗后次日上腹部持续性疼痛并伴有发烧,结合影像学及实验室检测确诊为急性胰腺炎。
3 讨论
(1)HIFU利用瞬间高温效应、空化效应、机械效应,使肿瘤组织瞬间热凝固性坏死[5],同时伴有肿瘤细胞的变性和凋亡。HIFU的空化效应和机械效应对焦点处的组织细胞产生一定的影响;高强度、短时间的照射,由于空泡形成,逐渐扩大,获得能量,突然破裂,此种破裂产生巨大压力,损伤肿瘤组织。有学者认为[6,7]超声在组织中的空化作用应尽量避免,因为它可能使焦斑扩散而且扩散点位置难以预测。研究表明,用高强度超声300W,短时间0.5s空化形成微泡,随后立即给予较低声强20W辐照19.5s,产生空化效应和热效应形成的凝固性坏死比没有空化形成时范围较大。中、低声强和间断短时间辐照引起的细胞死亡主要是凝固性坏死和变性死亡;高声强超声辐照则可引起组织细胞的裂解性坏死,其机理可能与超声的空化效应有关;而HIFU的一次性过度辐照则可引起组织细胞的融解性坏死。由于裂解坏死和融解性坏死均是在瞬间对组织结构的极大破坏,在临床应用过程中应尽量避免,否则容易导致大出血和空腔脏器穿孔等严重并发症[8]。一味地追求即刻和彻底的治疗效果,治疗时往往会加大功率提高能量和增加辐射时间,而这种不恰当的参数选择所产生的空化效应和热积累效应有可能对周围正常组织结构会造成严重损伤。从治疗安全性考虑,治疗时应该遵循能量适中、反复多疗程的治疗原则,这样利于肿瘤组织的热毁损和治疗后肿瘤组织的吸收,并发症的减少、治疗安全性的提高。
(2)HIFU是以超声波作为治疗源,将体外低能超声波聚焦在体内靶区处,使靶区组织发生凝固坏死,同时靶区以外的组织结构不受或少受损伤。大量动物实验和临床研究已为许多类型的组织和肿瘤建立起超声作用的阈值,组织的升温和辐射时间决定于组织受损伤程度和范围的大小。温度达到60℃以上后,数秒的辐射时间即能不可逆转性地杀死任何组织细胞。同时,短时超声辐射和周围组织的血液循环使焦域四周产生极大的温度梯度,由于焦域很小,治疗时可以很好的控制凝固性坏死组织的区域,这点在治疗靠近重要脏器或结构的病变组织时显得尤为重要。
靶区的精确定位对提高治疗效果和减少并发症发生率及重要组织结构的保护有重要帮助。治疗中,仅依靠单纯的B超影像资料还不够完整,必须有CT或(和)MR影像资料,CT、MR的平扫与增强扫描以及多种方式的重建可清晰的显示肿瘤的大小、形状、位置、内部组织结构和与相邻组织结构之间的关系。这样多种影像资料的集合在B超定位时,可实现靶区的精确勾画。本组77例患者均有近期CT或MR等影像资料,以此为基础结合机器设备上的超声定位系统定位,能够达到较好的定位目的,本组无一例因定位不准而引起的并发症。
(3)虽然HIFU是一种非侵入性治疗肿瘤技术,但术中、术后仍应密切观察,早期发现,及时防治并发症,以改善预后。本组有1例胃窦低分化腺癌,行姑息性手术,术中见淋巴结转移;12个月后再行HIFU腹部淋巴结转移治疗,治疗前CT示胰头改变、脾稍大;治疗后次日上腹部持续性疼痛并伴有发烧、恶性、呕吐,CT扫描胰腺周围少量积液,淀粉酶测定增高,临床诊断为急性胰腺炎。经分析认为,其原因可能为治疗造成胰腺热损伤或乳头发生水肿,妨碍胰液排出所致。
HIFU治疗需以水为媒介介导超声波进入体内,以减少超声的折射。气体可以使超声波在穿透时发生折射,折射后的超声波既影响疗效,又可造成皮肤或靶区以外组织结构的损伤。为了减少超声波的折射,增强聚焦的准确性,治疗前应将耦合剂均匀和紧密的涂抹在皮肤表面,而且不能有气泡,然后再与设备的水球囊紧密结合。本组2例患者出现烫伤水泡,分析认为可能与耦合剂涂抹时有气泡产生有关。对治疗后皮肤如出现水泡的处理方法为:皮肤若出现≤1cm×1cm水疱时用紫草油纱布换药,1次/d,促使水疱吸收,严防皮肤破裂;若出现>1cm×1cm水疱时,行局部消毒处理后用无菌注射器穿刺抽水,再覆盖无菌紫草油纱布促进水疱吸收[9]。
多数患者由于受到疾病、治疗等方面的影响,表现为精神不佳、身体状况较差,特别是对中晚期并伴有癌性疼痛的患者,有时不能较长时间水平仰卧,难以接受HIFU治疗。本组有3例因癌性疼痛影响治疗,2例对症处理后可继续治疗,1例无法治疗。
超声波在透过皮肤时由于皮肤与设备的耦合或治疗功率的大小等原因可使一些患者皮肤有灼热刺痛感。本组有63人次治疗中皮肤有灼热刺痛感,轻重不一,约占总治疗人次的15.1%。分析认为,靶区距离皮肤表面越近和功率越大刺痛感越明显,这可能与入射角增大有关。为了使治疗安全和顺利完成,对体型偏瘦和靶区距离皮肤较近者治疗前应口服止痛药。
(4)HIFU具有无辐射、非侵入、可重复性和焦域处适形治疗等特点,被广泛应用于中晚期恶性肿瘤患者的姑息性治疗。在治疗中掌握好HIFU的适应症、禁忌症、注意事项和心理干预等,对减少意外、不良反应的发生以及提高治疗效果、提高患者的生存质量、延长生存期都有重要的帮助。
参考文献
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