魏亮亮（江蘇蘇博特新材料股份有限公司，江蘇 南京 211103）

近幾年，隨著我國現(xiàn)代化建筑技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，為日常的建筑施工提供了極大的便利。不僅如此，混凝土強(qiáng)大的適應(yīng)能力與外加劑也可以更好地融合在一起。這種建筑形式持續(xù)了較長的時間，在應(yīng)用初期取得了相對較好的效果。但是現(xiàn)階段在實際應(yīng)用的過程中，由于建筑物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜以及預(yù)拌需求的提升，使得傳統(tǒng)混凝土高強(qiáng)度的適應(yīng)性受到了極大的影響[1]。造成這一現(xiàn)象的主要原因在于，現(xiàn)如今的混凝土不斷商品化，不僅要求其外表呈現(xiàn)更高的硬度與強(qiáng)度，同時也要求其具備較好的成型能力，這樣才能進(jìn)一步滿足復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)混凝土與外加劑適應(yīng)性的需要[2]。其實，在應(yīng)用的過程中，混凝土從干硬性、塑性混凝土再到流態(tài)、大流態(tài)甚至如今的超流態(tài)自密，外加劑對其形狀的塑造以及凝固起到了極大的作用，具有十分重要且關(guān)鍵的影響[3]。

另外，外加劑中的減水劑對于混凝土內(nèi)部物質(zhì)的處理與分解也是較快的，致使其適應(yīng)性逐漸增強(qiáng)。但是，混凝土在應(yīng)用時，每一個組分均是相互獨(dú)立的，且兩組之間如遇不同的凝固情況，還會產(chǎn)生較強(qiáng)的雙向匹配性，使得適應(yīng)性降低[4]。與此同時，混凝土強(qiáng)度的下降，與石粉吸附外加劑的劑量也存在較大的關(guān)系，需要將用量控制在合理的范圍之內(nèi)，同時也要確保外加劑中石粉的對應(yīng)添加量，這樣才能進(jìn)一步提升施工過程中，混凝土與外加劑之間的適應(yīng)性[5]。有限元算法是一種將龐大數(shù)據(jù)依據(jù)特殊的劃歸模式分割成對應(yīng)大小有限元的計算方法，通常情況下，會被應(yīng)用在建筑施工數(shù)據(jù)推算以及延伸演算之中，具有較好的效果，且產(chǎn)生的誤差也相對較小[6]。

在有限元算法的輔助模擬與計算之下，可以更好地明確混凝土與外加劑兩者之間的適應(yīng)程度與適應(yīng)轉(zhuǎn)變比值。另外，對于石粉添加量以及流態(tài)強(qiáng)度也可以實現(xiàn)更好地控制，最終完成預(yù)期的建筑任務(wù)目標(biāo)[7]。因此，對基于有限元算法的混凝土與外加劑適應(yīng)性做出對應(yīng)的實驗研究。在較為真實的環(huán)境背景之下，結(jié)合實際的建筑需求，首先需要確定混凝土的預(yù)期用量，同時準(zhǔn)備一定劑量的外加劑，建立兩者之間的適應(yīng)性聯(lián)系，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換比值，依據(jù)其進(jìn)行對應(yīng)的適應(yīng)用量轉(zhuǎn)換，不斷提升建筑整體的性能，同時擴(kuò)大混凝土的適用范圍，兼顧對剛度與強(qiáng)度的控制，進(jìn)而更好地提升相關(guān)的適應(yīng)性，完成分析與研究。

1 實驗準(zhǔn)備

1.1 實驗材料

進(jìn)行實驗相關(guān)材料的準(zhǔn)備與預(yù)處理。硅酸鹽混凝土熟料120kg，具體的化學(xué)成分分析見表1。

表1 硅酸鹽混凝土熟料化學(xué)成分%

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)信息，完成對硅酸鹽混凝土熟料化學(xué)成分的處理。隨后，準(zhǔn)備萘系減水劑大約0.6kg，聚羧酸系減水劑1.2kg[8]。石灰石10kg，實驗用的石礦粉選用s95型號的，同時，還需要準(zhǔn)備低鈣的干態(tài)氟石膏65kg，脫硫石膏12kg，分為均等量的兩分分別置于實驗器皿之中。將準(zhǔn)備好的各種材料進(jìn)行打碎、均分、放置在對應(yīng)的測試實驗器皿之中，并進(jìn)行密封保存，依據(jù)后續(xù)使用的順序，完成編號，穩(wěn)定保存。將兩種混凝土石膏相互融合，同時分化其化學(xué)成分，具體見表2。

表2 混凝土石膏融合成分變化表

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)信息，最終完成對混凝土石膏融合成分變化的分析與研究。完成上述測定與材料的準(zhǔn)備之后，對混凝土樣本與外加劑的固含量以及pH值預(yù)處理，見表3。

表3 混凝土樣本與外加劑固含量以及pH值預(yù)處理

根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)信息，最終完成對混凝土樣本與外加劑固含量以及pH值的相關(guān)預(yù)處理。至此，便完成對實驗的相關(guān)測試材料的準(zhǔn)備，完成之后，開始進(jìn)行對應(yīng)測試設(shè)備的預(yù)處理準(zhǔn)備。

1.2 布置準(zhǔn)備

將預(yù)設(shè)的實驗材料樣本進(jìn)行風(fēng)干處理，避免材料中存在大量的蒸氣水分，通過對混凝土化學(xué)成分分析與變化情況的掌控，設(shè)定形成實驗的環(huán)境。對應(yīng)用的外加劑進(jìn)行比例勾兌。依據(jù)實際的需求，將全濃度的外加劑依據(jù)4：3的比例完成勾兌，避免在應(yīng)用的過程中出現(xiàn)混凝土碎裂情況的發(fā)生。調(diào)整實驗的設(shè)備，混凝土成分檢測儀與測試裝備需要保持在一致的測定標(biāo)準(zhǔn)之上，進(jìn)行預(yù)期測定適應(yīng)范圍的明確，并計算其實際的測定范圍，具體如下公式1所示：

公式1中：K表示實際的測定范圍，β表示有限作用值。通過上述計算，最終可以得出實際的測定范圍。完成之后，依據(jù)所設(shè)定的范圍，結(jié)合混凝土的梳理熟料體積，計算其飽和摻量，如下公式2所示：

公式2中：M表示飽和摻量，d表示應(yīng)變反應(yīng)值，x表示混凝土的延伸擴(kuò)展度。通過上述計算，最終可以得出實際的飽和摻量，完成測定布置的準(zhǔn)備。同時運(yùn)行的環(huán)境保持相同。完成上述布置準(zhǔn)備之后，開始實驗的預(yù)期測試。

2 實驗過程及結(jié)果分析

在上述所搭建的實驗環(huán)境背景之下，開始對應(yīng)的測試。首先，取硅酸鹽混凝土熟料10kg，石灰石200g將其攪拌混合，放置在預(yù)先準(zhǔn)備好的實驗皿之中，配置三等分完全相同的混合料，利用SMD研磨儀器，在550mm×450mm的方形測定壁框中將其研磨成更加細(xì)致的樣本混凝土粉末，需要注意的是，每一組的研磨時間需要進(jìn)行嚴(yán)格地控制，分別為15min,25min以及35min。完成研磨之后，將兩種外加劑添加在第一組和第二組的測試組之中，密封靜止大約3min，隨后，將混凝土樣本再次打碎，經(jīng)過0.85mm的方孔篩反復(fù)過篩，直至粉末的狀態(tài)達(dá)到96.34的細(xì)沙狀即可，并計算出其物性指數(shù)，具體如下公式3所示：

公式3中：表示物性指數(shù)，表示混凝土摻量，表示轉(zhuǎn)換比值，表示物性差值，通過上述計算，最終可以完成對物性指數(shù)的計算。在混凝土樣本中添加實驗用蒸餾水，并均衡攪拌5min，依據(jù)上述的計算，結(jié)合外加劑的適應(yīng)條件，采用有限元算法計算出混凝土凈漿流動率，如下公式4所示：

公式4中：N表示混凝土凈漿流動率，s表示有限元范圍，c表示單元轉(zhuǎn)換值，?表示適應(yīng)差值。通過上述計算，最終可以完成對混凝土凈漿流動率的計算。利用混凝土凈漿流動率創(chuàng)建測試的有限元變化適應(yīng)環(huán)境。此時，可以在不同的作用情況之下，進(jìn)行8小組的適應(yīng)性測試。利用混凝土坍落度法先對不同測試組的混凝與樣本進(jìn)行坍落范圍的確定，同時，在樣本中再次添加外加劑，兩種外加劑分別添加，并對其中的減水含量做出控制，最好保持在4.5%左右即可。

完成處理后，將混凝土樣本放置在烘干機(jī)之中，并將處理時間設(shè)定在30min之內(nèi)，烘干機(jī)的溫度每隔10min調(diào)整1次，共需要調(diào)整3次，分別為120℃、180℃以及260℃。烘干之后，觀察混凝土的外部情況，并利用成分檢測儀，檢測樣本中石粉的實際含量。如果水灰比為0.35以下，則表明混凝土與外加劑的適應(yīng)性在高溫的作用之下相對較好，反之，如果水灰比為0.35以上，表明適應(yīng)性相對較差，兩者之間的融合性不明顯，黏性也會受到影響，最終導(dǎo)致無法順利完成工程的建設(shè)。利用有限元算法，結(jié)合混凝土坍落度法，創(chuàng)建流動性有限元的適應(yīng)測試環(huán)境，同時根據(jù)實際得出的水灰比，建立重疊有限損失適應(yīng)范圍矩陣，具體如下公式5、6、7所示：

公式5、6、7中：R、D、F表示重疊有限損失適應(yīng)范圍，φ表示有限元流動度，X表示混凝土飽和點。通過上述計算，最終可以完成實際的重疊有限損失適應(yīng)范圍。完成之后，結(jié)合混凝土飽和點適應(yīng)程度的確定，在有限元的預(yù)設(shè)計算范圍之內(nèi)，對每一個小組的坍落度以及有限元擴(kuò)展度計算，具體如下公式8所示：

公式8中：Y表示坍落度，κ表示測定有限元目標(biāo)距離，π表示流動初始單元值，r表示適應(yīng)程度。通過上述計算，最終可以完成實際的坍落度。結(jié)合得出的數(shù)值，繼續(xù)計算對應(yīng)的有限元擴(kuò)展度，如下公式9所示：

公式9中：T表示有限元擴(kuò)展度，ω表示外加劑兌比例，?表示預(yù)設(shè)飽和點，V表示凈漿流動度。通過上述計算，最終可以完成實際的有限元擴(kuò)展度。根據(jù)上述得出的數(shù)據(jù)詳細(xì)信息，對混凝土與外加劑適應(yīng)性進(jìn)行分析與對比研究，具體見表4。根據(jù)表4中的數(shù)據(jù)信息，最終可以完成對混凝土與外加劑適應(yīng)性實驗結(jié)果的分析與研究?；炷僚c外加劑適應(yīng)性的變化與混凝土處理過程中擴(kuò)展度以及坍落度存在一定的聯(lián)系，與初始的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)相對比，擴(kuò)展度越高，坍落度越高，相對應(yīng)的適應(yīng)性會更好一些，反之，對應(yīng)的適應(yīng)性便會下降。

表4 混凝土與外加劑適應(yīng)性實驗結(jié)果表

3 討論

經(jīng)過上述的測定與實驗，對最終得出的測試結(jié)果進(jìn)行談?wù)?。利用混凝土坍落度法，結(jié)合有限元算法，計算出混凝土與外加劑適應(yīng)范圍之中的坍落度以及擴(kuò)展度，并得出兩者在混凝土與外加劑適應(yīng)性分析實驗中的關(guān)系。與初始的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)相對比，實驗得出的擴(kuò)展度越高，坍落度越高，相對應(yīng)的適應(yīng)性會更好一些，反之，如果得出的擴(kuò)展度越低，坍落度也會隨之下降，適應(yīng)性也會相對較差一些。

4 結(jié)語

本文針對基于有限元算法的混凝土與外加劑適應(yīng)性的研究與分析。并通過實驗得出的擴(kuò)展度越高，坍落度越高，相對應(yīng)的適應(yīng)性會更好一些，反之，如果得出的擴(kuò)展度越低，坍落度也會隨之下降，適應(yīng)性也會相對較差一些。但是由于時間的關(guān)系，還存在些許不足，在接下來的研究中，將對混凝土抗壓能力進(jìn)行研究，為提升建筑整體的性能提供參考。