摘 要：為提高建筑工程用材料性能，通過分析不同膠凝材料和骨料級(jí)配的最佳配合比，制備了一種超高強(qiáng)混凝土，并基于信息模型進(jìn)行了工程量統(tǒng)計(jì)和三維施工布置。結(jié)果表明，當(dāng)膠凝材料和骨料級(jí)配為水泥360 kg/m 3 、礦粉30 kg/m 3 、粉煤灰90 kg/m 3 、硅灰120 kg/m 3 、砂率為40%時(shí)，28 d養(yǎng)護(hù)齡期的抗壓強(qiáng)度為107.9 MPa。32～40 ℃自然覆膜養(yǎng)護(hù)條件下，有利于混凝土抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定；靜停3 h后，在195 ℃、1.2 MPa蒸壓條件下養(yǎng)護(hù)8 h，再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)14 d，制備得到混凝土具有較高干燥收縮性能、徐變性能。

關(guān)鍵詞：混凝土；建筑工程；信息模型；膠凝材料；骨料級(jí)配

中圖分類號(hào)：TQ178；TU528 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2024）11-0099-04

Application of information model in the optimizationof building cementitious material ratio andapplication statistics

FENG Bo，AN Xu，WU Yangyang，LUO Xianyong，F(xiàn)U Qiang

（China State Construction No.7 Engineering Bureau Co.，Ltd.，Chongqing 401120，China）

Abstract：In order to improve the performance of materials used in construction projects，an ultra-high strengthconcrete was prepared by analyzing the optimal mix ratio of different cementitious materials and aggregate grada?tion. Based on the information model，engineering quantity statistics and three-dimensional construction layout wereconducted. The results showed that when cement was 360 kg/m 3 ，mineral powder was 30 kg/m 3 ，fly ash was 90 kg/m 3 ，silica fume was 120 kg/m 3 ，and sand content was 40%，the prepared concrete had a compressive strength of 107.9 MPaduring the 28 day curing period. Under the natural film covering curing conditions of 32～40 ℃，it was beneficialfor the stability of concrete compressive strength. After standing still for 3 hours，the concrete was cured for 8 hoursunder 195 ℃ and 1.2 MPa autoclave conditions，followed by 14 days of standard curing， the prepared concrete ex?hibited high dry shrinkage and creep properties.

Key words：concrete；construction engineering；information model；cementitious materials；aggregate grading

目前，針對混凝土制備方法較多，如向水泥中摻加再生集料的水泥，對提高水泥和混凝土的力學(xué)性能具有幫助，可以達(dá)到路基施工強(qiáng)度指標(biāo)[1] ；將超細(xì)礦渣粉摻入水泥，用于制備混凝土，可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能，并能增加其耐久性 [2] ；通過向水泥中摻入超細(xì)玄武巖粗骨料，并將石英砂替換為石灰?guī)r，制備了一種具有超高性能的環(huán)保型混凝土，實(shí)現(xiàn)了混凝土抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能的改善 [3] 。通過上述研究可以發(fā)現(xiàn)，不同材料摻入水泥可不同程度提高混凝土的性能，并減少水泥的使用量，對環(huán)境保護(hù)具有重要意義。但現(xiàn)有方法制備的混凝土性能還有待進(jìn)一步提升 [4] 。為此，本研究在上述文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過分析不同膠凝材料和骨料級(jí)配的最佳配合比，制備了一種超高強(qiáng)混凝土，并基于信息模型進(jìn)行了工程量統(tǒng)計(jì)和三維施工布置，實(shí)現(xiàn)了所制備的混凝土的應(yīng)用。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)材料主要包括：水泥，山西卓越水泥有限公司；粉煤灰，神木市旭瑞潔凈能源；礦粉，桂林市萬恒滑石制品；I型硅灰，埃文德新材料；II型硅灰，埃文德新材料；破碎卵石，凱斯博建材；聚羧酸減水劑，順美國際貿(mào)易；自來水 [5-6] ；試驗(yàn)設(shè)備主要有：JW750 攪拌機(jī)，雷博機(jī)械；SF-X IV 徐變測試分析儀，賽儀歐電子；PT1005溫度探針，森垚工貿(mào)。

1. 2 試驗(yàn)方法

稱取適量顆粒原材料倒入攪拌機(jī)中攪拌30 s，然后加入適量水和外加劑繼續(xù)攪拌 5 min，最后將攪拌完成的混凝土倒入模具中振動(dòng) 1 min，并置于自然環(huán)境下靜停 3 h 后，根據(jù)不同養(yǎng)護(hù)齡期進(jìn)行養(yǎng)護(hù) [7] 。

混凝土宏觀性能測試共制備了3組100 mm×100 mm×100 mm的混凝土試件 [8] 。

混凝土干燥收縮測試時(shí)，制備了2組100 mm×100 mm×515 mm的混凝土試件，并在20 ℃溫度和60%相對濕度的條件下進(jìn)行 [9] 。

混凝土徐變性能測試時(shí)，制備了2組100 mm×100 mm×300 mm試件，通過使用徐變測試分析儀進(jìn)行分析。

本次試驗(yàn)確定混凝土的最佳配合比：水、水泥、礦粉、粉煤灰、硅灰、聚羧酸減水劑分別為128、360、30、90、120和7 kg/m 3 ，砂率為40%。

2 不同材料不同養(yǎng)護(hù)的影響

2. 1 養(yǎng)護(hù)條件對抗壓強(qiáng)度的影響

基于制備混凝土，并在表1不同養(yǎng)護(hù)條件下對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。然后在養(yǎng)護(hù)完成的混凝土芯部插入溫度探針，分析不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土內(nèi)部水化放熱情況，結(jié)果如圖1所示 [10] 。

由圖1可知，第2組養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定，未出現(xiàn)倒縮現(xiàn)象，且隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長，抗壓強(qiáng)度逐漸升高，最高達(dá)到106.4 MPa；第3組和第4組養(yǎng)護(hù)條件，相較于第1組和第2組養(yǎng)護(hù)條件，大幅提升了混凝土早期抗壓強(qiáng)度，使混凝土在養(yǎng)護(hù)10 h后強(qiáng)度就達(dá)到了48.2 MPa，但均出現(xiàn)了嚴(yán)重倒縮現(xiàn)象；對比第3組和第4組可知，混凝土養(yǎng)護(hù)后迅速降溫相較于緩慢降溫，抗壓強(qiáng)度更低。分析其原因，快速冷卻導(dǎo)致混凝土內(nèi)部失水，進(jìn)而導(dǎo)致水泥水化進(jìn)程受到了影響 [11-12] ；第5組養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土抗壓強(qiáng)度后期趨于平穩(wěn)。綜合來看，在32～40 ℃自然覆膜養(yǎng)護(hù)條件下，可降低混凝土生產(chǎn)能耗，并有利于混凝土抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定。

2. 2 養(yǎng)護(hù)制度對干燥收縮性能的影響

根據(jù)表2制備6塊試件并分為2組。分別使用表3中第2組和第5組養(yǎng)護(hù)條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)3 d后，將試件放置在溫度為22 ℃、相對濕度為65%干縮室。然后記錄放置0、1、7、…、180 d讀數(shù)，并根據(jù)式（1）計(jì)算混凝土干燥收縮率，得到圖2結(jié)果。

由圖2可知，混凝土干燥收縮率與養(yǎng)護(hù)齡期正相關(guān)，前期混凝土的干燥收縮率增長速度較快。相較于第2組養(yǎng)護(hù)條件，第5組養(yǎng)護(hù)條件下的干燥收縮率更高，但增長幅度更平緩。分析其原因是，高溫高壓養(yǎng)護(hù)條件使膠凝材料的水化產(chǎn)物分布不均，增加了混凝土微裂縫，導(dǎo)致干燥環(huán)境中毛細(xì)水散失更嚴(yán)重 [13-14] 。

ε st =L 0 -L tL b（1）

式中： L b 表示混凝土測量標(biāo)距； L 0 表示初始試件長度讀數(shù)； L t 為 t 時(shí)刻測量的混凝土長度讀數(shù)。

2. 3 養(yǎng)護(hù)制度對徐變性能的影響

根據(jù)表2制備6塊試件并分為2組。分別使用表3中第2組和第5組養(yǎng)護(hù)條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)3 d后，將試件放置在溫度為22 ℃、相對濕度為65%干縮室中，并恒定加壓340 kN。然后記錄放置0、1、7、……、180 d定位螺栓的距離讀數(shù)，并根據(jù)式（2）計(jì)算混凝土的徐變應(yīng)變（ ε ct ），得到結(jié)果如圖3。

由圖3可知，混凝土的徐變度與養(yǎng)護(hù)齡期正相關(guān)，且前期增長速度較快，后期增加速度較平緩，說明混凝土受到加壓后期，結(jié)構(gòu)形態(tài)區(qū)域穩(wěn)定。分析其原因是，加壓使混凝土骨料堆積更緊密，徐變性能增大 [15] 。

ε ct =DL t -DL uL b-ε t （2）

式中： DL t 表示加荷 t（d） 后的混凝土總形變值； DL u 表示初始變形值； L b 表示測量標(biāo)距； ε t 表示混凝土收縮值。

3 基于信息模型的混凝土應(yīng)用

3. 1 工程量統(tǒng)計(jì)

工程量統(tǒng)計(jì)決定了施工進(jìn)度和成本控制。由于信息模型中搭載了工程具體信息，可快速準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)工程量。因此，為制定精確混凝土材料工程量，基于信息模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，基于信息模型統(tǒng)計(jì)的工程量材質(zhì)和體積、密度、重量等信息明確，避免了材料的浪費(fèi)。

3. 2 三維施工場地布置

使用Revit軟件構(gòu)建信息模型庫并進(jìn)行三維場地布置。首先創(chuàng)建信息模型，然后劃分不同堆放區(qū)并基于信息模型對機(jī)械作業(yè)過程進(jìn)行仿真預(yù)演，得出施工機(jī)械的合理站位信息等，最后導(dǎo)出三維施工場地圖即可?；谛畔⒛Ｐ筒贾玫臉蛄夯炷寥S施工場地如圖4所示 [16] 。

4 結(jié)語

當(dāng)膠凝材料配合比為水泥：礦粉：粉煤灰：硅灰=12∶4∶2∶1時(shí)，制備得到混凝土工作性能和抗壓強(qiáng)度最佳，坍落度和擴(kuò)展度分別為225、580 mm，容重和抗壓強(qiáng)度分別為2 520 kg/m 3 、115.6 MPa；當(dāng)骨料中水泥、礦粉、粉煤灰、硅灰分別為360、30、90、120 kg/m 3 ，砂率為40%時(shí)，制備得到混凝土工作性能最好，抗壓強(qiáng)度最高，坍落度為225 mm，擴(kuò)展度為580 mm，容重為2 520 kg/m 3 ，抗壓強(qiáng)度為107.9 MPa；不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土的抗壓強(qiáng)度不同，在32～40 ℃自然覆膜養(yǎng)護(hù)條件下，可降低混凝土生產(chǎn)能耗，并有利于混凝土抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定；不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土的干燥收縮性能不同，靜停3 h后，在195 ℃、1.2 MPa蒸壓條件下養(yǎng)護(hù)8 h，再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)14 d，可制備得到具有較高干燥收縮性能的混凝土；不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土的徐變性能不同，靜停3 h后，在195 ℃、1.2 MPa蒸壓條件下養(yǎng)護(hù)8h，再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)14 d，可制備得到具有較高徐變性能的混凝土；基于信息模型可有效將所制備的混凝土用于橋梁建筑工程，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)的工程量和布置的三維施工場地指導(dǎo)建筑工程項(xiàng)目，避免了材料的浪費(fèi)。

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