1、1智能混凝土的定义和发展历史 智能材料，指的是“能感知环境条件，做出相应行动”的材料。它能模仿生命系统，同时具有感知和激励双重功能，能对外界环境变化因素产生感知，自动作出适时。灵敏和恰当的响应，并具有自我诊断、自我调节、自我修复和预报寿命等功能。智能混凝土是在混凝土原有组分基础上复合智能型组分，使混凝土具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能材料。根据这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤，满足结构自我安全检测需要，防止混凝土结构潜在脆性破坏，并能根据检测结果自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和记忆、自适应。自修复等多种功能的综合，缺一不
2、可，以目前的科技水平制备完善的智能混凝土材料还相当困难。但近年来损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现；为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。1.1损伤自诊断混凝土 自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。普通的混凝土材料本身不具有自感应功能，但在混凝土基材中复合部分其它材料组分使混凝土本身具备本征自感应功能。目前常用的材料组分有：聚合类、碳类、金属类和光纤。其中最常用的是碳类、金属类和光纤。下面主要介绍2种当前研究比较热门的损伤自诊断混凝土。1.1.1碳纤维智能混凝土 碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅
3、可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能。通过观测，发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段，其电阻变化率随内部应力线性增加，当接近构件的极限荷载时，电阻逐渐增大，预示构件即将破坏。而基准水泥基材料的导电性几乎无变化，直到临近破坏时，电阻变化率剧烈增大，反映了混凝土内部的应力一应变关系。根据纤维混凝土的这一特性，通过测试碳纤维混凝土所处的
4、工作状态，可以实现对结构工作状态的在线监测2.在入碳纤维的损伤自诊断混凝土中，碳纤维混凝土本身就是传感器，可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。试验发现，在水泥浆中掺加适量的碳纤维作为应变传感器，它的灵敏度远远高于一般的电阻应变片。在疲劳试验中还发现，无论在拉伸或是压缩状态下，碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数发生不可逆的降低。因此，可以应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测。通过标定这种自感应混凝土，研究人员决定阻抗和载重之间的关系，由此可确定以自感应混凝土修筑的公路上的车辆方位、载重和速度等参数，为交通管理的智能化提供材料基
5、础。碳纤维混凝土除具有压敏性外，还具有温敏性，即温度变化引起电阻变化（温阻性）及碳纤维混凝土内部的温度差会产生电位差的热电性（Seebeck效应）。试验表明，在最高温度为70，最大温差为15的范围内，温差电动势（E）与温差t之间具有良好稳定的线性关系。当碳纤维掺量达到一临界值时，其温差电动势率有极大值，且敏感性较高，因此可以利用这种材料实现对建筑物内部和周围环境变化的实时监控；也可以实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警报警器等可望用于有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构中。碳纤维混凝土除自感应功能外，还可应用于工业防静电构造。公路路面、机场跑道等处的化雪除冰。钢筋混凝土结构中的
6、钢筋阴极保护。住宅及养殖场的电热结构等。1.1.2光纤传感智能混凝土 光纤传感智能混凝土3，即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。因此人们发现，如果能测量出光波量的变化，就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小。于是，出现了光纤传感技术。近年来，国内外进行了将光纤传感器用于钢筋混凝土结构和建筑检测这一领域的研究，开展了混凝土结构应力
7、、应变及裂缝发生与发展等内部状态的光纤传感器技术的研究，这包括在混凝土的硬化过程中进行监测和结构的长期监测。光纤在传感器中的应用，提供了对土建结构智能及内部状态进行实时、在线无损检测手段，有利于结构的安全监测和整体评价和维护。到目前为止，光纤传感器已用于许多工程，典型的工程有加拿大Caleary建设的一座名为Beddington Tail的一双跨公路桥内部应变状态监测；美国Winooski的一座水电大坝的振动监测；国内工程有重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。1.2自调节智能混凝土 自调节智能混凝土具有电力效应和电热效应等性能。混凝土结构除了正常负荷外，人
8、们还希望它在受台风、地震等自然灾害期间，能够调整承载能力和减缓结构振动，但因混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料，如：形状记忆合金（SMA）和电流变体（ER）等。形状记忆合金具有形状记忆效应（SME），若在室温下给以超过弹性范围的拉伸塑性变形，当加热至少许超过相变温度，即可使原先出现的残余变形消失，并恢复到原来的尺寸。在混凝土中埋入形状记忆合金，利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。电流变体（ER）是一种可
9、通过外界电场作用来控制其粘性、弹性等流变性能双向变化的悬胶液。在外界电场的作用下，电流变体可于0.1ms级时间内组合成链状或网状结构的固凝胶，其初度随电场增加而变调到完全固化，当外界电场拆除时，仍可恢复其流变状态。在混凝土中复合电流变体，利用电流变体的这种流变作用，当混凝土结构受到台风，地震袭击时调整其内部的流变特性，改变结构的自振频率、阻尼特性以达到减缓结构振动的目的。有些建筑物对其室内的湿度有严格的要求，如各类展览馆、博物馆及美术馆等，为实现稳定的湿度控制，往往需要许多湿度传感器、控制系统及复杂的布线等，其成本和使用维持的费用都较高。日本学者研制的自动调节环境温度的混凝土材料自身即可完成对
10、室内环境湿度的探测，并根据需要对其进行调控。这种混凝土材料带来自动调节环境湿度功能的关键组分是沸石粉。其机理为：沸石中的硅酸钙含有（39）X1010m的孔隙。这些孔隙可以对水分、N0x和S0x气体选择性的吸附。通过对沸石种类进行选择，可以制备符合实际应用需要的自动调节环境湿度的混凝土复合材料。它具有如下特点：优先吸附水分；水蒸气压力低的地方，其吸湿容量大；吸、放湿与温度相关，温度上升时放湿，温度下降时吸湿。1.3自修复智能混凝土 混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带缝工作的。混凝土产生裂缝，不仅强度降低，而且空气中的CO2、酸雨和氯化物等极易通过裂缝侵人混凝土内部，使混凝土发生碳化，并腐蚀混
11、凝土内的钢筋，这对地下结构物或盛有危险品的处理设施尤为不利，一旦混凝土发生裂缝，要想检查和维修都很困难。自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。在人类现实生活中可以见到人的皮肤划破后，经一段时间皮肤会自然长好，而且修补得天衣无缝；骨头折断后，只要接好骨缝，断骨就会自动愈合。自愈合混凝土4就是模仿生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分（如含有粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，模仿动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。采用粘结材料和基材相复合的方法，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢
12、复甚至提高材料性能的新型复合材料。在日本，以东北大学三桥博三教授为首的日本学者将内含粘结剂的胶囊或空心玻璃纤维掺入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下发生开裂，部分胶囊或空心玻璃纤维破裂，粘结液流出并深人裂缝。粘结液可使混凝土裂缝重新愈合。美国伊利诺伊斯大学的Carolyn Dry在1994年采用类似的方法，将在空心玻璃纤维中注人缩醛高分子溶液作为粘结剂埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基础上Carolyn Dry还根据动物骨骼的结构和形成机理，尝试制备仿生混凝土材料，其基本原理是采用磷酸钙水泥（含有单聚物）为基体材料，在其中加人多孔的编织纤维网。在水泥水化和硬化过程中，多孔纤维释放出聚
13、合反应引发剂与单聚物聚合成高聚物，聚合反应留下的水分参与水泥水化。这样便在纤维网的表面形成大量有机与无机物，它们相互穿插粘结，最终形成的复合材料是与动物骨骼结构相似的无机与有机相结合的材料，具有优异的强度及延性等性能。而且在材料使用过程中，如果发生损伤，多孔有机纤维会释放高聚物，愈合损伤。2智能混凝规究现状和应注意的问题 前面所述的自诊断、自调节和自修复混凝土是智能混凝土研究的初级阶段，它们只具备了智能混凝土的某一基本特征，是一种智能混凝土的简化形式。因此有人也称之为机敏混凝土。然而这种功能单一的混凝土并不能发挥智能混凝土作用，目前人们正致力于将2种以上功能进行组装的所谓智能组装混凝土材料的研
14、究。智能组装混凝土材料是将具有自感应、自凋节和自修复组件材料等与混凝土基材复合并按照结构的需要进行排列，以实现混凝土结构的内部损伤自诊断、自修复和抗震减振的智能化。智能混凝土具有广阔的应用前景，但作为一种新型的功能材料，如果投入实际工程，还有很多问题需要进一步地研究：如碳纤维混凝土的电阻率稳定性、电极布置方式、耐久性等；光纤混凝土的光纤传感阵列的最优排布方式；自愈合混凝土的修复粘结剂的选择。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解决上述一系列问题将对智能混凝土今后的发展产生深远的影响。为促进智能混凝土研究工作的顺利开展有必要就以下几点形成共识：（1）开发应有针对性。所谓针对性就是要针对混
15、凝土性能发生恶化和结构发生破坏等现象，考虑不同的智能方法，如针对这些现象，设想开发出一种能应对所有这些情况的手段是很困难的，因此，缩小智能化范围，以某种功能为对象，从而开发出相对最适应的方法是必要的。（2）实施中应具有可行性。浇注混凝土多在施工现场进行，因而作为智能混凝土的施工方法，对其技术与工艺要求不能过高。应以原有工艺为基础开发相应的较为简单的方法。选用的材料应具有化学稳定性，要有利于安全使用，不挥发任何有刺激的气味和其它有害物质，并能大量应用而且成本较低。（3）设计应具有综合性。采用智能化，虽然可以提高材料的耐久性，但也会带来负面作用。如由于使用了某种材料虽然能对某种恶化现象进行控制和改
16、善，但是否会对强度等其它性能有所影响，所有这些正反两方面的问题都必须在判断和设计时进行综合考虑和权衡。3结语 智能混凝土是智能化时代的产物，它在对重大土木基础设施应变的实量监测、损伤的无损评估、及时修复以及减轻台风、地震的冲击等诸多方面有很大的潜力，对确保建筑物的安全和长期的耐久性都具有重要性。而且在现代建筑向智能化发展的背景下，对传统的建筑材料的研究、制造、缺陷预防和修复等都提出了强烈的挑战。智能混凝土材料作为建筑材料领域的高新技术，为传统建材的未来发展注入了新的内容和活力，也提供了全新的机遇。其发展必将使混凝土材料的应用具有更广阔的前景和产生巨大的社会经济效益。质量控制在市政工程项目管理中
17、的作用 论文 当前“工程项目管理”作为一种先进的管理模式而被广泛采用。近年来，一些市政工程施工单位在施工管理中推广了“工程项目管理”。取得了一定的经济效益和社会效益，但也存在一些问题，本文就市政工程项目管理中的质量控制谈几点认识。 关键词： 质量控制 工程管理 一、充分认识项目质量控制是项目经理的重要职责。 在工程项目上，项目经理是企业法人代表在项目上的全权代表，所负责的项目拥有与公司经理相同的责任和权力，所以项目经理不仅要管好人、财、物，要管好工程的协调和工程进度，取得一定的经济效益，更重要的是要抓好工程质量的控制，创造一定的社会效益，为企业赢得声誉，开拓更广阔的市场，这样企业的发展才能有后
18、劲，才能有出路，才能在市场竞争中立于不败之地。对项目经理而言，项目质量的控制，不单是对项目负责，更重要的是对企业的发展具有重大的战略意义。所以项目经理和项目经理部要牢固树立“质量第一”的思想，把认真抓好工程质量当作自己义不容辞的责任。 二、企业质量控制和项目质量控制的界定。 要控制好项目工程质量，就要明确企业质量控制和项目质量控制的关系。企业质量管理同项目质量管相比，其形式、内容和性质都发生了变化，所以在两种质量控制时要分析两者的异同之处，这样才能为项目质量管理提出明确的目标和范围，使项目工程质量得到合理有力的控制。 市政施工企业对工程质量的控制和项目经理部对工程质量的控制虽然互相密切相关，但
19、又是两个不同概念和层次的管理。其区别表现为在管理主体、对象、内容、手段诸方面有着明显的差别。企业质量管理的主体是企业的各职能部门，而项目质量管理的主体是项目经理部及其所属机构或职能人员；企业质量管理的对象是总体施工任务，而项目质量管理是针对具体的施工项目及相应的人和物等生产要素，重点是工序质量的管理；企业从总体角度出发，就质量管理的目标、方针、组织、制度、重点工程等进行管理，而项日质量管理的内容渗透到项目施工的全过程，它在时空和项目施工交织在一起。因此，项目质量管理是工程合格质量形成的主要因素；企业质量管理则是间接管理和控制，主要以监督、检查、检测、指导为手段。所以，市政施工企业质量管理以组织
20、性宏观管理为主导，而项目质量管理以控制性微观管理为主导。项目管理克服了传统的企业管理存在的弊端，使各生产要素优化配置，项目经理负责制的涵义更明确地阐明了工程质量目标的实现是项目经理的主要职责。因此，在市政工程项目施工中，对一切直接或间接影响工程质量特性形成的因素进行管理都是项目质量控制的范畴。 三、项目质量控制的要求 控制是一定的主体，为实现特定的目标对所控制的对象采取的计划、监督、检查、引导和纠正，使其处于稳定状态的连续管理行为。所以对市政工程项目质量控制的基本要求有： 1、项目质量控制要有明确的控制主体。 项目质量的控制主体是项目经理部，为了实施项目质量控制，项目经理部应根据工程具体情况组
21、织起质量管理小组或专职质量检查管理人员，负责项目质量的监督、检查、指导和验收。将专职质检管理人员设在项目经理部，正是项目管理的基本要求。 2、项目质量管理要有明确的目标。工程总的质量目标已由工程承包合同或任务书所明确规定。为了实现总目标还必须有许多分目标，分目标是实现总目标的具体步骤，例如为了达到某项城市道路工程的优良，就必须要达到各种预埋管线工程、路基工程、基础工程、路面工程等分项工程优良，这样才能形成整体工程的优良。所谓确定的目标有两方面的意义，一是要求被控对象要按预定的轨道和方向进行；二是控制活动不能超出一定的资源限定条件。所以在明确整个工程的质量目标后，项目经理部在制定质量管理计划时，
22、 就要以标为依据，对实施工程过程中的 瞒要素进行科学合理灼分析，制定保证实现目标质量切实可行的、有效的、经济的计划、措施和采取相应的技术标准。 3、项目质量控制要按预定的计划和技术标准实施。控制活动其实质就是检查施工中实际发生的情况与预定的计划、技术标准相比较是否存在偏差，偏差是否在允许范围内，是否采取有力的整改措施，所以没有计划和标准，就无法进行控制。实际施工中，经常会发生这样的情况，准备搞优质工程却没有计划和措施；准备克服某项质量通病却没有预定的标准；甚至有了计划和标准也不执行，施工中只凭经验和想当然，这样工程质量的控制就失去了意义。项目质量控制就是要将人们的质量管理活动纳入到按计划和技术
23、标准进行中来，变不自觉的行动为自觉的行动。 4、项目质量控制要求在时间和空间上是一种连续的，全面的管理。控制应对被控对象的所有要素和投入产生的全过程进行全面的管理。因此，项目质量控制不能“单打一”、就事谈事，必须从分析项目对象的基本特点着手，找出影响工程质量的规律性的东西和其主要矛盾，进行全面的和有重点的管理。质量控制管理应随着施工的延续而延续，并随着交叉施工的展开而扩大，在全过程控制中，特别需要重视对工序质量的控制。 四、项目质量控制的基本内容 市政工程质量的形成是一个复杂的过程，但可以依据“TQC”中人、机、料、法、环五大要素管理的理论和对施工全过程进行一般性的分析，明确项目质量控制的内容
24、。 l、工作质量的控制。在项目质量控制中，人、机、料、法、环这五大要素，人是决定的因素。管理、施工及操作人员自身素质的高低对工程质量起决定性的作用。人员素质高低对丁程质量影响的表现形式就是工作质量，因此对工作质量必须进行严格管理。岗位教育和技术交底是保证工作质量的前提，因此要通过岗位教育和技术交底树立全员的质量意识，这样才能在质量上形成你追我赶的自觉行动，才能形成人人关心质量，个个重视质量的风气，同时要实行竞争机制，激励机制和奖惩机制，这样才能提高工作质量，以达到保证工程质量的目的。 2、工程所用原材物料的质量控制。工程所用原材物料是形成工程实体的原料，也是工程质量形成的基本要素。保证原材物料
25、按质、按量供应和使用是项目质量控制的重要内容。对原材物料的质量控制应采用“三把关，四检验”的制度，即材料供应人员把关，技术质量检验人员把关，操作使用人员把关；检规格，检验品种，检验质量，检验数量。 3、施工机械设备的质量控制。施工机械设备一般不直接用于工程实体，因此对工程质量不产生直接影响，但不能忽视它的间接影响。所以在工程方案的确定中，选用先进的、可靠的、适用的、符合技术要求的设备，对保证和提高工程质量有举足轻重的作用。特别对带有计量的设备，要定期进行检查和维护，使其达到额定的性能，以满足工程质量的要求。 4、施工工序的质量控制。质量控制最基本的内容是工序质量的控制，工序质量控制的目的就是要
26、发现偏差和分析影响工序质量的制约因素，并消除制约因素，使工序质量控制在一定范围内，以确保每道工序的质量。工序质量具有不稳定性和不确定性的特点，不稳定性是因人工操作所致，而不确定性是指市政工程施工不象工业产品的工序那样可以事先确定。市政工程施工工程量大，共同操作的人员之多及交叉施工的存在，使市政施工的工序具有连续的相互搭接的特征，控制好工序质量，就要做到对每道工序，每个工作全面实施监督操作、检验把关、预防和检测检验相结合的管理控制方法。 5、产成品保护养护的质量控制。施工周期长和多工种交叉作业的存在，决定丁市政丁程施工产成品保护的重要性。分项工程的完成对单位工程来说仅仅是产品完成过程中的一个工序
27、，对已完成分项工程的保护养护对整个工程有着决定性的作用，所以要严格按照规范及操作要求保护养护好已完成的分项工程。 总之，项目质量控制与企业质量控制不同，要控制好项目工程质量，就要赋予项目经理相应的权利，明确其相应的职责；项目质量管理中要以人为本，要以提高全员素质和质量意识为前提抓工程质量：在施工全过程中，要严格目标计划和规范的执行，要严格操作规程，要严格按规范管理，要严格实行奖惩制度，要严格检查检测手段，这样才能有效地控制项目工程的质量，发挥“工程项目管理”的作用。大型桥梁健康监测概念与监测系统设计 论文作者：张启伟时间：2007-11-24 14:24:00来源：论文天下论文网大型桥梁健康监
28、测力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。同时，对大跨度桥梁设计理论与力学模型的验证以及对结构和结构环境中未知或不确定性问题的调查与研究也正融入桥梁健康监测的内涵。本文首先简要地总结十多年来桥梁健康监测的研究状况，然后较系统地阐述桥梁结构健康监测的新概念，并从桥梁工程发展的角度探讨大型桥梁监测系统设计的有关问题，以期为监测系统的开发提供借鉴。关键词：健康监测 监测系统 监测项目 桥梁 20世纪桥梁工程领域的成就不仅体现在预应力技术的发展和大跨度索支承桥梁的建造以及对超大跨度桥梁的探索，而且反映于人们对桥梁结构实施智能控制和智能监测的设想与努力。近20年来桥梁抗风、抗震领域的研究成
29、果以及新材料新工艺的开发推动了大距度桥梁的发展；同时，随着人们对大型重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。由于桥梁监测数据可以为验证结构分析模型、计算假定和设计方法提供反馈信息，并可用于深入研究大跨度桥梁结构及其环境中的未知或不确定性问题，因此，桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。本文结合近十年来桥梁健康监测的研究状况以及大跨度桥梁工程的研究与发展，较系统地阐述桥梁健康监测的内涵，并由此探讨监测系统设计的有关问题。一、桥梁健康监测系统与理论发展简况1监测系统80年代中后期开始建立各种规模的
30、桥梁健康监测系统。例如，英国在总长522m的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器，监测大桥运营阶段在车辆与风载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应，同时监测环境风和结构温度场。该系统是最早安装的较为完整的监测系统之一，它实现了实时监测、实时分析和数据网络共享。建立健康监测系统的典型桥梁还有挪威的Skarnsundet斜拉桥（主跨530m）2、美国主跨440m的Sunshine Skyway Bridge斜拉桥、丹麦主跨1624m的Great Belt East悬索桥3、英国主跨194m的Flintshire独塔斜拉桥4以及加拿大的Confederatiot Bridge桥5。我国自90年代起也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的结构监测系统，如香港的青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥，内地的上海徐浦大桥以及江阴长江大桥等68。从已经建立的监测系统的监测目标、功能以及系统运行等方面看，
