耐久性测试系统（精选12篇）
耐久性测试系统 第1篇
利用试验室对整车及零部件进行耐久性试验是加速新车型开发和提高产品质量的有效手段。当前国内外进行耐久性试验的方法主要有时域复现、频域复现及时频联合复现等方法, 但目前使用的试验系统及试验方法不仅成本较高, 而且需要进行复杂的数据处理[1]。根据疲劳理论, 疲劳损伤主要由循环载荷引起, 如果汽车及其零部件的输入载荷相同, 那么所引起的疲劳损伤理论上也应该一样[2]。基于这一原理, 本文利用无级变速器 (continuously variable transmission, CVT) 在试验场试验时的典型载荷信号, 对信号进行预处理后, 再利用交流变频电机进行模拟, 并通过关联度和不等式系数法分析试验结果的有效性。
1 试验系统方案
CVT的耐久性试验系统包括1台模拟CVT输入转速和输入转矩的90kW西门子交流变频电机, 1台无级变速器, 2台用于加载的西门子75kW交流变频电机, 3台用于控制电机的变频器, 3个转速扭矩传感器。试验台的布置如图1所示。
模拟CVT的输入转速时, 将目标转速发送给变频器, 由变频器控制电机的转速;模拟CVT的速比时, 将目标速比发送给CVT电控单元, 由电控单元控制CVT速比;模拟CVT的输入转矩时, 给负载电机加一定的载荷, 使驱动电机的转矩与CVT输入转矩相一致。控制原理如图2所示。
2 数据处理
CVT的载荷包括CVT输入转速、输入转矩及挡位 (速比) [3]。图3～图5所示为海南试验场进行CVT耐久性试验时, 强化坏路的试验工况下的典型载荷数据。
由图3～图5可知, 采集的载荷数据中包含有许多振幅较小的高频信号。太高的频率不但不能在试验系统上实现, 而且可能是无损伤信号。因此, 要精确逼近车辆实际行驶环境下的载荷, 需要对载荷信号进行处理, 过滤掉非损伤频带信号[4]。
根据小波多分辨率 (多尺度) 分析, 可以利用小波分析将载荷信号中的高频信号从信号中分离以精确逼近CVT真实载荷。小波分析是用不同的时间分辨率, 通过一组基本小波函数的伸缩和平移, 把信号分为近似部分和细节部分。近似部分即为低频分量, 而细节部分则指信号中相对应的高频分量[5]。信号表达式为
f (x) =Adjf (x) +Ddjf (x) (1)
式中, A为离散近似部分;D为离散细节部分;dj为尺度因子。
记基本小波函数为Ψ ( t) , 伸缩和平移因子分别为a和b, 则小波变换基定义为
其中, 小波基函数Ψ (t) 必须满足允许性条件:
式中, Ψ (ω) 为小波函数Ψ (t) 的傅里叶变换。
函数f (t) ∈L2 (R) (平方可积函数) 的小波变换定义为
由WTf (a, b) 重构f (t) 的小波逆变换定义为
小波变换WTf (a, b) 是伸缩因子a和平移因子b的函数。通过Ψ (t) 在尺度上的伸缩和空间域上的平移, 将信号分成不同尺度上的细节信号和近似信号。根据信号的特点, 利用db5和sym4小波对CVT输入转速、输入转矩和速比进行分解。图6所示为利用db5小波对CVT输入转速信号进行分解的结果。
由图6可知, 利用小波多层提取的a7层低频信号, 保留了原始信号的近似部分, 能较好地反映原始信号的特征, 有效滤除非损伤频带信号, 逼近真实的载荷信号。图7和图8所示为利用小波分解后提取的CVT速比和CVT输入转矩低频信号, 可看出, 分解后的信号也同样滤除了高频信号的干扰。
3 数据复现
模拟CVT的速比时, 将目标速比发送给TCU, 由TCU的速比控制环实现对目标速比的跟踪;模拟CVT输入转速时, 将目标转速发送给变频器, 由变频器速度控制环实现对目标转速的跟踪;模拟CVT的输入扭矩时, 通过对负载电机施加一定的载荷, 使驱动电机的输出扭矩与目标的CVT输入扭矩相一致。因此, 驱动转矩的控制为开环控制。图9为驱动转矩开环控制示意图。
由图9可知, 转矩的传递经过了负载电机及传动轴等旋转部件。由于电机转子及传动轴的转动惯量较大, 因此, CVT输入扭矩的控制过程中存在惯性转矩和加载力矩偏差的干扰。
图10～图13所示为模拟目标驱动转速2000r/min、目标驱动转矩40N·m、目标速比按一定规律变化时, 驱动转矩采用开环控制的情况。
由图10和图11可知, 速比控制和输入转速控制的偏差较小。由图12和图13可知, 负载电机的转速发生变化时, 产生的惯性转矩会引起驱动电机输出转矩的波动, 使输出转矩控制产生偏差。要精确控制驱动电机的输出转矩, 消除试验系统中惯性转矩的影响, 采用自适应算法进行闭环控制是一个有效的方法[6]。图14所示为采用预测自适应算法的效果。
4 试验结果与分析
图15～图17所示为试验系统模拟海南试验场耐久性试验强化坏路工况的结果。
根据可置信度理论, 可以通过分析实际数据和系统模拟的数据是否一致或一致性程度来验证试验系统的可信性[7], 其中, 灰色关联分析法和Theil不等式系数法是两个有效的工具。
灰色关联分析法通过计算灰色关联度来量化数据序列的几何形状在空间中的一致性和数据在数值上的接近程度来分析数据序列相关性。设差异信息为
Δ0i (k) =|x0 (k) -xi (k) | (6)
环境参数为
式中, x0 (k) 为实际数据的时间序列;xi (k) 为模拟数据的时间序列;Δ0imax为距离空间中的两极上环境参数;Δ0imin为距离空间中的两极下环境参数。
灰色差异信息空间为
灰色关联度为
灰色关联度介于0和1之间。当灰色关联度接近于0时, 表明两时间序列的差异程度很大;当灰色关联度接近于1时, 表明两者基本一致。
Theil不等式系数法通过计算TIC值来衡量数据的接近程度。TIC的定义为[8]
式中, N为采样点的数量。
TIC值介于0和1之间。当TIC接近于1时, 表明两时间序列的差异程度很大;当TIC接近于0时, 表明两者基本一致。对比图3～图5和图15～图17, 根据灰色关联分析法和不等式系数法, 计算得转速的关联度为0.928, 速比的关联度为0.892, 转矩的关联度为0.889;转矩的TIC为0.04, 速比的TIC为0.0337, 转速的TIC为0.0272。由计算结果可知, 试验系统模拟的数据与实际数据相近, 试验系统的模拟结果是有效、可信的。
5 结论
根据试验场测得的试验环境下的CVT载荷数据, 利用小波分析滤除数据中的高频干扰信号, 并通过自适应控制消除试验系统中的干扰力矩, 从而复现了试验路面的载荷-时间历程。通过关联度分析和TIC计算, 表明试验系统的试验结果是有效、可信的。因此, 利用试验系统能有效复现耐久性试验环境, 且CVT的疲劳损伤与实际试验环境下的疲劳损伤接近。
参考文献
[1]于慧君, 陈章位.道路模拟试验自适应时域复现控制方法研究[J].振动工程学报, 2007, 20 (5) , 498-501.
[2]郭虎, 陈文华, 樊晓燕, 等.汽车试验场可靠性试验强化系数的研究[J].机械工程学报, 2004, 40 (10) :73-76.
[3]陈欣, 项昌乐, 郑慕侨.车辆传动系多工况随机载荷谱的统计处理方法[J].汽车工程, 1999, 24 (4) , 232-237.
[4]李忠国, 张为公, 刘庆华, 等.静态小波变换在汽车道路模拟试验中的应用[J].数据采集与处理, 2007, 22 (2) , 238-24.
[5]许丹, 刘强.基于小波多分辨率分析的高性能XY工作台故障诊断[J].中国机械工程, 2007, 18 (5) , 573-577.
[6]French M.An Introduction to Road Simulation Testing[J].Experimental Techniques, 2000, 24 (3) :46-47.
[7]王曙钊, 刘兴堂, 段锁力.利用灰色关联度理论对仿真模型的评估研究[J].空军工程大学学报 (自然科学版) , 2007, 8 (1) , 73-76.
耐久性测试系统 第2篇
系统客观评估中国食用鱼中持久性卤代烃污染状况
摘要：我国是世界渔业尤其是水产养殖业大国,年产量约占全球总量的三分之一.同时我国也是世界最大的`水产品出口国,产品远销日本、美国、欧盟和韩国等100多个国家和地区.然而,近年来水产品药物残留致使我国水产品出口严重受挫事件屡有发生,如“对虾反倾销案”、“鳗鱼事件”、“多宝鱼事件”等.为此,国家实施了水产品的药物残留专项整治计划,力求从源头控制水产品中氯霉素及其他禁用药物的使用,从生产到市场全程质量监控,以期实现水产品无禁用药物残留.但是,国家对水产品中一类重要的污染物--持久性卤代烃的残留则缺乏相应的监管,科学界对持久性卤代烃的潜在危害也认识不够.作 者：郭进义 Guo Jinyi 作者单位：国家自然科学基金委员会地球科学部,北京,100085期 刊：中国科学基金 ISTICPKU Journal：BULLETIN OF NATIONAL NATURAL SCIENCE FOUNDATION OF CHINA年，卷(期)：,21(3)分类号：X5关键词：持久性卤代烃 食用鱼 评估 水产养殖业
耐久性测试系统 第3篇
关键词：耐久跑；测试；不吐不晕；问题；建议
中图分类号：G633.96 文献标识码：B 文章编号：1005-2410（2015）05-0058-02
一、实施“不吐不晕”评价指标出现的问题
问题一：强调“不吐不晕”，学生会对耐久跑练习和测试蒙上恐惧的心理阴影
开学之初，我们按照《不吐不晕》一文介绍的策略，也要求学生在这个学期的耐久跑测试中做到“不吐不晕”，之后在接下来的耐久跑练习和阶段性测试的过程中发现，有很多学生用恐惧的神情不停地相互提醒要做到“不吐不晕”，还有一些学生总是心有余悸地向体育老师提出各种关于“不吐不晕”的问题。反思我们的做法，原本实施“不吐不晕”评价指标的目的是保障学生在耐久跑测试中的安全，让学生能够主动自觉参加耐久跑锻炼，而现如今反而搞得草木皆兵，面对耐久跑好像人人不能自保，学生谈长跑色变，使本来就令学生感到害怕的耐久跑又蒙上了“吐”“晕”的心理阴影。
问题二：耐久跑测试增加了“不吐不晕”评价指标，学生未必会尽力跑
在耐久跑测试中是要求学生尽力跑出自己最好的成绩，但自从我们在耐久跑测试中增加了“不吐不晕”的评价指标后，发现很多学生采取了“上有政策，下有对策”的办法，无论是耐久跑成绩优秀的学生，还是成绩不达标的学生，他们在测试中往往都不会尽力去跑，究其原因，就是学生怕全力跑下来后“吐”了、“晕”了，与其一旦“吐”了、“晕”了，测试就没有了成绩，还不如有所保留去跑，保证有个好成绩。这样一来，测试虽然安全了，但测不出学生的真实水平了，也就失去了耐久跑测试本来的意义。
问题三：《不吐不晕》一文只是重点阐述了“不吐不晕”的评价作用，却没有明确具体怎样做才能使学生“不吐不晕”
我们认为，学生之所以在耐久跑测试中出现跑“吐”、跑“晕”的现象，除特殊的因病、因伤不适合参加耐久跑训练和测试的学生外，多数还是因为缺乏体育锻炼导致身体素质尤其是耐力素质低下造成的。《不吐不晕》一文中只是制定了在耐久跑测试中要求学生必须做到“不吐不晕”这一终结性评价指标，阐述了实施这一评价指标后的作用，但至于采取哪些办法和策略让学生主动参加到耐久跑练习中来，如何让学生运动起来，如何让跑步成为一种习惯，对此谈及的少之又少，只要求“安全保险”的评价结果，而忽视训练过程的重要性，这让一线体育教师和学生在耐久跑学练中缺少具体操作实施的抓手。
二、建议实施的方法和策略
基于以上原因，我们经过反思论证、实践总结，决定中途放弃实行耐久跑测试“不吐不晕”这一评价指标，把防“吐”防“晕”的重心转移到耐久跑学练过程中来，主要从以下三方面实施。
1.提高学生参加耐久跑练习的思想认识
我们在实践中发现，耐久跑测试中出现跑“吐”跑“晕”的学生，多数是不愿参加跑步训练，也很少参加其他体育项目活动，这些学生一般都存在怕苦怕累的思想。我们首先从解决思想问题上入手，从“运动”与“健康”的关系上向学生阐明参加耐久跑锻炼对身心健康的益处；从“文化学习”与“体育锻炼”的关系上让学生明白两者可起到相互促进的作用；从青少年开始培养“坚韧的意志品质”与“未来成长发展”的关系上让学生认识到坚持耐久跑对今后人生的影响，等等，老师尤其要关心和帮助那些不愿参加耐久跑练习和身体素质差的学生，鼓励他们只要跑起来，坚持下去，成绩一定会上来。学生有了参加耐久跑练习思想上的清晰认识，就容易激发行动上的动力。
2.在增强学生身体素质上下功夫
我们分析耐久跑测试中学生跑“吐”跑“晕”的原因，很大程度上是缺少科学系统、持之以恒的训练，导致学生身体素质差，耐力不足，测试时匆忙应对造成的。所以我们把打破“吐”“晕”瓶颈的重心放在如何增强学生身体素质上，主要采取了两项有效措施。
（1）耐久跑组织形式多样化，积极创设良好的跑步氛围
我们除了在体育课上有意加强耐久跑的练习外，在课外又组织了纵横交错的跑步团体，全校最高水平的学生长跑组织“跑簇俱乐部”，吸收各班长跑最高水平的学生加入，训练时间是下午放学后。把最高水平的长跑团体训练安排在放学后，可以吸引大批学生到田径场观摩学习，对带动全校长跑运动的开展起着积极的作用。早读前组织各班耐久跑较差的学生组成“冲刺跑俱乐部”进行晨练，目的是在体育老师的指导下逐渐提高耐力水平。课间操和放学后有按不同单位组织的以班级为单位和以年级为单位的“跑操”体育课外活动等。我们通过组织多种形式的耐久跑活动，吸引学生参加到适合自己能力和水平的跑步组织中来。让学生每天在集体环境的影响下都“跑”起来，逐渐形成浓郁的校园跑步氛围，让跑步成为学生每天生活中的一种习惯。
（2）开展丰富多样的体育活动，促进学生身体素质全面提高
我们经过反复分析论证认为，提高学生的耐力素质不一定局限在只练习耐久跑这一点上，要把思路放得开阔一些，可以通过让学生参加自己喜爱的体育活动来全面提高学生的身体素质，这样耐力素质也就随之增强了。在具体操作中我们按学生参加各种体育项目的运动能力和水平分别组建了学校、年级、班级三级的篮球、足球、排球、羽毛球、乒乓球、跳绳、武术、健身操课余体育俱乐部，每位同学至少参加一个项目的体育俱乐部活动，在体育老师的指导和体育骨干的带领下，各层次、各项目的体育俱乐部定期按计划、有组织、有内容的开展活动。通过多样的体育活动，让学生每天都“动”起来，每天都有一定的运动负荷，让每天一小时体育运动成为校园活动的一种常态。
通过组织纵横交错、点面结合、丰富多样的体育锻炼活动，保质、保量地开展好每天一小时体育运动，激发和带动学生参与到体育运动中来，学生的体质增强了，耐力素质提高了，就大大降低了耐久跑测试中跑“吐”跑“晕”的风险。
3.加强健康知识教学，做好医务监督工作
加强做好健康教育和医务监督工作对保障学生耐久跑练习和测试的安全是至关重要的，在教学中要让学生认识到耐久跑前要充分做好准备活动，跑后要认真做好放松整理活动的重要性，让学生了解和掌握耐久跑过程中“极点”出现时怎样处理，夏季参加耐久跑锻炼如何避免中暑、脱水等耐久跑专项运动的健康医疗常识。在医务监督方面：（1）体育教师要清楚学生患有哪些疾病不适合参加耐久跑运动，要对这些疾病的病理、病因有清晰、明确的认识和了解，教师和学生都要熟练掌握应急处理措施。（2）体育老师要积极与班主任合作，摸查伤病学生，共商对策和解决办法。（3）体育老师要主动与学生家长取得联系，更加深入地摸清学生的身体健康状况，对患有不适合参加耐久跑疾病的学生做好登记备案，防止学生隐瞒自身病情带病参加耐久跑的练习和测试。（4）体育老师在教学训练中要多观察了解学生的身体健康情况，多与患病学生沟通交流，注意保护学生的隐私，针对学生不同病因制定不同的保护措施和恢复锻炼方法。（5）在耐久跑的训练和测试中要做好预防、急救等安全保障工作。
分布式实时车用开关耐久性测试原理 第4篇
关键词：车用开关耐久性测试,LabView,分布式,NI CompactRIO
0 引言
在汽车整体质量中,汽车操作的可靠性、尤其是车用开关的稳定性已成为判定汽车性能的重要指标之一。车用开关是汽车关键零部件之一,其品质的好坏直接关系到整车的性能。车用开关的品种多,结构和性能自然也有较大差异,不论是哪一类车用开关,都要求其有较高的可靠性、较长的耐久性,能在各种环境下反复、稳定地使用。本文介绍的车用开关耐久性测试系统是一种计算机控制的自动化测量系统,可实现在线实时监控。系统将车用开关置于温控箱中,通过调节不同的温度来模拟车用开关的各种实际运行环境,实时地检测实验温度以及各档位的回路电压电流信号,通过对这些参数的处理得到车用开关的使用寿命参数。
1 分布式控制系统
分布式控制系统由上、下位机构成,上位机即为管理计算机,控制多个下位机,下位机控制具体的操作回路,上位机对下位机采集到的信息进行集中的管理和监控。
在分布式控制系统中,当管理级的上位机发生故障时,控制级的下位机仍具有独立控制能力,个别下位机发生故障时也不会导致整个系统发生故障。分布式控制系统的这种特性非常灵活和合理。
本文设计的测试系统支持多个测试台同时工作,因此会有多个下位机控制这些测试台。下位机负责对不同开关类型测试台的各种数据进行实时采集,上位机负责对下位机进行集中监控,包括发送控制信号、动态显示测试数据等功能。
在分布式实时控制系统中从处理器到执行设备和输出显示设备之间都会有数据流动,因此不同设备间的正常、有序的通信对于系统能否正确运行至关重要。
本测试系统中采用了网络共享变量来进行通信。网络共享变量用于网络上不同节点间的数据传递。
2 测试系统的硬件设计
从图1中可以看出,硬件总体分为三大部分。
(1)HOST主机,负责远程实时监控各CompactRIO控制器及其对应测试平台的信息,运行面向测试人员的所有应用程序,包括测试监控、测试平台配置以及测试数据的记录与处理等。
(2)控制与采集模块,该模块也即NI CompactRIO控制器模块,包括cRIO处理器和嵌入式FPGA。
cRIO处理器与嵌入式FPGA相连接,并与远程HOST主机进行网络通信。嵌入式FPGA上插有多块I/O板卡,板卡可与测试平台相连接。
cRIO处理器接收到HOST主机对测试平台发出的操作及控制信息,将其传递给FPGA,再经I/O板卡输出至测试平台的电动机来进行具体的操作。而从测试平台产生的测试信号(测试回路电压、电流及温度等信号)经数据采集卡采集后,由I/O板卡输入至FPGA开辟的内存空间FIFO,再由cRIO处理器读取后进行处理、分析等相关操作,并传递至HOST主机进行显示。
(3)测试平台,包括电机驱动、电动机、开关夹具和车用开关。测试所用的车用开关及其相应开关夹具放置于温度可变的温控箱中,以完成测试所需任务。由图1中可以看到控制信号从控制与采集模块输出至电机驱动器,而控制与采集模块所需采集的测试信号则由与温控箱内的测试开关相连接的外围硬件电路产生。
3 系统软件的总体流程
如图2所示,整个测试系统软件可以分为三层:高层HOST上位机模块,中层LabVIEW RT控制与处理模块,底层FPGA输入、输出模块。
(1)底层FPGA模块
NI通过LabVIEW FPGA模块和可重复配置I/O(RIO)硬件设备,使得软件开发者通过LabVIEW图形化开发环境就可以直接对RIO设备上的FPGA逻辑功能进行配置和使用,而不需要借助VHDL或其他FPGA设计开发工具。
FPGA上主要通过NI9205模拟采集板卡进行了模拟信号的采集、NI9425数字采集板卡进行开关限位信号的采集、NI9477数字输出板卡输出电动机控制信号。
(2)LabVIEW RT模块
该模块中的程序需要从FPGA中读出采集到的各路模拟量信号,对其进行不同的处理,将信号本身及其处理结果向高层host主机进行传输,并在开关测试的子程序中对电动机运动的位置和速度进行控制。
本系统对信号的不同处理采用状态机的机制,使用网络共享变量将host主机上用户设置的指令传送给CompactRIO,根据用户指令,进行状态机之间的状态转换来进行不同的处理和分析。
(3)HOST主机
高层host主机用于将用户设置的各项参数传递到控制层,同时将用户所需测试信息等显示在用户界面。
4 结束语
本文详细介绍的车用开关耐久性测试系统具有良好的易用性、可移植性和可靠性。系统提供了友好的人机交互界面,配置文件的使用让系统变得更加灵活,可移植性和可扩展性大大提高,可以适应多种测试台及开关类型的测试,当测试要求和测试环境变化时只需改动配置文件即可,极大地减小了测试人员的工作强度。
系统采用了分布式控制系统,一台上位机控制若干下位机,控制功能分散给下位机去进行,而上位机对下位机进行集中管理。这种结构布局更加合理和灵活,更重要的是在很大程度上提高了整个系统的可靠性。
本系统在代码运行时间上的调整和改进,充分证明了对于一个大程序其各程序块之间时间片合理分配的重要性,这是书本上没有的实践经验的积累。
参考文献
[1]倪剑生,朱卫国,庄万水.汽车综合开关耐久性能试验台结构设计[J].汽车电气,2002(1):55-56.
[2]黄松岭,吴静.虚拟仪器设计基础教程[M].清华大学出版社,2008.
[3]冯义飞,陈梅.基于CAN总线多电机协调控制系统性能研究[J].电气开关,2006(5):24-27.
探讨混凝土的结构耐久性论文 第5篇
关键词：建筑材料论文，工程材料论文发表
严格来说，混凝土的耐久性是指混凝土建筑和结构在必要年限内，在复杂的环境条件影响下、在各种损伤因素的作用下、不需要额外加固强化的情况下保持安全和正常使用的能力。混凝土的耐久性包括指以下因素： 即渗透阻力、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性。相应的，对混凝土结构造成破坏的主要原因是由于冻融破坏，渗流破坏，碱集料反应，混凝土碳化、钢筋的锈蚀、化学袭击等六个方面。
因此，我们在设计和使用过程中，要注意增强混凝土的耐久性，主要应从以下方面入手：
原材料的选择
水泥类材料的强度和性能是在水泥砂浆的凝结与硬化过程中形成的，在这过过程中，水泥一旦受损，混凝土的耐久性就会严重下降，因此在选择水泥时需严格关注水泥品种的具体性能，尽量选用选择碱含量小，水化热低，干缩性小，耐热性，抗水性，抗腐蚀性，抗冻性能好的水泥，结合具体情况进行选择。
同时，在选择水泥的过程中，不能以强度作为唯一指标，低标的.水泥也可配制出高标混凝土，我们要在考虑强度的同时，考虑水泥的工程性能。
使用外加剂
在使用集料与掺和剂时要优先考虑碱活性，并进行合理的级配。在混凝土中掺加一定的硅粉、粉煤灰、矿渣等材料能在很大程度上提升混凝土的耐久性，改善混凝土内孔结构，填充混凝土之间的空隙。
在考虑混凝土的耐久性时，要在混凝土的设计能满足所需强度、性能的基础上，尽量减少水泥用量、减少用水量、降低水泥水化热、减少混凝土缝隙、提高混凝土致密度，达到结构要求，这是被我国混凝土行业广泛使用的技术，它使用高效引气剂减小混凝土的孔隙度，预防外界有害杂质进入混凝土内部。提高混凝土的耐冻性、防护性，减少有害的物质的进入。
水泥在加水搅拌后，在凝固过程中，会产生絮凝状结构。这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，这就会降低了需长期使用的混凝土结构的耐久度。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，不得不在拌和时增加用水量，这就必然促使水泥石结构中出现很多空隙。为达到减少用水量，减少空隙的目的，我们可加入减水剂，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，可以使水泥体系处于较稳定的悬浮状态，同时还能在水泥颗粒表面形成一层水膜，使水泥絮凝体内的游离水释放出来，达到减水的目的。研究表明，当水灰比降低到0。38以下时，消除毛细管孔隙的目标就可以实现，而掺入高效减水剂，就能达到这种目的。
普通的水泥混凝土中水化物的稳定性不足，也会降低混凝土的耐久度。而在普通混凝土中掺入硅粉、粉煤灰、矿渣等，能有效的改善混凝土中胶凝物质的组成，让水化物更趋稳定。这些物质中含有大量的活性Si02及活性Al203，它们能和水泥在水化过程中产生的游离石灰与高碱性水化矽酸钙再次发生化学反应，生成强度更高、稳定性更优的低碱性水化矽酸钙，从而改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰，使水泥石的结构更为致密，有效的增进混凝土的耐久性和强度。
降低水泥用量
在设计和施工的具体设计中，一个重要的措施是在保证强度要求的前提下尽可能的减少水泥的用量。减少水泥剂量意味着降低了水化热、混凝土可以经历更多温和的热过程，以减少开裂的风险。这种措施能充分振动压实混凝土，并能较好的进行混凝土养护。特别是对于一些特别不容易维护的建筑设计，如板、梁、柱等，更应该在保证强度的基础上，降低水泥用量。
注意施工工艺
结构混凝土耐久性设计 第6篇
【关键词】劣化；耐久性；渗透性；碳化；碱骨料反应；冻融循环；钢筋保护层
1、耐久性设计的理由
混凝土的耐久性是在外部和内部不利因素的长期作用下，保持其原有设计性能和使用功能的性质，在各种多样性的使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。结构的设计使用年限通过安全性、适用性和耐久性来实现。而耐久性是实现预期使用年限中适用性和安全性的基础。因混凝土耐久性不足而引起结构性能劣化，造成各种损失、降低建筑物的使用寿命，混凝土劣化是内外因素及相互作用的结果，主要表现为：
混凝土中的气体、液体和离子在渗透、扩散和迁移中使得渗透性对结构性能有本质的影响；多孔-裂缝-缺陷间有着复杂的联系，是水灰比、水泥用量、掺合料、骨料、外加剂与成型工艺、养护条件综合作用的结果。环境的物理化学作用对混凝土有劣化作用，如材料与环境的磨损、冲蚀、荷载、温度作用外，土壤和地下水中存在的硫酸盐等腐蚀性介质导致混凝土膨胀和开裂，增大了渗透性，加速了混凝土的劣化。空气中二氧化碳气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低即混凝土碳化，又称作中性化，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护，促成钢筋开始生锈。严重的锈蚀膨胀使钢筋与混凝土黏结衰减失效、随着混凝土保护层开裂甚至脱落，钢筋的锈蚀加剧，进一步促使混凝土的劣化。北方严寒地区混凝土中结冰的水会体积膨胀而过冷的水会发生迁移，产生的压力会引起混凝土开裂和剥落，而温度回升后冰随着融化更多的水被吸入裂缝中，这种冻融与渗透性加速了混凝土劣化，而除冰盐在北方地区的使用带来对混凝土耐久性的降低。混凝土骨料中的活性矿物成分（活性二氧化硅）与碱性氢氧化物在潮湿环境下发生化学反应生成膨胀性碱硅胶，即碱骨料反应引起混凝土强度和弹性模量损失，其膨胀和开裂形成裂纹和裂缝或宏观错位。而水气引入的过量氯离子会引起结构中钢筋严重锈蚀。环境温度和湿度变化，导致混凝土湿胀干缩、热胀冷缩，引起混凝土中各组成材料因弹性模量不一致而涨缩不一致，产生微裂纹。所以，要防止混凝土碳化、限制碱含量、控制水胶比和混凝土中氯离子含量、控制温湿度、选择合适的骨料及级配、在规范基础上选择最外层钢筋的混凝土保护层厚度是结构耐久性设计中的重要内容。
2、耐久性设计的原则
结构设计规范中的要求是基于公共安全和社会需要的最低限度要求。工程都有各自的特点和环境及施工方式，所以有时仅仅满足规范的某些最低要求往往不能保证具体设计对象的耐久性从而保证设计使用年限。不同技術标准规范对同一问题规定不同，这时就需要设计人员运用力学、物理化学知识具体问题具体分析，有针对性、有理有据采取措施。工程技术人员的专业分析判断能力往往比规范的规定更可靠。水泥用量要适当，主要控制水胶比、采用最佳矿物掺合料的参量和比例，掺减水剂和引气剂，骨料的粒径不宜过大，粗骨料一般不超过30mm为宜，而混凝土施工或与预制构件制作中要加强养护来控制温度、塑性和干缩等裂缝的产生和发展，从而制作成低孔隙、界面结合良好和少裂缝混凝土，达到耐久性目的。为了避免混凝土碳化的影响需要使钢筋有足够的混凝土保护层厚度，避免钢筋因碳化锈蚀而影响钢筋混凝土的性能。
北方地区为了抗冻融，要对地下水文地质情况做到心里有数，因混凝土孔隙水受冻结冰、遇热融化的反复等交替的累计效应，会引起混凝土破坏，除了上面提到的因素外吸水饱和度和环境状况在这种破坏中具有更加特殊的作用。降低水灰比、掺硅灰等抗冻性高的掺合料、用坚固的吸水率低的优质骨料及合理的骨料级配，在必要时用减水剂、引气剂等来减缓冰冻压力。盐溶液、干湿、冻融循环等各种因素的交互作用则将是更加不利的情况。因碱骨料反应发生往往在潮湿环境中，所以限制混凝土中碱含量，尤其是在地下工程、路桥工程、潮湿环境中根据情况不同程度的严格限制，这是防止碱骨料反应的重要措施；此外矿物掺合料、掺入引气剂等也可有效的减轻碱骨料反应。耐久性和结构承载力设计有时对混凝土最低强度有不同要求，这就要同时考虑二者中要求偏高的要求，有些地下工程往往是耐久性起控制作用，同时应注意混凝土强度与钢筋级别的匹配，从现行规范看，基础及地下工程不能使用HPB300级钢筋，而应使用比此级别高的钢筋。所以耐久性设计应以解决混凝土劣化，保证结构的使用寿命为基本原则。
3、耐久性设计的一般内容
3.1结构的设计使用年限、环境影响
结构设计使用年限除考虑结构的重要性外，还与业主的要求、结构及基础类型、环境状况、布置方式和构造措施等有关，一般为50年，也有100年的。在北方地区，对刚性阶梯形条形基础，采取坡形并抹面的形式有利于减轻冻胀，这是从环境的冻胀角度来减轻基础劣化；有条件或要求较高时，水泥宜采用硅酸盐或普通硅酸盐水泥；而地下和潮湿环境等宜采用碱含量受控水泥，特别是地下潮湿的环境；对于如工业项目中的设备基础等大体积混凝土则宜采用中低热硅酸盐水泥或低矿渣硅酸盐水泥；此外粗细骨料也应根据特殊要求做相应的控制，但粗骨料级配应连续，细骨料对抗渗抗冻和海砂等均有相应的耐久性方面的要求，这些在《混凝土质量控制标准》GB50164-2011中都有明确要求。地面以上环境类别不都是一类环境，如工业厂房不采暖的情况，一般不属于一类环境，采暖的工业建筑或民用建筑，室内和室外也不是同类环境。一个构件的不同面，如屋面板靠外侧及靠外侧的墙梁面在没有有效的保护措施时等都不属于一类环境。同属于室内的淋浴间也不属于一类环境。
3.2钢筋的混凝土保护层厚度
现行规范规定的钢筋保护层厚度是指箍筋、分布筋等最外层的钢筋保护层厚度，这与以往的规定不同，这种规定更加合理，具体保护层厚度国家标准规范均有规定。
钢筋的混凝土保护层厚度达不到要求和波动较大是施工中的质量通病，设计中应有明确的可控措施，《混凝土结构钢筋间隔件应用技术规程》JGJ/T219-2010的做法是比较实用的控制保护层厚度的有效尝试，保护层控制可依据环境类别、使用部位的不同而采用金属类、塑料类、砂浆水泥基类或混凝土水泥基类的间隔件来保障，保护层采用钢筋间隔垫的措施，虽然投资略有一点点增加，但操作宜控，提高了保护层的准确率，从而提高了耐久性。对于柱墙等竖直构件，地下部分的钢筋保护层因环境类别的变化需要加厚，底层柱和往地面以下延伸的柱，应注意不宜采取同一截面，因为若采取同一截面，按底层柱的保护层，如25，但按地面以下则为40，势必造成要地面以下的柱承载能力降低。宜钢筋位置不变，将上下保护层的差加到地面以下延伸柱上，使底层柱略微扩大，这应在施工图设计中特别给予关注的地方。
3.3混凝土裂缝控制要求
屋面板的配筋一般是受力配筋，当屋面较长或温差较大时就应该同时考虑温度作用，尤其是比较吸热的卷材屋面等，尤其要考虑。屋面的保温材料的使用年限与结构的使用年限不一致，温度对长度较长的屋面的影响是很大的，某些部位超出了受力的影响，钢筋配置不能仅按荷载计算，而应叠加温度作用，钢筋的200间距的排布有时不够，可为100-150间距，满足强度的前提下有时调整钢筋直径，缩短间距也是一种可行的办法。碱骨料反应、冻胀以及碳化等引起的裂缝的防治应有针对性。尤其是地下工程，如混凝土剪力墙等耐久性问题突出，应积极预防，如控制混凝土中碱含量、选择低碱活性骨料、改善混凝土所处的环境，隔绝湿气进入、掺矿物混合材、外加剂等，均简单宜行。需要明确的是，水泥用量多在控制碱含量方面不是有利的。
3.4混凝土其他劣化的治理
基础及地下结构和室外雨棚等属于恶劣环境情况，防排水构造等要加强，如保护层普遍加厚，做防水防潮层，构件形状有利于排水等；其实这些措施也有益于减轻碱骨料反应。碱、活性骨料和水是碱骨料反应的三因素，减少其中的任何一因素均可控制碱骨料反应。严重环境作用下合理采取防腐蚀附加措施或多重防护策略；耐久性需要的施工养护制度与保护层厚度的施工质量验收要求。结构使用阶段的维护、修理与检测要求（图纸应该明确，包括必要的检测通道。预留检测维修的空间和装置）等。设计文件中应增加对混凝土养护、使用期的检查和维护等内容。
3.5混凝土强度等级取值
配筋混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级，设计使用年限30年-50年1-A环境C25，一般情况下，地面以下的混凝土的强度等级为C30，但地下室顶板一般应以C35比较合适，所以与环境类别密切相关。
4、混凝土耐久性规范的应用
《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476-2008适用于常见环境下房屋建筑物和构筑物及其连接件的耐久性设计，是达到设计使用年限的具有必要保证率的最低要求；此外还有《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01-2004）；《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中第3.5节的耐久性设计是根据环境类别使用年限对房屋建筑结构耐久性设计的简化和调整后的基本设计内容，混凝土保护层在8.2节；《混凝土质量控制标准》GB50164-2011则包含了混凝土耐久性方面通常的主要影响因素的材料控制内容等；《混凝土结构钢筋间隔件应用技术规程》JGJ/T219-2010是针对影响混凝土耐久性的质量通病钢筋的保护层的控制技术，《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011对原材料、骨料含水率、最大水胶比、最小胶凝材料用量、矿物掺合料、水熔性最大氯离子含量、引气剂掺量以及对预防碱骨料反应的措施等都有明确、简洁可操作的规定。对于泵送混凝土还要执行《泵送混凝土技术规范》JGJT10-2011。对于地下、外墙、坡屋面处于环境比较差的结构部位，分别有《地下工程防水技术规范》GB50108-2008和《建筑外墙防水技术规范》JGJT235-2011、《坡屋面工程技术规范》GB50693-2011可供执行；对于冻土地区因冻胀性的影响须执行《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ118-2011，根据冻土类别有着不同的勘察和设计要求；再有《混凝土结构工程施工规范》GB506666-2011结束了混凝土结构无施工规范的历史。对于工业中经常遇到的大体积混凝土问题，有《大体积混凝土施工规范》GB50496--2009等等，这些近年来的技术标准，无异在促進混凝土耐久性提高方面发挥着越来越重要的作用。
5、结论
通过对混凝土外部使用环境和结构内部因素的分析，探讨了结构耐久性设计的基本理由、原则、设计内容和相应的规范，因混凝土耐久性的影响因素异常复杂，本文仅能对结构混凝土耐久性设计提出抛砖引玉之作用，旨在实现对房屋结构不需要花费大量资金加固就能保证安全、使用功能和外观要求，在加强结构耐久性设计方面提供一些技术交流和参考。
参考文献
[1]混凝土结构耐久性设计与应用 第2章混凝土结构性能劣化机理 第3章混凝土结构耐久性设计出版：2011年8月第一版.邢锋.编著.
[2]混凝土结构耐久性设计规范 GB50467-2008出版：中国建筑工业出版社.
耐久性测试系统 第7篇
一、传统换挡器传统硬件测试方式
传统汽车手动换挡器耐久性测试方法如图1所示。
注:1.气缸;2.关键轴承;3.换挡器;4.电磁阀
步骤一, 正确连接4为电磁阀, 使其正常通电可用, 与PLC相连, 使其可以计数;步骤二, 利用2关键轴承连接1气缸和3换挡器;步骤三, 开始不停操作换挡器3;步骤四, 根据plc对电磁阀切换控制的次数, 且最终其显示的数据记录下换挡器换挡的次数;步骤五, 根据观察员确定3换挡器是否可以继续使用后再结合plc控制显示的数据估算出换挡器可以进行的换挡次数;步骤六, 确定测试数据。
其现有技术存在的缺点:随着汽车行业的持续发展, 新的质量标准和安全技术参数的应用使得对关键汽车零部件的要求越来越高, 传统的汽车零部件或者对于汽车零部件检测的方法已逐渐不能满足新的汽车行业的质量标准、安全技术参数和用户使用的要求。
二、新款换档器设备功能简介
新款汽车手动换档器耐久性测试设备应具有下列功能:一是力传感器可以实现0~1, 000N的测试;位移传感器可以实现0~300mm的测试。二是能显示力与位移的曲线, 力与时间的曲线, 位移与时间的曲线。三是设备采样率达到2, 000Hz, 用户可以选择采样率, 且实际采样点不能偏离理论5%。四是软件能设置上下限, 超限报警闪烁, 并使设备停止工作。五是在画面中自由选择界面, 实时显示。六是曲线显示不得有明显毛刺, 过渡平滑。七是数据保存时, 可以设定时间间隔、项目名称和日期。八是设备为通用性的控制系统, 能满足FIT和A-ENTRY换档器耐久性测试。
机能耐久性测试的内容一般有:球头上操作振动强度;更改运动耐久性;振动耐久性;加热耐久性等。机能耐久性测试中, 不同机能耐久性测试内容所施加的负荷力有一定要求, 测试按照测试标准进行, 5MT工作模式和6MT工作模式也有所不同。
5MT工作模式 (图2) :1ST→2ND→1ST;3RD→4TH→3RD;5TH→REV LOCK→5TH;N→REV→N;N→1ST→2ND选择;N→5TH→REV选择;选择各变位位置;各中间位置上选择的变位;旋钮上下方向。
6MT工作模式 (图3) :1st2nd;3rd4th;5th6th;NRVS;N1-2选择;N5-6选择;N选择;选择进入各变位段位置;各选择过程中变位;旋钮上下方向。
每种模式按一定的次数、力值的要求及环境的要求进行模拟循环, 一种模式完成后再切入到另一种循环模式, 直到完成所有的测试模式。
三、新型换挡器方案设计及软件测试应用
(一) 换挡器方案设计。本设备采用的虚拟仪器是以Lab VIEW图形化编程软件为开发平台, 利用先进计算机软件和硬件资源完成传统的仪表功能。在新款汽车手动换档器耐久性测试设备中, 数据采集采用了研华公司的USB-4711A系列卡板。该系列卡板简单高效, 在工业应用中有足够的可靠性和稳定性, 数据采集模块可以通过USB口即插即用, 无需打开计算机机箱来安装板卡, 仅需插上模块, 便可以采集数据, USB-4711A同时还能通过USB端口获得所有所需的电源, 无需外接电源。本设备的系统框图如图4所示。
方案设计采用力传感器测量换挡器的推力和拉力、位移传感器测量换挡器的切换位移, 气缸的推拉控制换挡器的耐久性测试的操作。该设计方案中的力传感器选用Interface S型传感器, 测量精度高, 抗干扰性强。在传感器安装设计上, 力传感器与换挡器、力传感器与气缸之间均增加了高强度耐磨关键轴承, 确保换挡器力的测量准确性和真实性;位移传感器选用NOVOTECHNIK非接触式磁性伸缩测量原理的位移传感器, 没有机械磨损, 有无限的机械寿命, 不受冲击或振动的影响, 测量分辨率可达0.001mm, 位移传感器的安装与气缸平行, 确保换挡器位移测量和力测量的同步性。换挡器推力的大小和换挡切换的频率是由气缸推拉实现的, 气缸动作是由上位计算机PLC通过程序来控制的。
(二) 换挡器虚拟仪器软件测试开发。
1.数据采集功能程序。数据采集前面板初始化 (INTScan Start) 设置, Trig Src设置可选择Internal或External, 这里设置为Internal;SampleRate设置为600;Num Chans设置为3;Start Chan设置为0;Count (计数) 设置为300;Cyclic Mode设置可选择Cyclic或Non-Cyclic, 这里设置为Cyclic;FIFOS-ize设置为1024;Gain List设置为4-4-4-4。Event Mask设置:Type设置为F;Count设置为1024;Time设置为3000。
产品名称可以根据用要求写入, 如写入FIT20130101, 力1上限值为设置500N, 力1下限值设置为-500N, 零点设置和满度设置是根据传感器量程而设置的, 新设备的传感器零点和满度都已经调整好, 默认设置如图所示。当传感器发生漂移或需要将位移曲线显示在中心位置时, 可以按清零F1、清零S1和清零F2。
2.数据处理功能程序。数据缓冲器中的电压数据经过数组转换成F1、S1和F2三个传感器检测的数据。F1电压数值经过量程转换和数据滤波处理后, 再和F1上限值和F1下限值构成数组, 输出显示F1-时间波形图表。S1电压数值经过位移量程转换和数据滤波处理后, 再和F1构成数组, 输出显示力1 (N) -位移1 (mm) 波形图表。F2电压数值经过量程转换和数据滤波处理后, 再和上限值和下限值构成数组, 输出显示F2-时间波形图表。
3.数据储存功能程序。数据储存了F1、S1、F2在测试过程中不同时刻所测试的数据, 该功能可以追溯产品在试验验证过程中的各种参数、力值的大小及位移的大小。而且在运行过程中实时与标准值比较, 超出规范就报警, 可以很方便地实现人机交互作用, 检查产品是否在过程中已经失效。
四、新型换挡器硬件研究及测试应用
(一) 换挡器硬件研究目的。为了进一步满足汽车行业质量标准和安全技术参数的要求, 加强汽车换挡器测试数据的准确性、安全性、合理性, 公司通过多年对汽车换挡器测试的实践、测试方法的摸索, 经反复实验, 研发出一套合理的汽车手动换挡器测试方法。新款汽车手动换档器耐久性测试设备应具有下列功能:一是力传感器可以实现0~1, 000N的测试;位移传感器可以实现0~300mm的测试。二是能显示力与位移的曲线, 力与时间的曲线, 位移与时间的曲线。三是设备采样率达到2000Hz, 用户可以选择采样率, 且实际采样点不能偏离理论5%。四是软件能设置上下限, 超限报警闪烁, 并使设备停止工作。五是在画面中自由选择界面, 实时显示。六是曲线显示不得有明显毛刺, 过渡平滑。七是数据保存时, 可以设定时间间隔、项目名称和日期。八是设备为通用性的控制系统, 能满足FIT和A-ENTRY换档器耐久性测试。
(二) 新型换挡器硬件测试方式。一是采用s型力传感器附加在关键轴承上确保可以有效测出手动换挡器在完成一次换挡时所需要用的力的大小;二是采用位移尺和标示滑块来确定手动换挡器在完成换挡时换挡器进行的位移大小;三是标示滑块采用磁质的, 这样滑块与位移尺之间是非接触的滑动, 不会因摩擦力的大小而使得读数有误差。
(三) 新型手动换挡器测试原理。力传感器和位移传感器把模拟力信号F1 (0-10V) 和模拟位移信号S1 (0-10V) 分别送到数据采集模块USB-4711A, USB-4711A通过USB口把数字信号送到上位机, 通过上位机的LABVIEW软件对数据进行采集、转换、显示、储存等处理。PLC控制系统输出数字信号控制气缸运动。如果力信号F1超过上下限, LABVIEW将会输出联锁信号给USB-4711A, 并由USB-4711A输出信号给PLC控制系统, 联锁控制气缸停止运动。
五、新型转换器硬件测试的优势
这种测试的优点和效果增加了数据的准确性和测试的科学性, 主要是因为传感器将接收到的模拟信号经过数据采集模块的转化, 将模拟信号转化为数字信号, 然后通过上位机对数据进行处理, 实现了数据传输的准确性以及操作的科学性。此过程通过力的传感器和位移传感器, 可以有效计算出换挡器在换挡过程中需要的力的大小和用多大的力产生多大的位移;然后将USE口将数字信号送到上位机, 通过上位机的LABVIEW软件对数据进行采集、转化、显示、储存处理, 可以有效记录和真实反映手动换挡器在达到相应的换挡效果时实际需要的力的大小和位移的大小, 及换挡器损坏时使用的次数。避免传统测试方法对于换挡器使用寿命测试时的估算。
由于传统方法测试换挡器使用寿命时都是采用人工计数, 当换挡器损坏时实验员还是在进行换挡器的测试, 直至无法使用才算寿命到头, 即浪费时间也不准确, 本方法在试验过程中加装plc控制系统, 一旦LABVIEW得出换挡器损坏, 其直接发送锁住信号给plc控制系统, plc控制系统将锁住气缸停止运动, 因此, 当换挡器损坏时, 试验终止, 则不会浪费时间做毫无价值的继续试验, 并且气缸锁住时的数据, 包括力的大小、位移及次数都是唯一的, 准确的, 具有参考价值的。
实施效果可以根据不同加载力的大小, 调整气压的范围。可以在界面中显示力与位移的关系或力与时间的关系。力与位移测量曲线, 界面中显示实时数据和曲线, 曲线显示平滑, 没有明显毛刺。调试结果完全满足耐久测试要求。一是解决换挡器测试过程中的无用测试问题, 不像传统的测试, 换挡器坏了也不清楚还在持续进行换挡和次数的计算, 直至换挡器无法使用才计算报废, 达不到准确性和浪费时间;二是解决换挡器测试过程中对于换挡器到达多少次报废, 测试的准确性;三是实现换挡器测试过程中对于换挡器达到换挡效果力的大小的测试, 此点可以很好地反映超过多大力换挡器会出现报废情况;四是实现换挡器测试过程中对于换挡器达到换挡效果位移大小的测试, 此刻可以很好地反映给出一定的力后, 换挡器达不到力与位移的关系, 则换挡器判定不合格;五是通过以上总结, 本测试方法可以节约测试时间、实现测试数据的准确性, 测试的数据更具有实际的指导价值, 不像传统的测试方法, 只可以粗略计算出换挡器达到多少换挡的次数就达到报废, 而是从次数、力的大小和力的位移多方面因素, 测试换挡器的使用寿命, 更具有实际使用的意义。
六、结语
通过调试, 最终获得符合设计要求的力与位移的关系曲线, 也能测量出力和时间, 位移和时间的关系曲线。测量数据按照要求保持在相应的数据库中, 数据保存及时、完整、准确。测试过程中如遇到负荷力过大, 超过设定的上下限时, 设备能联锁保护自动报警并停止测试任务。该设备已成功用于2014 FIT系列换档器耐久性的测试, 具有很好的通用性及可靠性, 与进口设备相比成本低, 占地空间小等优点。
摘要：本文从新款汽车手动换档器耐久性测试设备的技术要求、研究方案、软件开发等方面进行分析, 提出了稳定可靠的控制方案。该设备已成功用于2014 FIT系列换档器耐久性的测试, 具有很好的通用性及可靠性, 满足新款汽车手动换档器耐久性测试的要求, 与进口设备相比具有成本低, 体积小等优点。
关键词：新款汽车,换档器,耐久性测试
参考文献
[1]Teffrey Travis, Jimkring.Lab VIEW大学实用教程[M].北京:电子工业出版社, 2008
耐久性测试系统 第8篇
关键词：地铁车站,外墙结构,混凝土,耐久性
地质环境中, 难免会存在侵蚀性离子、杂散电流、二氧化碳或者地下水压等因素对地铁车站的外墙结构混凝土产生侵蚀作用, 使其耐久性受到了一定的考验。地铁车站的外墙混凝土结构的耐久性主要受到外在的侵蚀因素的影响和混凝土结构内部的材料性能退化影响。所以, 在对耐久性进行测试时, 可以通过这两个方面来进行测试。本次就此展开研究。
1 侵蚀因素分析
1.1 土质条件
土质条件的侵蚀作用主要体现在土体的压力作用和土体中含有的有害物质的侵蚀作用。土体的压力作用就是土体对外墙混凝土结构产生的直接挤压作用。而土体中含有的有害物质的侵蚀作用就是土体中含有的各种物质对外墙混凝土结构产生的物理、化学作用等, 会使混凝土结构的强度受到影响, 从而使得混凝土结构受到损害[1]。
1.2 地下水
地下水的侵蚀作用主要通过两方面体现, 一是地下水本身产生的地下水的压力作用, 二是地下水对于其他侵蚀因素的促进作用。地下水达到一定强度时, 会对外墙混凝土结构产生压力作用, 这种压力虽然不是很大, 但是长期持久的作用, 加上土体对于外墙混凝土产生的压力, 其挤压效果还是具有一定效果的。而地下水对于其他侵蚀因素的促进作用主要表现在渗透性问题。地下水会促进其他侵蚀物质发生移动, 浸透到混凝土结构中, 比如各种离子等。当混凝土结构中, 钢筋表面的氯离子达到一定浓度时, 就会使其表面的钝化膜作用失效, 使得铁离子和氯离子进行化学反应, 进而使钢筋发生锈蚀而体积膨胀, 引发混凝土结构发生开裂情况, 从而使混凝土结构的强度降低, 对混凝土结构整体造成严重的损害。
1.3 侵蚀性离子
侵蚀性离子不仅存在于与混凝土结构接触的土体中, 也存在于地下水中。它对于混凝土结构的侵蚀作用是相当巨大的, 不仅氯离子会侵蚀钢筋, 产生化学反应, 而且有些离子还会与混凝土结构中的水泥成分发生反应, 从而侵蚀混凝土结构, 影响混凝土结构的耐久性, 对车站站台产生严重的损害[2]。
2 耐久性测试方法
2.1 介质选择
在对地铁车站混凝土结构的渗透性进行测试时, 需要使用水、气体以及氯离子三中渗透介质。在以水作为介质时, 因为混凝土结构的空隙小, 而且连通性比较差, 使其渗透性较低, 所以, 水的渗透性一般比较难以准确测量。我国主要应用混凝土结构抗渗等级、渗透深度测试法进行测量, 这两种方法都能反应渗透性。而对于氯离子的渗透性测试方法则一般应用ASTM CI202实验法以及RCM法。但是, 这两种方法都是利用电学理论进行快速测试的, 其受到测试时间以及测试温度的影响较大, 需要对测试时间和测试温度进行较为严格的控制。所以, 一般推荐选择气体作为介质进行测试, 只要严格控制密封条件, 以流过混凝土试件的稳定气流量作为测试依据, 就可以准确的测定混凝土的渗透性了。
2.2 测试方法
在进行气体渗透性测试时, 一般采用Cembureau法, 也就是应用氮气作为气体介质来进行混凝土渗透性的测试。混凝土试件一般选择Φ150mm x 50mm规模, 气体压力通过高压氮气来提供, 并合理的调节阀门控制气管压力, 使气体通过试件, 然后进入装有肥皂水的玻璃管, 通过玻璃管刻度的变化来读出透过试件的气体量[3]。测试压力选择0.15MPa、0.2MPa和0.3MPa三个压力级别进行测试。在加压稳压三十分钟后, 测试一定时间内玻璃管内气泡的产生数量, 记录气泡的生成体积V和间隔时间T。需要注意的是, 这里的一定时间一般应该大于20秒, 以保证测试结果的准确性。如果在五分钟至十五分钟内, 每次测试的气泡产生数量差不超过3%, 那么, 就可以判定气流的渗流稳定, 可以以此作为最后的测试数据。
2.3 数据分析
气体流过混凝土试件时, 假设流速平均, 忽略重力的作用, 可以得出渗透性指标的计算公式:
其中, P1代表的是大气的压力;V代表的是特定压力下, 测试时间内气泡的生成值, 单位是m3/s;H代表的是混凝土时间的厚, 单位是m;H代表的是混凝土时间的横截面积, 单位是m2;P代表的是介质气体的压力, μ代表的是气体动力粘滞系数, 单位是Pa·s。
3 混凝土材料性能测试
3.1 测试方法选择
对于混凝土胃管结构和成分测试, 方法比较多, 有X射线衍射分析法、差热分析法、压汞实验法以及扫描电子显微镜等方法。一般比较准确而且有效的方法是将扫描电子显微镜和能谱仪进行结合测试的方法。这种方法不仅能够全面的观察混凝土结构中的水化结晶物质的形态, 而且能够准确科学的读出它的物质组成。其检测数据还能够作为判断混凝土结构空隙大小以及联通情况的直接依据, 从而判定混凝土结构经过长时间侵蚀之后的退化情况[4]。
3.2 测试方法
混凝土结构是多相的, 而且是有多种成分组成的复合型材料, 从其组成成分来看, 有粗骨料石子、细骨料砂以及水泥、水、矿物质掺合料等, 其中还参合了一定比例的外加剂。混凝土结构中, 胶凝材料会发生水化反应, 而且会随着时间的推移逐渐的发展, 其水化反应的发展情况会因为原始的胶凝材料的构成不同而出现不同的结果。在测试中, 首先应用场发射环境扫描电子显微镜在高真空环境中对混凝土时间的形貌进行观察, 从而对混凝土中水化结晶的物质组成以及特征进行初步的判断, 然后应用点分析法对混凝土试件的能谱进行测试, 从而准确的读出结晶物质的详细组成成分。在进行混凝土材料性能的测试时, 其混凝土时间一般选择小于20 x 10 x5mm3的不规则测试样品。
4 注意事项
在对混凝土试件进行取样时, 应该选择某地铁车站的地下连续混凝土结构, 以钻芯取样的方式进行采样。结合当地的地质环境因素和大气环境因素的影响后, 沿着深度方向, 选择三个取样点, 每个取样点选择三个符合测试要求规模的混凝土试件, 然后进行测试。在进行混凝土测试性能试件采取时, 应该尽可能减少钻机对于试件的影响, 尽可能的钻取较大的试件样品, 然后以柔和的方式切割为测试要求规模的试件, 尽可能避免钻机对材料产生损害[5]。
此外, 在选取完试件样品后, 要注重混凝土试件的保存。在进行测试前, 尽可能的减少外在环境对于混凝土试件的二次损害, 以影响测试结果的准确性。
五、结束语
地铁车站的外墙混凝土结构的耐久性在很大程度上决定了地铁车站的使用安全性, 只有实时的掌握外墙混凝土结构的耐久性才能更好的控制地铁车站的使用安全性, 才能更好的体现地铁的社会性能。文本简单介绍了两种测试耐久性的方法, 希望对于耐久性能的测试有一定的帮助, 更好的促进地铁车站的安全运行。
参考文献
[1]迟洋, 王如路, 袁勇.地铁车站外墙结构混凝土耐久性测试分析[J].特种结构, 2011, 01:35-38.
[2]李文卿.地铁车站地下连续墙耐久性规律研究[D].同济大学, 2006.
耐久性测试系统 第9篇
轮胎耐久试验机的功能是测试轮胎在各种模拟路面上高速运行时的性能。近年来,国际上不断涌现许多新型的高性能、多功能的轮胎试验机。1999年,德国Beissbarth公司开发了一种称作MTT2100微型轮胎试验机的新型轮胎试验装置。2001年4月,世界著名的轮胎制造商荷兰VMI公司生产出通用轮胎试验机,该仪器可用于普通车胎和工程载重车胎,可进行负荷变形试验、强度脱圈试验、压穿试验和接地印痕试验四种轮胎性能测试。我国的轮胎试验机研究工作起步较晚,早期主要依靠引进国外设备。近年来,在轮胎试验机的设计和研究方面也有了很大的进展,出现了多家自行研制和开发轮胎试验机的单位和企业,开发出多种类型的轮胎试验机,如天津赛象科技股份有限公司的轮胎高速/耐久试验机。
但是,目前国内的轮胎试验机的加载系统研制都不尽如人意,无法很好地实现响应快速、超调量小、控制精确的要求[1]。究其原因,无非是机械加工、装配精度,施力系统,以及控制其设计等多方面综合因素的影响。笔者现就控制方面的问题,以自己参与研制的一台四工位轮胎耐久试验机(图1)为例,对阀控液压控制系统进行研究。
2 轮胎耐久试验机力控制需求分析
在轮胎试验机中,需要用力来给轮胎加载以测试不同压力、速度(速度采用西门子的直流调速器,精度相当高)下轮胎的各类参数,以达到试验之目的。客户所提供的配方条件一般都相当苛刻,如图2所示,为客户公司提供的一份跑胎配方。试验方式如下:先以20kgf的负载运行2min,然后负载上升为30kgf,在30kgf压力上停留1min后又以60kgf的载荷让轮胎以给定的转速运转,一般情况下要运转25个阶段,在短时间连续实现压力的变化跳跃,必须让加载系统输出的力快速响应并能在最短的时间内稳定下来,加之轮胎的高速旋转,变形等因素的影响,要实现输出按事先给定的力,并且能够很快的稳定下来,通常实现起来很难。液压系统具有响应快与刚性强等特点。因此,广泛地应用在各个领域里。在液压驱动系统中,阀控系统具有较高的动态响应特性与稳定性,所以对于液压伺服控制系统的性能需求而言,阀控系统是非常适合的。本试验机采用液压伺服控制系统给轮胎施加力控制。
本研究整合阀控液压缸系统力控制,以电液伺服应用于阀控液压缸系统之力控制。目前,电液伺服应用于阀控液压缸仍有许多问题待克服。由于液压系统之非线性现象严重,不易控制,故必须应用现代控制理论,如Robust Control、Variable Structure Control,Fuzzy Control…等,发展更具智能型及强健性之控制,改善传统控制之缺点[2]。
液压伺服系统之力控制相较于轨迹、位置及速度等伺服控制在各种领域的应用上,渐渐被电机传动取代的情形下,反而愈显其重要。在要求大出力、高响应及运转切换平稳的系统,液压伺服系统在力控制上,渐渐扮演重要的角色[3],举凡材料试验机、轧钢机及射出成型机等之力(压力)控制,液压系统明显较电机系统更具优势。力控制相较于位置、速度等伺服控制而言,系统之非线性及不确定性更明显,且动态特性对环境的变动也更灵敏;因此,以传统的控制器如PID并无法达到性能之要求,必须以更精密控制器才能达成目标。Sepehri针对基础控
制应用于单杆不对称缸之驱动力控制[4],分别以两种具强健性的控制理论:Generalised Predictive control(GPC)及Quantitative Feedback theory(QFT)设计控制器应用于此系统;其研究指出唯有以具强健性及适应性的控制器,才能克服液压系统存在之不确定性与非线性现象,完成伺服控制性能与稳定的要求。上述研究皆以建构数学模式为设计与分析控制系统之基础;因此,系统建模的精确度直接影响整个系统控制的成败[2]。
3 控制系统结构模型分析
由于伺服控制系统的复杂性、非线性及系统动力学的不确定性,依靠常规控制难以取得很好的控制效果。而将模糊控制理论整合常规控制技术加之液压伺服技术是解决上述问题的有效途径之一,这种控制系统不但具有模糊控制的灵活性和适应性强的优点,又具有一般控制精度高的优势,是优化电液伺服系统的有效控制方法,控制系统的结构如图3所示,PLC的CPU模块发出的控制电压信号U与反馈电压信号Uf相比较,所得的偏差信号∆U经模糊PID传给伺服阀放大器(图中Ka环节)。伺服阀放大器将偏差电压信号∆U放大并转化成电流信号输出到伺服阀,使伺服阀输出相应的流量,阀芯移动位移XV,控制伺服作动器(液压缸)的活塞杆输出力加载在测试试件(被测试轮胎)上,活塞杆运动时的位移、输出力经由传感器检测并转环成电压信号,与伺服控制器的输入电压信号进行比较,进行误差修正。位移、力闭环反馈控制可以通过转换开关切换。
3.1 数学建模
控制系统各环节基本方程经拉氏变换后如下:
线性化的伺服阀流量方程
式中—Q(s)电液伺服阀的负载流量,m3/s
Q0(s)—电液伺服阀流量,m3/s
K0—总流量一压力系数,m3/(s.N)
P(s)—输出压力,Pa
3.2 液压缸的流量连续性方程
式中A—活塞工作面积,m2
XP—活塞行程,m
CT—油缸总泄漏系数,m3/(N.a)
VT—油缸总压缩容积,m3
β0—粘性阻尼系数,n.a/m
3.3 活塞位移与输出力方程
因试验机刚度大大高于轮胎刚度,可将其看作刚性,试样可看作弹性元件,
质量一弹簧环节动力学方程描述如下:
式中M—试验机运动部件折算总刚度,N/m
Kt—轮胎弹簧刚度,N/m
Ct—液压缸粘性系数折算弹簧刚度,N/m
由上述式(1)、(2)、(3)可以得出液压缸和活塞杆、轮胎负载系统传递函数
3.4 电液伺服阀可以看作二阶振荡环节
式中Kq—伺服阀空载流量增益,m3/(s.A)
w0—固有频率,rad/s
4 轮胎耐久试验机控制器的设计
4.1 整合模糊PID(Fuzzy_PID)控制器的设计
由于模糊控制器的非线性控制,因此在偏差较大和出现扰动的情况下有很好的快速动态响应特性,能很快调整偏差在控制系统接近稳定点的时候,控制有很好的控制精度。因此控制器设计遵循偏差在大范围变化时用模糊自适应控制,偏差快接近于零即控制系统临近稳定时用PID控制。模糊控制器结构如图所示。
模糊控制器的输入量为控制量电压偏e(t)差和偏差变化率e。.(t),输出量为调整参数KP、Ki、Kd。根据电液伺服轮胎耐久试验机调试经验,结合仿真对实际的调整得到PID参数控制规则。当较大时,系统为取得较快的响应速度,取较大的KP,为避免出现积分饱和,产生大的超调量,Ki取零,为避免微分过饱和而使控制作用超出许可范围,取较小的Kd;当e(t)中等时,KP取较小值,Ki、Kd取值适中,使响应具有较小的超调;当e(t)较小时,适当增大KP、Ki的取值,Kd取值适当,以获得较好的稳态性能。e。.(t)的取值反映偏差的变化快慢,当e。.(t)变化较大时取较小的KP,较大的Ki;当e。.(t)较小时取较大的KP,较小的Ki。当偏差小于设定阀值时切换到常规控制,能得到很好的控制精度。根据经验,偏差在不同变化范围得到专家参数,如表所示。模糊PID控制器变量规则如表所示。
模糊控制器模糊子集Ai=[NS,NM,ZO,PS,PM],Bj=[PS,PM,PB]。
模糊控制规则可以用以下语句来描述:
(i=1,2,3,4,5;j=1,2,3;Kp[i,j]表示模糊子集中Ai中第i个元素,Bj中第j个元素所组成的对应关系中在模糊PID控制变量规则表中所确定PID选项(PID1,PID2,PID3,PID4,PID5)所对应的专家PID参数表中Kp值)
ui表示PID控制其所输出的控制量。定义
ui,ηj表示电压偏差e(t)和电压偏差变化率e。.(t)的隶属度,因此经模糊PID整定后PID校正器经拉氏变换得到的传递函数:
5 结束语
控制系统仿真环境为MatLab7.0的SIMULINK,图4中实线为模糊PID控制响应曲线,虚线为常规控制响应曲线。由仿真结果看出,常规控制系统响应输出速度慢,过渡时间较长,系统控制品质较差。而用模糊控制整合常规控制响应输出速度快,过渡时间短,系统超调量小。因此,模糊整合常规控制品质优于常规控制,有很好的应用价值。
参考文献
[1]曾猛雄,等.PID模糊自整定控制算法在运动控制系统中的运用[J].伺服制,2006,(7):55一57.
[2]何衍庆,等控制系统分析.设计和应用[M].北京:化学工业出版社,2003.
[3]李言俊,张科.自适应控制理论及应用[M].西安:西北工业大学出版社,2005.
[4]N.NIKSEFAT AND N.SEPEHRI,Design andexperimental evaluation of a robust force controller for an electro-hydraulic actuator via quantitative feedback theory,[J]Control Engineering Practice,2000.8,1335-1345.
谈沥青耐久性与沥青路面耐久性关系 第10篇
1 沥青耐久性与沥青路面耐久性概述
沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂物质，常用于铺筑路面的面层，它直接受荷载作用和大气因素的影响。沥青耐久性指路面在长期使用过程中，保持良好的流变性能、凝聚力和粘附性的能力。为了能使路面给车辆提供耐久的服务，必须要求沥青路面具有以下的耐久性:水稳定性、抗疲劳性能和抗老化性能。沥青路面的水稳定性破坏是指沥青路面在有水的情况下，经受交通荷载和温度膨胀的反复作用，一方面水分逐渐浸入到沥青和集料的界面上，另一方面由于水动力的作用，沥青膜渐渐地从集料表面剥落下来，并导致集料之间的粘结力丧失，集料与集料脱离，从而使路面出现松散、剥离、坑洞等病害，严重危害道路的使用性能和行车安全及舒适性。因此对沥青路面来说，沥青必须与集料表面牢牢的粘结，沥青膜不能渐渐的产生剥离，水稳定性是非常重要的性质。沥青路面的水稳定性主要依靠沥青与集料之间的粘附程度，当水和矿料的作用破坏了沥青与集料之间的粘附性时，就会发生路面的水损害。
沥青路面的抗疲劳性是指在一定的气候条件下，沥青路面由于经受车轮荷载的反复作用而长期处于应力应变交迭变化状态，路面结构强度逐渐下降，最终导致路面破坏。沥青混合料(在沥青混合料中沥青作为一种胶结材料存在，主要起到连接集料，填充集料空隙的作用)的疲劳是指材料在荷载的重复作用下产生不可恢复的强度衰减积累所引起的一种现象。显然荷载的重复作用次数越多，强度的损伤就越剧烈，它所能承受的应力或应变值就越小。荷载越大，疲劳损伤越大，特别是荷载大于极限荷载的0.5倍时，路面的疲劳寿命会大幅度的下降。影响沥青路面的抗疲劳性因素有:荷载条件、材料性质和环境变量。
沥青路面的抗老化性能主要受到沥青耐久性的影响。
2 沥青性能试验
沥青路面的水稳定性作用机理的主要依据是粘附理论。粘附指一种物体与另一种物体粘附时的物理作用或分子力作用。用于评价沥青路面水稳定性的方法试验有:煮沸试验、浸水马歇尔试验和冻融台试验等。
如表1所示为不同稠度的沥青与花岗岩碎石粘附力的试验结果。
由表1可得出同种沥青针入度越大,与矿料的粘附力越大。
表2中列出了多种沥青混合料在老化试验后的各项指标。
由表2不难看出在沥青老化试验后，沥青的各项指标均有不同程度的下降，其中可间接评价沥青粘附性的针入度下降明显。如克拉(AH-70)针入度经PAV老化后由71下降到11.1。显然可得在沥青路面水稳定方面，随着沥青的老化，沥青路面的水稳定性能随之成一定关系下降。
影响沥青路面的抗疲劳性能因素有:荷载条件、材料性质和环境变量。
在对于该性能上我们从材料、环境上进行研究。在材料方面，经试验证明沥青混合料的劲度是影响疲劳寿命的重要参数，并且疲劳寿命随着劲度模量的增大而减小。
表3中列出了国产沥青混合料老化后的间接拉伸试验。
实验结果表明:不同沥青混合料经历老化之后，它们的间接抗裂强度、破坏拉应变、破坏劲度模量都有明显的变换，对于破坏劲度模量这个衡量疲劳寿命的指标，可以看出沥青疲劳寿命随着沥青的老化而降低。
3 结语
经过试验数据的支持可以看到，沥青的耐久性和沥青混合料的耐久性息息相关。在沥青路面的使用过程中，随着沥青的老化，沥青路面的使用指标也随之下降，因此在提高沥青路面耐久性的过程中，主要是提高沥青耐久性。只有使用高耐久性的沥青，才能得到高耐久性的沥青路面。
参考文献
[1]苏蓉.提高沥青混凝土路面耐久性的相关因素[J].山西交通科技,2003(10):61-63.
[2]邓学钧.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2005.
[3]李立寒,张南鹭.道路建筑材料[M].北京:人民交通出版社,2008.
[4]张争奇,梁晓莉,李平.沥青老化性能评价方法[J].交通运输工程学报,2005(12):30-31.
浅析混凝土结构的耐久性 第11篇
关键词：混凝土 耐久性
0 引言
混凝土结构的设计寿命一般为40~50年，处于腐蚀环境中的混凝土远远达不到设计寿命要求，有的在15~20年就出现了钢筋锈蚀破坏，有的甚至不足五年就开始修复，为此的花费是惊人的。因此，提高混凝土结构耐久性的意义是重大的。
1 提高混凝土耐久性的技术措施
1.1 高性能混凝土 采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料。高性能混凝土以较高的抗氯离子渗透性为特征，其优异的耐久性和性价比已得到认同。
1.2 提高混凝土保护层厚度 这是提高钢筋混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层厚度并不能不受限制的任意增加，当保护层厚度过厚时，由于混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。
1.3 混凝土保护涂层 混凝土保护涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触的特点，从而延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。然而大部分涂层本身会在环境的作用下老化，逐渐丧失其功效，一般寿命在5～10年，只能作辅助措施。
1.4 涂层钢筋、耐腐蚀钢筋 采用耐腐蚀钢筋，如环氧涂层钢筋，对混入型和渗入型氯离子的防护都是很有效的。因为环氧涂层钢筋是在严格控制的钢厂流水线上涂覆的，通常可以保证涂层的高质量，涂层可以将钢筋与周围的混凝土隔开，即使氯离子和氧气等已经大量侵入混凝土，它还是可以起到保护钢筋，使钢筋免遭腐蚀的作用。
环氧涂层钢筋的主要不利方面是，环氧涂层使钢筋与混凝土的握裹力降低35％，使钢筋混凝土结构的整体力学性能有所降低；施工过程中对环氧涂层钢筋的保护要求极其严格，加大了施工难度；另外成本的明显增加也使其推广应用受到制约。
1.5 钢筋阻锈剂 钢筋阻锈剂通过影响钢筋和电介质之间的电化学反应，提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表面的氧化物保护膜，可以有效地阻止钢筋腐蚀发生，从而延长钢筋混凝土的使用寿命。因为阻锈剂的作用可以自发地在钢筋表面上形成，只要有致钝化的环境，即使钝化膜破坏也可以自行再生，自动维持，这不仅优于任何人为涂层，而且经济、简便。但由于其有效用量较大，作为辅助措施较为适宜
1.6 阴极保护 阴极保护的电化学原理就是：即使钢筋周围的混凝土有的已经碳化或含有大量氯离子，或者混凝土保护层薄而透水透气，或钢筋表面具有锈层，不让钢筋表面任何地方放出自由电子，使其电位等于或低于平衡电位，就可以使钢筋不再进行阳极反应，即钢筋锈蚀。
该方法是通过引入一个外加牺牲阳极或直流电源来抑制钢筋电化学腐蚀反应过程从而延长混凝土的使用寿命。但是，由于阴极保护系统的制造、安装和维护费用过于昂贵且稳定性不高，目前在钢筋混凝土结构中很少应用。
1.7 耐蚀剂 耐蚀剂是用矿渣、硬石膏、天然火山灰、活性激发组分等无机材料磨粉而成。其物理作用：耐蚀剂的比表面积，其微粉填充效应提高了水泥浆体与骨科之间的黏结强度，从而提高了混凝土的密实度。
化学作用：①耐蚀剂中的高活性微粉、活性二氧化硅不断与水化出来的CaOH2发生化学反应，生成更多的C-S-H凝胶，加快水泥水化速度，从而提高混凝土的强度。②火山灰的抗硫酸盐、抗侵蚀效果决定于二氧化硅的含量，二氧化硅含量高可以提高混凝土的耐久性，更重要的是在易被侵蚀的铝酸盐化合物上覆盖了一层C-S-H凝胶的保护膜。
2 改善混凝土耐久性的策略
改善混凝土结构耐久性需采取根本措施和补充措施。根本措施是从材质本身的性能出发，提高混凝土材料本身的耐久性能，即采用高性能混凝土；再找出起破坏作用的主次先后，对主因和导因对症施治，并根据具体情况采取除高性能混凝土以外的补充措施。二者的有机结合就是综合防腐措施。实践表明，采用高性能混凝土是在恶劣的环境下提高结构耐久性的基本措施，根据不同构件和部位，也可以提高钢筋保护层厚度（一般不小于50mm），某些部位还可复合采用保护涂层或阻锈剂等辅助措施，形成以高性能混凝土为基础的综合防护策略，有效提高混凝土结构的使用寿命。
因此，对混凝土结构的耐久性方案的设计遵循的基本方案是：首先，混凝土结构耐久性基本措施是采用高性能混凝土。同时，依据混凝土构件所处结构部位及使用环境条件，采用必要的补充防腐措施，如内掺钢筋阻锈剂、混凝土外保护涂层等。在保证施工质量和原材料品质的前提下，混凝土结构的耐久性将可以达到设计要求。
3 高性能混凝土的质量保证措施
高性能混凝土耐久性是一项系统工程。为保证系统性、完整性、规范性、科学性和可行性，需要一个完善的整体思路和框架。
3.1 预先质量控制与评估：在了解工程背景、使用环境以及混凝土材料在环境中的性能特点的基础上，通过对材料性能的试验研究，建立混凝土结构耐久性设计的数据和依据，并预测混凝土结构的实际使用性能。
3.2 耐久性方案设计：充分考虑各种可变因素对钢筋混凝土结构使用寿命的影响，如环境温度、混凝土内应力、裂缝等，以建立使用寿命预测系统，为耐久性方案的设计提供指导和依据。再以使用寿命预测系统为基础，制定有针对性的耐久性解决方案。
3.3 质量控制与评估：是指在方案的实施过程中如何控制各方面的质量以及如何对已完成部分的质量进行评估的过程。在质量控制与评估环节中，主要需要确立各种质量控制措施和实施标准，建立各种性能试验的评价体系，保证混凝土性能符合方案设计要求。
对于实际施工过程中，质量控制与评估将是重中之重。相对普通混凝土的质量控制而言，高性能混凝土施工质量控制主要涉及原材料质量、配合比、拌和、施工、保护层厚度、养护等方面，其重点和难点在于保护层厚度和养护等方面。
3.3.1 高性能混凝土保护层厚度的质量控制和保证措施 高性能混凝土保护层垫块采用变形多面体形式，高性能细石混凝土预制，垫块材料的强度及抗渗透性均不低于本体高性能混凝土的技术标准。
3.3.2 高性能混凝土的养护 混凝土表面容易产生由于阳光照射温度较高而温差过大的现象，同时由于风速较大也容易造成混凝土表面失水过快，混凝土表面收缩较大而导致混凝土开裂。因此，在实际施工过程中，混凝土浇注完毕后即覆盖塑料薄膜以保温保湿。对于箱梁等大型预制构件，由于预制场地的限制和施工进度要求，亦采用低温蒸养的方式。
对于现浇混凝土，混凝土成型抹面结硬后立即覆盖养生布，混凝土初凝后立即进行洒水养护，拆模前12小时拧松加固螺栓，让水从侧面自然流下养护，侧面拆模不小于48小时。
4 结语
影响结构混凝土耐久性的首要因素是氯离子的渗透速度。针对这一具体情况，并考虑实际情况，如原材料的可及性、工艺设备的可行性以及经济上的合理性等，采取以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性策略和方案，通过符合工程实际情况和技术水平的施工措施和质量保证措施，确保混凝土结构的质量符合耐久性的要求。
参考文献：
[1]朱获涛主编.混凝土结构耐久性与寿命预测.
浅析桥梁结构耐久性 第12篇
关键词：桥梁结构,耐久性,设计
0 引言
随着我国国民经济的发展和社会的进步，我国的公路交通事业也得到了快速的发展，公路桥梁作为交通运输的咽喉，其健康的运营状态意义非常重大。因此，加强桥梁结构耐久性的研究，提高设计水平，保证施工质量，延长使用寿命，是摆在我们面前急需解决的现实课题和任务。
1 桥梁结构耐久性不足的成因
1.1 环境因素的影响
桥梁结构产生耐久性失效主要受以下几个方面的环境因素影响：(1)混凝土碳化。由于混凝土碳化导致混凝土的pH值降低，使得混凝土中的钢筋脱钝，进而造成钢筋锈蚀。(2)钢筋锈蚀。混凝土中钢筋锈蚀会产生钢筋锈胀力。锈胀力会使钢筋与混凝上接触面处出现内部径向裂缝。随着钢筋锈蚀的进一步加剧，锈胀力将会导致混凝上保护层受拉而开裂。(3)冻融破坏。混凝土受冻破坏主要是混凝土中可冻水在结冰时体积膨胀而产生了静水压、渗透压、水分迁移，促使结构破坏，是水的运动对混凝土结构影响造成的破坏。(4)混凝土碱骨料反应。混凝土孔溶液中由水泥或含碱外加剂、矿物掺合料以及环境等释放出来的Na+、K+、OH-与骨料中的有害活性矿物发生膨胀性反应，导致混凝土膨胀并开裂。
1.2 耐久性设计规范有待完善
1.2.1 我国现行规范存在不足
现行混凝土结构设计与施工规范主要考虑的是荷载作用下结构安全性与适用性的需要，然而，结构长期使用过程中由于环境作用所引起的材料性能劣化的影响，则没有被重视起来进行量化的规范要求。对于大气环境作用以及土体、水体环境中氯盐、硫酸盐、碳酸盐等化学物质侵蚀对结构的影响，规范也仅仅采取了宏观控制结构的材料组成以及一些结构构造措施。这种传统的耐久性设计方法，通常是针对不同的环境作用，提出混凝土应采用的原材料，混凝土的最低强度等级、最小水泥用量和最高水灰比，以及钢筋的混凝土保护层最小厚度，表面裂缝的最大宽度等。由于环境作用和混凝土耐久性的复杂性，这种方法从一开始就低估了冻融、干湿交替和盐类环境对钢筋与混凝土的腐蚀作用，环境因素耦合作用在桥梁结构上造成的破坏影响并没有被人们所量化认识，由此产生的大量的桥梁结构在不到设计使用年限的时候就已经破坏，不能正常使用。另一方面，在现行规范中，对于影响混凝土耐久性的其他问题（构造钢筋设置、防水设计等），没有作为耐久性设计的专门条款独立成章节列出。这样很难让设计人员深刻认识耐久性问题的严重性、紧迫性。
1.2.2 我国现行规范与国外规范的差距
由于耐久性问题，某些混凝土结构设计规范在国际上都在日趋地修改约混凝土的最小保护层厚度以及最低强度等级等，同时增加了很多新规范。在1960年左右，各国规范中就广泛地规定混凝土在冻融条件下需要引气。持续地提高了混凝土的最低强度等级，即使在通常条件下，英国规范要求混凝土的最低强度等级是C30。在想到强度验收条件之后，美国ACI规范要求的混凝土的最低强度等级同我国混凝土的最低强度等级（C25）也相近。然而，在1950年初期，混凝土强度等级在国际上大多都是C15至C20的范围之内。对于除冰盐的使用，混凝土水胶比要低于0.45，这是美国AASHTO公路桥梁设计规范所要求的，北欧却要求其低于0.4，同时强制规定掺加硅灰掺和料或者粉煤灰。
1.3 施工质量不能保证
国内外若干座桥梁突然破坏或倒塌的事故让我们对桥梁工程的施工水平担忧。由于对结构的耐久性问题认识不充分，施工中往往为了缩短施工周期、加快施工进度，在混凝土中施加了大量的氯盐早强剂，结果导致严重的钢筋锈蚀。施工中，还会出现混凝土保护层厚度控制不严格；钢筋不作防锈处理；偷工减料，以次充好；拆模时间过早等问题。
2 提高桥梁耐久性的措施
2.1 通过加强构造配筋，防止和控制混凝土裂缝产生
防止和控制混凝土的裂缝的产生，对提高混凝土结构的耐久性，延长桥梁使用寿命是十分重要的。控制桥梁结构上的裂缝，除了按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝以外，更要加强构造措施，控制桥梁施工及使用过程大量出现的非工作裂缝，缩减桥梁使用寿命。
2.2 提高混凝土性能，防止钢筋锈蚀
设计时，尽量采用高性能混凝土或者根据条件向混凝土中填加硅灰等抗腐蚀剂。高性能混凝土具有高尺寸稳定性、高强度、高耐久性等特点，可以有效地延长桥梁结构的使用寿命。另一方面，提高钢筋的抗腐蚀能力。主要是控制混凝土中氯离子的含量。混凝土中氯离子含量对钢筋腐蚀的影响极大，一般情况下，氯盐掺量应少于水泥重量的1%。掺氯盐的混凝土必须振捣，且不宜采用蒸汽养护。
2.3 设计人员应提高对耐久性的认识
桥梁工程在当代交通运输中的作用是有目共睹的，桥梁结构的安全性有着举足轻重的作用。作为设计人员，不仅要保证桥梁结构承载能力、截面应力、裂缝宽度等满足规范要求，而且要从耐久性的角度保证桥梁结构在使用期内能够安全有效的发挥作用，并且考虑如何延长桥梁结构的使用寿命。
2.4 定量地规范桥梁结构耐久性的构造要求
现行规范中有关钢筋混凝土耐久性的要求，仍以考虑荷载作用下的结构安全性为主，而对混凝土结构在长期使用过程中由于环境因素所引起的材料性能劣化的影响考虑很少。因此希望在以后规范修订时，能将近几年对于此方面的研究成果考虑到规范当中。
3 结语
目前，我国正处在大规模建设桥梁之际，桥梁结构耐久性不足的后果是非常严重的，不容忽视的。我们要充分认识到混凝土结构耐久性对实施可持续发展战略、节约能源、资源和保护环境所带来的积极和负面影响，深刻领会加强混凝土结构耐久性的重要意义，将我们的桥梁工程建设成为百年工程。
参考文献
[1]彭栋木,冯建华.桥梁结构耐久性设计[J].深圳土木与建筑,2006,3(2):46-49.
[2]李青云.桥梁设计中耐久性的几点思考[J].中国新技术新产品,2010,(18):131.
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