李 峡
中国葛洲坝第三工程有限公司 陕西 西安 710000
摘要：在水利工程施工中，水工混凝土非常重要，在配合比设计、配制生产、调控技术及后期服役性能评估等方面，与工程整体安全性和经济性等密不可分。介绍了水工混凝土在以上各方面的研究与应用现状，并提出水工混凝土智能化技术研究应重视个性化设计、数据广泛性、调控实时性、应用可行性等。
关键词：水工混凝土；智能化；调控技术
引言
科技的快速发展给各行各业都带来了改革与转变，在水利领域实现混凝土生产的智能化和自动化就是科技带来的成果之一。在目前计算机互联网高速发展的时代，实现了互联网加混凝土生产的应用技术，这对于提高生产混凝土的效率具有很大的帮助。除此之外，通过科学技术的测量与分析能够快速的提出有效的解决方案，能够从中细化成本、节省支出，从而达到利益最大化，同步提升混凝土生产的质量，这对于水利领域可以说是一大步的跨越。希望读者能够通过本篇文章了解到智慧系统和搅拌系统的项目意义，以及智能化和自动化软硬件系统原理和智能化自动化生产的过程。
1 混凝土智能化结构概念
对于传统的结构来说，一旦经过设计或制造之后就很难对它的性能、使用状态进行合理的管控，所以传统结构的使用维护有很多的不方便。现代材料技术的发展进步促进了人类社会进入信息时代，信息材料的生产也已经实现设计制造一体化。在现代土木工程的设计施工中，信息材料应用在建筑行业延长建筑结构全寿命周期有利于管理。工程师们利用这些元器件采集建筑物结构中物理元素信息，并通过计算机进行数据分析采集与反馈。使得建筑结构不仅仅用于承受建筑物所收到的各种复杂荷载，同时具备具有自感知、自分析计算、自推理及自我控制的能力。传统建筑的检测和维护一般采用无损检测，超声波无损检测就是捕捉超声波在材料传播时遇到不连续后反射回来的波，然后通过数据分析，分析检测物里存在的缺陷和几何特征测量的检测方法。然而建筑结构一旦出现问题传统的无损检测不能再进行检测，还会受到各种外来干扰信息的影响，从而导致检测效率低。因此，智能装配式混凝土结构在这些方面有很好的应用前景，为混凝土结构的智能化监测系统发展提供了保障。
2 混凝土智能化技术存在的问题
水工混凝土作为水利水电工程的重要基石，业内一直密切跟踪最新智能化技术，并借鉴其他混凝土行业相关研究成果，逐步尝试应用，力求实现数据“智”然处理、力争达到性能“智”然评估。传统水工混凝土配合比设计主要依据《水工混凝土配合比设计规程》(DL/T5330—2015)或凭经验半定量确定后，预估水胶比、砂率等核心参数，预拌数次后成型，通过拌合物性能、配制强度等指标判断该配合比是否合适。该设计方法一方面因需选择的参数偏多，初学者难以上手;另一方面不同的试验人员受操作经验影响，经拌合后最终的推荐配合比不尽相同。此外，因基础数据量偏低，难以适应材料多样、性能多目标、环境多变的水工混凝土需求，受限于未建立统一的大数据库，智能化配合比设计技术有待进一步深入研究，并提出一种易操作、多因素、高准确性的水工混凝土配合比智能化设计方法。水工混凝土生产系统已基本实现数字化。目前原材料品质检测、拌合楼调控、混凝土性能抽检等关键控制环节的数据记录，可通过电脑端实现共享、统计、分析等，但生产过程中异常或超标情况预警的准确性与及时性有待提高，且随着工程推进数据量的增大，部分混凝土长期性能检测离散数据无法真正实现溯源与跟踪;面对突发小概率检测数据波动尚未实现全自动管控。目前，水工混凝土智能化调控技术仅作为大坝智能建造中的子模块开展相关研究与应用。
通过以BIM为核心的施工全过程数据实时采集、综合分析与施工控制数字化管控平台，定期、直观反馈大坝浇筑坝高、混凝土浇筑方量、混凝土内外部温度、冷却通水量等关键信息，采用混凝土拌合、取样、检测、运输、浇筑等图像监控，通过二维码绑定、扫描，实现数据终端实时上传，基于后台数据研发智能分析与自主调控系统。有待结合不同工程现场实际需求，进一步提高智能化程度，并加大推广应用。水工混凝土服役状态评估是困扰业内的一大技术难题。由于水工大坝所处的自然环境、受力形式、设计要求不一，同时存在缺乏足够的工程实地数据作为支撑、评估边界条件的界定不统一、不同模型分析数据的智能化程度和相关性存在差异等问题，目前尚处于长期跟踪研究与数字化建模阶段，离实现真正意义上的混凝土服役状态智能化评估尚有一定距离。
3 水工混凝土智能化技术研究建议
3.1混凝土智能化和自动化的生产过程
混凝土智能化和自动化的生产过程通过软件系统信息的输入实现的。首先在软件系统上有一键启动输入点，工作人员通过点击一键启动，后台系统会开始自动生产，机械开始自动将原料投放在搅拌机内进行自动化与智能化的生产。除此之外，在系统中也有设置补充原料的输入点，工作人员点击原料补充一键时，对应的工作人员能够接收到信息提示及时进行原料的补充。总而言之，通过手机客户端app的设置以及电脑编程的设置能够实现各个环节软件系统的操作，在此工作生产的过程中需要大量专业性人才，这对企业招聘人才类型也有一定启发。
3.2混凝土生产质量监控
混凝土的质量控制是生产系统核心，影响混凝土质量的因素很多，如原材料质量、配合比、施工工艺等。混凝土质量的智能化控制主要是利用海量的生产数据、检测数据、实验数据，对混凝土质量进行预测，对存在风险的混凝土提出预警，具体包括如下措施：（1）原材料质量综合管理系统。建立广泛的原材料质量控制数据库，详细记录胶凝材料的产地、强度、凝结时间、安定性等，砂石骨料的规格、颗粒级配、含泥量、砂细度模数、杂质等，外加剂的性能试验数据等；记录试块检测数据和各种原材料之间的关系。原材料的基础数据库是质量控制的基础保证。（2）配比校核和自动生成，以及搅拌过程中水灰比控制。根据需求信息、原材料情况，结合历史数据，通过大数据分析，自动生成推荐配合比，或对实验室的配合比进行校核。在搅拌过程中，根据实际配料情况，自动加减水，保证拌制过程中的水灰比控制。（3）智能温控。大体积混凝土施工过程中，由于凝聚材料的水化热原因会导致混凝土裂缝，因此需要对混凝土的浇筑温度进行控制。智能温控是指根据环境温度、材料温度、材料比热、搅拌条件、运输条件等综合因素，预计混凝土的入仓温度，再根据温控需求，提供合理的温控措施，如是否采用骨料预冷措施，计算合适的加冰量等，并根据各种措施判断混凝土预冷的效果，提高施工质量。
结语
水工混凝土的智能化技术是水电工程智能建造中不可或缺的关键一环。以问题和需求为导向开展水工混凝土智能化技术攻关，把握行业大数据、智能检测、智能评估等技术发展趋势，以人工化转向数字化、以数字化迈入信息化、以信息化突破智能化，集中力量攻克混凝土原材料全性能、全自动智能检测、混凝土服役性能全生命周期智能观测与评估等核心技术，为传统水工混凝土的应用技术研究注入新的活力，为原有基础理论及应用技术提供新的思路。
参考文献
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