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滚筒设计参数与粉尘爆炸率关系的数学模型
摘要:综采工作面的粉尘主要是由采煤机截割煤炭而产生,螺旋滚筒作为采煤机的工作装置,直接与煤岩接触,参与落煤和装煤的过程,其结构参数、工作参数直接决定着机器工作时的产尘量大小,影响工作面的粉尘浓度.因此,笔者通过简化与假设,在粉尘检测数据的基础上,选取滚筒直径,螺旋头数,截线间距,每线齿数和切屑厚度为自变元,提出了工作面粉尘爆炸概率的确定方法,建立了滚筒设计参数与采煤工作面粉尘爆炸率之间关系的'数学模型,为分析机械参数与安全之间的关系和影响、为合理地设计滚筒及其采煤机的参数、减小采煤工作面的粉尘、降低粉尘爆炸率、提高煤炭生产的安全提供理论依据.作 者:李晓豁 LI Xiao-huo 作者单位:辽宁工程技术大学机械工程学院,阜新,123000 期 刊:中国安全科学学报 ISTICPKU Journal:CHINA SAFETY SCIENCE JOURNAL 年,卷(期):, 16(11) 分类号:X928.1 关键词:采煤机 螺旋滚筒 设计参数 粉尘爆炸率 数学模型环境温度对粉尘爆炸参数的影响
研究了环境温度对萘酐(C10H6O2)粉尘爆炸参数的影响,得到了随着温度的升高,最大爆炸压力峰值变化不大;而最大压力上升速率增大,爆炸下限浓度降低,安全氧含量也会降低.根据化学动力学理论对这一影响进行了分析.
作 者:吴建星 龚友成 金湘 WU Jian-xing GONG You-cheng JIN Xiang 作者单位:吴建星,WU Jian-xing(武汉科技大学,武汉,430081)龚友成,金湘,GONG You-cheng,JIN Xiang(中钢集团武汉安全环保研究院,武汉,430081)
刊 名:工业安全与环保 PKU英文刊名:INDUSTRIAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION 年,卷(期): 33(11) 分类号:X1 关键词:粉尘爆炸 粉尘爆炸参数 环境温度与反应速度混凝土碳化本构关系与碳化深度数学模型论文
1前言
我国开展混凝土耐久性的研究较早,七五期间,我国就开展了混凝土耐久性的系统研究,取得了一定成果。九五期间,我国开展了混凝土耐久性广泛的研究,在《混凝土结构设计规范》GB50010-修编时,引入了相关的章节。十一五期间,是我国混凝土耐久性研究成果最多的时期,修编出版了《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-,编制了《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476-,《混凝土结构耐久性评定标准》CECS220-2007《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T 193-2009 。
混凝土碳化破坏的影响因素较多,我国混凝土耐久性规范对混凝土均采用“双控”的要求,控制最低混凝土强度等级,控制最大水胶比和最小水泥用量,显然混凝土的抗碳化能力是碳化破坏的主要因素。混凝土的碳化系数是反映其抗碳化能力的主要指标,混凝土的碳化系数与硬化混凝土的力学指标立方体抗压强度几。有密切关系,德国在1967年提出的Smolezyk模型,是较早描述这一关系的数学模型,由于硬化混凝土的碳化系数与混凝土的强度相关性很好,建立塑性混凝土的主要指标孔隙比、水泥用量与强度的关系,就可建立与碳化系数的关系,笔者根据国内奈系混凝土的使用情况研究了混凝土强度与混凝土碳化系数的关系,本文对在一研究的情况做一介绍,希望能达到“抛砖引玉”的作用。
2混凝土碳化的本构关系
2.1混凝土的孔结构和微观裂缝
混凝土的强度、渗透性和抗碳化性能取决于混凝土的孔结构,孔结构可分为凝胶孔和毛细孔。凝胶孔对混凝土无害,而毛细孔的最可儿孔径(出现几率最大的孔径)分布对混凝土的强度和抗渗性有比较大的影响,混凝土内部连通的孔隙和毛细孔通道,则是造成抗渗性降低的主要原因。
混凝土毛细孔则因水胶比和水化程度的差异,孔径变化较大,可分为少害孔、有害孔和多害孔。混凝土凝结时,随水胶比减小时,混凝土的总孔隙率减小,胶凝孔含量增多,毛细孔则减少。
减水剂是提高混凝土的抗碳化能力的最主要的因素,水胶比不同,水泥水化的晶体结构、孔结构、微观裂缝及水化程度均发生明显差异。当水胶比小于0.5时,随水胶比的变化混凝土的最可儿孔径分布明显向少害孔移动,毛细孔迅速减少,混凝土的渗透性也迅速减小。当水胶比大于0.5后,混凝土的抗渗性能迅速降低。混凝土的水胶比也影响着浆料与骨料的边界厚度,当水胶比为0.6时,浆料与骨料的边界厚度约为3 0um,容易形成粗大晶体和较多大孔,较大水胶比混凝土的多余水分蒸发和泌水是造成混凝土内部孔隙连通和产生毛细孔的重要原因。当水胶比为0.4时,浆料与骨料的边界厚度猛降到5um,形成较小的晶体和较少的大孔,使混凝土的抗碳化能力提高。当水胶比大于0.42时,水泥的水化程度达到100%.
水泥水化时水化热的降温梯度是在塑性混凝土中产生微观裂缝的主要原因。根据哈尔滨工业大学的试验结果分析,当混凝土的水胶比小于0.36时,混凝土的早期白收缩会异常加大,在约束条件下混凝土的微观裂缝会增多,其抗渗能力和抗碳化性能也相对降低。1994年,美国PKMehta提出了混凝土耐久性综合破坏模型。
2.2国内减水剂的使用情况
笔者按国内减水剂的使用情况将“普通混凝土”划为三代,以便对混凝土的碳化本构关系进行描述,也有助于试验数据的收集整理和分类统计,以下简称为“第一代混凝土”,“第二代混凝土”,“第三代混凝土”。
第一代混凝土:约1990年前,木钙类减水剂(不掺或少掺)水灰比在0.50.6,一般没有掺合料,一般为30-5Omm,水调整,非泵送,水用量大,耐久性一般。第二代混凝土:约1990年后,奈系类减水剂,减水性能好,水胶比可控制在0.45左右,掺合料为粉煤灰(掺或不掺),坍落度在180mm左右,泵送,大量减少水用量,耐久性较好。第三代混凝土:约后,聚梭酸类减水剂(主要用于中高强高性能混凝土),水胶比可控制在0.4左右,掺合料为粉煤灰、磨细矿粉、硅粉,坍落度在180mm左右,泵送,减水性能更好,水用量更少,耐久性更好。近年来聚梭酸类减水剂也用于中低强度混凝土。
为研究混凝土的早期开裂原因,中国建筑科学研究院组织国内14个研究单位开展了相关研究,并对国内奈系混凝土的使用情况进行了调查。
表格中,笔者增加了一个混凝土“浆体积比”的统计参数,此概念由普通混凝土配合比试验时“控制浆骨体积比”的概念转换而来,一般要求塑性混凝土的浆骨体积比为0.35:0.65以下,水泥浆体积比控制在0.270.35,相同强度等级的混凝土浆体积比提高一些,混凝土的早期强度高一些,但混凝土28d的强度相应低一些。浆骨体积比小于0.27的混凝土则为干硬性混凝土,浇筑时采用平板振捣器或碾压成型。浆骨体积比大于0.35的高强混凝土,由于采用高活性的硅灰等掺合料,混凝土的孔结构分布、水化热和水化过程已与普通混凝土不同,其抗渗性能和抗碳化性能总体较高。
3“胡苏模型”的建立与验证
在笔者收集的十八种混凝土碳化深度数学模型中,同济大学的“张誉模型”是基于Fick第一定律最好的数学解析模型,但其不适用于“低湿度”条件。在分析“张誉模型”的这个间题时,发现是在引用希腊学者Papadakisde有效扩散系数时造成的。
张海燕模型提供了不同湿度条件下的快速碳化湿度模型,当湿度从40%增大到80%时,碳化深度逐步减小,但笔者认为该湿度模型也不准确,CECS220:2007提供了一个偏峰的最大二乘法模型,其最大峰值对应的湿度为60%,牛荻涛湿度模型的.最大峰值对应的湿度为50% 。 Papadakisde的试验结果表明,相同条件下,湿度45%, 55%的碳化深度比湿度35%, 70%的碳化深度大3-4mm,这符合湿度对混凝土碳化影响的本构关系,即湿度为0%时没有电解液,不会发生碳化化学反应,湿度为100%时,CO2气体基本无法渗入,碳化化学反应极慢。
在对比几种湿度模型的关系后,笔者采用“略偏峰的微瘦的”一元二次方程湿度模型对“张誉模型”简单修改,很轻易的解决了“张誉模型”不适用于“低湿度”条件的间题。
笔者将这一混凝土碳化数学模型称为“胡苏配合比模型”。与Papadakis的试验结果的误差其绝对误差为1.1 mm,相对误差小于5%,验算结果与试验结果基本一致。
Papadakis的碳化试验是在试块90d水养护条件下进行的,混凝土的水化程度高,避免了混凝土早期复杂反应的过程带来的误差,即使5d的碳化也能反映混凝土的碳化本构关系。因此,笔者建议:(1)碳化试验应在混凝土“水养护”90d充分水化进行,(2)现在的快速碳化试验箱应加装“白动湿度调控仪器系统”,用不同湿度的快速碳化试验结果建立更好。的碳化湿度模型,(3)碳化试验采用40%-60%的C02体积浓度,碳化时间为的试验时间进行。建议快速碳化试验开展这一方面的研究
4结论与建议
1.混凝土碳化的影响因素较多,有外部因素和内部因素。混凝土的碳化速率取决于混凝土的孔隙结果和微观裂缝,其碳化速度是由孔隙中二氧化碳的化学反应和和微观裂缝的渗透性综合决定的。
2.本文提出的“胡苏模型”有一定的实用价值,尚需进一步的数学推导和工程验证。碳化深度的数学模型建立时,外因应以湿度为第一白变量,内因应以水胶比为第一白变量,混凝土碳化深度数学模型应采用多参数的综合模型。
3.现有的快速碳化试验方法与现代混凝土的本构关系不适应,建议快速碳化试验在胶凝材料充分水化后、在混凝土试块标养90d后进行,快速碳化试验应设置精确的“湿度白动调控系统”,湿度控制由70%降到最不利湿度50%左右。在快速碳化试验时,应“增加一组”同条件立方体试块在快速碳化试验结束后进行混凝土抗压强度试验,以便检查快速碳化试验的碳化系数变化和误差情况。
城市规模城市化率与碳排放关系论文
一、引言
联合国政府间气候变化委员会(IPCC)最新发布的第五次气候变化评估报告认为,人类活动“极其可能”是20 世纪中期以来观测到的全球气候变暖的主要原因。城市是人口、建筑、交通、工业、物流的集中地,其面积只占地球表面面积的2%,人口占总人口的50%,但温室气体排放却占总量的70%。因此,城市化和碳排放关系引起了广泛关注。相关文献对城市化和碳排放关系的研究主要有两条线索:一是围绕城市化率和环境的关系,考察人口城乡分布对人均碳排放的影响,二是围绕城市规模和环境的关系,探寻对环境最有利的城市规模。
从城市化率的角度, 多数文献认为城市化率与碳排放有较强的相关关系。针对中国的研究发现,城市化水平在碳排放影响因素中处于主导地位。薛冰等利用112 个国家和地区的数据发现, 随着城市化率上升,人均碳排放量逐步增加。城市化对温室气体排放的影响是人口城乡结构变化所引发的生产与消费行为变化对碳排放的影响,从这个角度看,城市化带来了高能耗和相应的高碳排放。但是,城市化也可能有利于减少温室气体排放。其可能的途径是:城市化使产业组织结构、技术结构、产品结构得到更合理调整,资源得到更合理的利用;城市高度集中的人口和经济活动形成能源消费的规模效应,降低人均能源需求; 城市化有利于环保科技创新,为减少温室气体排放提供了可能。王子敏和范从来利用中国的省级面板数据, 发现城市化和能耗之间符合倒N 形曲线, 城市化所导致的能耗由降到升的拐点出现在城市化率为27.3%,能耗由升到降的拐点在城市化率为76.2%。王钦池和王芳也注意到了城市化率和碳排放之间的非线性关系。
对于城市规模和碳排放关系的研究是在最优城市规模理论上发展起来的。传统的最优城市规模理论主要是基于城市成本—收益的理论和经验研究。20 世纪90 年代以来, 最佳城市规模理论的研究重点从成本收益的经济角度转移到城市规模和环境质量的关系。Capelb 和Canagni 从人均能源使用和污染物排放的角度探讨了最优城市化规模问题,认为城市负荷效应与城市规模呈正U 型曲线关系。王桂新和武俊奎基于中国地级市数据发现城市规模的扩张使得碳排放强度上升。许抄军认为中国的城市规模和资源消耗之间的经验模型为正N 型曲线,最优城市规模为1060 万人。随着全球环境的恶化,过大规模的城市对环境的不利影响受到了越来越多的重视。大城市乃至特大城市不断涌现,给生态环境造成了沉重的负担。
可见,已有文献对于城市化和碳排放(环境质量) 关系的研究是从城市化率或者城市规模的角度分别展开的。基于城市化率的研究为从宏观角度认识城市化对环境的影响提供了有益启示,基于城市规模的研究则为认识城市影响环境的微观机制提供了依据。然而,城市化是一个城市规模不断扩大和城市化率不断提高的相互作用过程,仅仅从城市化率或者城市规模一个角度难以完整揭示城市化过程对碳排放的影响。本文的目的是把城市化对碳排放的影响分解为城市化率和城市规模两个因素,从而更全面地认识城市化和环境的关系,并在此基础上从城市规模和城市化率相互协调的角度提出推进城市化的政策建议。
二、模型和数据
1.模型设计
城市规模和城市化率是衡量城市化进程的两个基本指标。大量研究证实,城市规模与能源消费和碳排放有密切关系,在既定的城市化水平下,城市资源过于分散或者过于集中都会导致效率损失。而城市化率是对城市化总体水平的衡量,可以反映不同规模城市对碳排放的综合影响。因此,有必要从城市规模和城市化率两个维度考察城市化和碳排放的关系。假设某个地区的总人口为p,有a 和b 两个代表性城市,规模分别为sa和sb,城市化率为u。容易理解,城市a 和b 对该地区人均碳排放量的“贡献”是城市规模及其占全国人口总量比例的函数。
模型的因变量是人均CO2排放量,用以衡量城市化对环境的影响。自变量包括城市规模和城市化率。其中,城市化率是城市人口占总人口的百分比。根据数据的可得性,采用不同规模等级的城市人口占城市总人口的百分比作为衡量城市规模的指标。本文把城市分为5 个规模等级,分别为1000 万人以上、500 万-1000 万人、100 万-500 万人、50 万-100万人、50 万人以下。除了上述自变量外,已有研究认为经济发展水平、能源利用技术、人口密度等对碳排放有重要影响,本文把上述变量作为控制变量。经济发展水平的衡量指标是人均国民收入。考虑到城市化、城市规模和人均国民收入的相关性,当仅把人均国民收入的一次项纳入模型时,可能把人均GDP和碳排放之间的曲线关系“转嫁”给城市化因素,从而无法体现城市和碳排放之间的关系。作为对比,在模型中分别对人均GDP 的一次项和二次项进行回归。技术因素用单位GDP 的CO2排放量表示。所有原始数据均以自然对数的形式纳入模型。
2.数据来源和描述
本文的数据来自联合国和世界银行数据库。样本期为1960—2009 年。其中,城市化相关数据来自联合国数据库,其他数据来自世界银行数据库。人均GDP 和人均国民收入以 年不变价格美元表示。剔除有缺失值的样本后,最终包括161 个国家的6361 个观测值。其中,高收入国家44 个,中等收入国家85 个,低收入国家32 个。
3.模型形式确定
本文使用的是面板数据,同时具有截面维度和时序维度的特征,包含了个体、时间和指标三个方向的信息。因此需要对模型设定形式进行假设检验,以确定其属于不变截距模型、变截距模型还是变系数模型。本文考察的是161 个国家的数据,各国的碳排放水平和城市化水平、城市规模都有差异,理论上选择回归模型时应体现个体差异。样本期较长(50 年),时期变更所产生的影响应予考虑。因此,构建同时含有个体和时期效应的双向效应模型是理想的选择。经F 检验,证实选择双向固定效应变截距模型是合适的。
三、结果和分析
为了比较不同因素对人均碳排放的影响,在基准模型的基础上,本文构建了不同的模型。模型①和②考察城市化率和城市规模两个因素对人均碳排放的影响;模型③和④考察城市规模对人均碳排放的影响;模型⑤和⑥考察城市化率对人均碳排放的影响。为了考察收入水平对碳排放的非线性影响,模型①③⑤含有人均国民收入的二次项和三次项;模型②④⑥中只含有人均国民收入的一次项。所用软件为Eviews 7.2,结果见表2。
1.城市规模对人均碳排放的影响
模型①和②的结果均显示,城市规模对人均碳排放有显著影响。以50 万人以下规模的城市作为参照组,500-1000 万以及1000 万人口以上规模城市占城市人口比重的回归系数均为正值, 这说明500 万人口以上规模城市的碳排放压力大于参照组; 而50-100 万以及100-500 万人口规模城市的回归系数为负值, 说明其碳排放压力小于参照组。进一步对比,人均碳排放压力最小的是100-500 万人规模城市,其次是50-100 万人规模城市,1000 万以上人口规模城市的碳排放压力最大。
对比模型①和②以及模型③和④结果发现,收入水平以一次项形式还是多次项形式纳入模型,城市规模的回归系数的符号没有变化,但是回归系数的大小发生了变化,人均收入水平以一次项进入模型时的系数的绝对值大于以三次项形式纳入的模型。其原因在于,城市规模和经济发展水平有明显关系,经济发展水平越高,城市规模也越大。当考虑经济水平对碳排放的非线性影响时,城市规模的系数反映的是城市规模本身对碳排放的净影响。因此,本文主要以有人均国民收入三次项的模型结果作为分析依据。
进一步,为了估计对环境最优的城市规模,取不同规模等级城市的均值作为城市规模的近似值。根据样本计算得到,50-100 万的城市平均规模为68.8万人,100-500 万的城市平均规模为196 万人,500-1000 万城市的平均规模为720 万人,1000 万人以上的城市的平均规模为1650 万人。规模在50 万以下城市的平均规模取25 万人。
基于模型①(考虑城市规模和城市化率两个因素)和模型③只考虑城市规模因素)的不同等级城市规模与碳排放系数的关系曲线。结果显示,三次曲线的拟合效果优于一次和二次曲线。这表明,城市规模和碳排放呈倒N 型曲线关系, 人均碳排放量最低的城市规模为300 万人,人均碳排放最高的城市规模为1300 万人左右。这与许抄军的结果接近。
2. 城市化率对人均碳排放的影响
模型①②⑤⑥的结果显示,城市化率对人均碳排放有显著影响。模型①和②同时把城市化率和城市规模纳入模型,城市化率的二次项的'回归系数是正值, 这说明城市化率和人均碳排放量的关系是U型曲线。
3.控制变量对碳排放的影响
所有模型的回归结果均显示,劳动年龄人口比重和碳排放强度与人均碳排放量都显著正相关,而人口密度与人均碳排放量显著负相关,这与已有文献是一致的。根据模型①的结果,劳动年龄人口比重和碳排放强度每变动1%, 人均碳排放量同向变动0.844%和0.936%。人口密度每变动1%,人均碳排放量反向变动0.279%。
收入水平对碳排放的影响相对复杂。在模型②④⑥中,人均国民收入的一次项与人均碳排放量显著正相关;在模型①③⑤中,人均国民收入对数的三次项系数均为负值,二次项的系数为正值,因此理论上人均碳排放和人均国民收入之间为倒N 型曲线关系。
随着人均收入的增加,人均碳排放是单调递增的。对比看,当模型中只含有人均收入的一次项时,人均收入对碳排放的影响明显大于含有三次项时的影响。上述结果说明,在非线性假设下,经济水平对环境的影响小于线性假设。这也从一个角度说明,已有文献在讨论经济发展水平和人均碳排放关系时, 有的认为二者是倒U 型曲线,有的认为是N 型曲线, 或者是其他形式的曲线,实际上都是涵盖了城市化和技术创新等多种因素的综合结果,并没有清晰地表明经济发展水平(或者消费水平)如何影响碳排放量。
四、基于碳排放约束的最优城市化路径
前面的分析表明, 城市化对碳排放的影响是城市规模和城市化率两个因素的综合效应。理论上把城市化水平控制在较低的水平对环境是有利的,但是现实中城市化还承载着经济和社会发展的多重功能,因此推进城市化仍然是一个现实的理性选择。既然城市化对环境的负面影响难以避免,如何实现城市规模和城市化水平之间的均衡,从而把城市化对环境的负面影响控制在最小程度,就具有重要的现实意义。
为了减少人均碳排放量,可行的路径是把城市规模扩大,但是其扩大程度是有上限值的,并非城市规模越大越好。换言之,在既定的城市化状态下,城市规模的扩大是有条件的。显然,由于城市规模、城市化率、总人口之间是密切相关的,因此,基于人均碳排放最小化的目标,需要在城市规模和城市化率之间寻求平衡。
五、总结和讨论
人类活动对气候变化具有重要影响,这种认识已经成为共识。然而, 对于人类最重要的活动之一——城市化影响气候变化的机制,已有研究尚存在明显不足。特别的,城市化的环境效应是城市规模扩大和城市化率提高的综合结果,仅以城市化率或者城市规模都不能完整揭示城市化过程影响环境的内在机制。基于上述背景, 本文利用近半世纪(1960—2009 年)161 个国家的面板数据,构建双向固定效应模型,把城市化对碳排放的影响分解为城市化率和城市规模两个因素,揭示了城市化过程中人口城乡分布和城市内部结构变化对环境的影响。理论上存在对环境最有利的城市规模和城市化率,基于碳排放约束的城市化路径应该实现城市规模和城市化率的相互平衡。
本文的结论具有重要的现实意义。作为发展中国家,中国的城镇化进程远未完成。中国已经明确把城镇化作为未来经济发展的主要动力之一。但是对于城镇化的发展模式,究竟是优先发展小城镇还是发展大城市,长期以来都存在较大分歧。本文的结论显示,从减少碳排放的角度,城镇化发展不能简单地说优先发展中小城镇,或者优先发展大城市,而是应该统筹考虑城市规模和城市化总体水平两个因素,这为城镇化发展提供了一个重要原则。
[摘要] 本文从当今科学技术呈现的特点和市场经济结构形成的管理模式的角度,对设计管理体系的形成做了初步的探讨,并对设计管理的概念及其要点,做了初步的归纳,以此引起企业管理层的高度重视。
[关键词] 设计管理工业设计虚拟管理结构
随着科学技术的爆炸的发展和社会分工的进一步细化,在当今工业设计中诞生出设计管理新概念。
设计本身的复杂化需要管理的介入,设计与生产、销售之间的关系需要管理来进行调节,在这样的背景之下,随着设计深入到企业的各个方面,设计与管理间的结合成为了必然,设计管理的概念应允而生。
一、设计管理概念的形成
随着科学技术的发展和社会的进一步分工,设计管理倍受国内外企业管理层的关注。
就设计管理而言,已有不少同人从不同的角度和层次对设计管理有过多种剖析,将其归纳起来,可以对设计管理做这样的概括:设计管理是引导企业整体文化形象的多维的管理程序,是企业发展策略和经营思想计划的实现,是视觉形象与技术的高度统一的载体;以开发、设计为龙头,正确调整企业的活动与组织机构,创造出越来越具体化的属于其自身的表现形式,从而逐渐形成企业技术与文化的形象。
因此,可以这样理解设计管理的概念:“根据使用者的需求,有计划有组织地进行研究与开发管理活动。
有效地积极调动设计师的开发创造性思维,把市场与消费者的认识转换在新产品中,以新的更合理、更科学的方式影响和改变人们的生活,并为企业获得最大限度的利润而进行的一系列设计策略与设计活动的管理。”
二、设计管理的特点
21世纪是一个信息化、网络化的时代,企业的发展比任何时候都需要设计管理,现代的经济战略已超出了商业和技术界线,当今的产品设计模式的运行,使企业形象和运行效率几乎关系着企业的生存。
依靠设计管理,将能按市场的节律调整生产发展和有效提高商业活动的效果。
一个倍受消费者喜爱的公司形象,将赢得消费市场的亲昵。
设计管理在创建企业形象方面呈现出以下特点:
1.设计管理主要针对企业管理和业务经营的正常运行具体化评价和运用的。
2.设计管理的目的是创造出一个清晰的,有独特个性的,有凝聚力社团形象,集中地反映出一个具有持续发展前景的,有巨大创造财富潜力的发展中的公司面貌。
3.创立一个社团形象并巩固这个形象,首先基于它的产品、信息、环境媒介的吸引力,尤其与产品设计有巨大关联。
4.合理运用社团的各方面资源,充分调动社团内外一切有利因素去完成公司的系统任务,并将这些直观的行动方案实施贯彻到底。
5.一个符合逻辑的有创造性的、灵活的管理计划可以创造出持续不断的设计发展和创造性的产品开发,以及经济方面的可行性。
6.创造一个社团形象是以文化为根据的,服从管理的和直观形象方面,经得起社会舆论的评价。
7.充分协调公司内部以及在公司和社会团体之间的沟通交往,帮助公司去对付商业界千变万化的市场现实,并激励公司向未来的成功冲击。
8.设计管理是一个新事物,它不断地更新任务及要求去经营。
它投资对任何公司来说都是有价值的、有意义的,是不可估量的无形的资产。
9.设计管理提倡的是设计和管理的一体化,将设计扩大到企业的整体。
10.在当前高新技术条件下,设计管理在企业中需建立一个虚拟管理结构,以完成整体计划的实施。
现代企业大多数都呈现出哑铃式的企业结构,开发和销售分别是哑铃的两个铃,而检测和总装工作则是哑铃的连接杆,而设计虚拟管理结构分布在企业的各个部门,同时也贯穿工作的每个阶段。
设计管理的核心是开发新产品,而对新产品开发的程序把握,管理实施就成为设计管理的具体化表达。
三、高新技术条件下设计管理模式
为适应市场需要,高新技术在各行业大量得以运用,使得21世纪的信息网络技术在设计管理体系中的应用,使得设计管理这一企业运行模式得到了充分展示。
1.高新技术条件下呈现的设计过程管理体系。
设计管理在高新技术条件下具体呈现出的设计过程管理体系称作CAID体系,这一体系的`形成主要得益于计算机及其相关技术的飞速发展。
该系统运行的目标可以帮助企业合理利用多方面的设计资源,实现标新立异的设计创新;充分利用各种新技术、新材料、新能源等,改进传统的产品设计与制造过程,利用高新技术达到产品设计制造的网络化、高效化,实现工业设计与工程设计的一体化,最终实现以人为核心,人机一体化的智能化、集成化的设计管理体系。
CAID系统的中心环节是产品设计。
产品设计的全过程又包括了设计概念、设计视觉和设计商品元素,从而使一个产品从最初的概念产生,向最终实现产品转化为商品。
在这当中最主要的手段是设计与制造的计算机化,通过合理运用计算机技术,可高效地实现产品设计这一目标。
当产品项目提出后,设计人员通过计算机进行图纸绘制,人机工程学设计数据库进行决策和定型,再利用计算机辅助市场分析得到产品的预期市场效应。
这样设计的概念得以充分实现。
设计视觉化的实现,可运用3DMAX的建立数字模型,通过快速成型仪,实现模型制作。
随着计算机的大量介入,设计过程更加灵活便捷。
在这一过程中主要运用了计算机辅助造型技术、计算机智能化技术和其他CAID高新技术。
设计的目标就是实现产品的商品化。
在传统的产品体系中,设计商品化是由制造部门来完成的,但是对于CAID系统,为了检验产品是否达到预期效应,以及便于及时对产品的改型设计,设计的商品化不可缺的成为了产品设计体系的重要组成部分。
在这一过程中,高新技术(如:快速成形技术、虚拟现实技术、多媒体技术、网络技术等)以及这些高新技术在产品设计过程的应用,使得产品从概念提升到最终商品定型的层次,较传统设计过程有了质的飞跃。
不管从产品推出时间来看,还是从产品性能上看,采用了CAID系统使企业能够在最短的时间内设计、制造出最优秀的产品,进而为企业赢得市场,并在激烈的市场竞争面前长期立于不败之地。
目前就CAID系统而言,其开发及应用方面远未达到我们所预期的效果,其中原因就是CAID系统的研发还处于起步阶段,其中有许多变数的存在有待研究,如:现代设计方法的研究;创新设计技术的研究;设计管理过程中智能化技术的研究;设计管理过程中并行工程、协调工程、全生命周期设计技术的研究;设计管理过程中人机交互技术的研究等。
2.基于互联网技术的集成化设计管理系统。
21世纪在高新技术的推动下,网络技术在设计管理中的应用越显突出。
在产品设计管理中心的统一调度下,CAID的各方面因素在通过网络相互关联,形成一个复杂而又有序的有机整体。
这也正是并行设计的一种典型模式。
在这个集团网络条件下,完全打破了传统设计体系,形成当今国际经济体制,整个设计制造体系完全处在统一调度、协同工作的有序状况下。
在各个部门的协同工作之下,企业才能顺应客户需求的变化,对市场迅速做出反应,尽快开发出适销对路的产品。
在这样的背景下,“虚拟产品开发”应运而生(虚拟产品开发称作VPD)。
VPD的基础是集成化产品与数据管理,这种集成带来的好处是产品开发过程的所有人员,都能迅速的重复使用、存取所需信息。
VPD 的目标是利用计算机仿真实验来尽可能多的取代实物原型试验,减少使用实物原型浪费的时间,工程师能在计算机上分得越多就越有利,就能更快更多的设计,从而获得更高质量的产品。
虚拟产品开发实施及产品开发过程在计算机上的本质实现,即采用计算机仿真与虚拟现实技术,在计算机上群组协同工作,通过三维模型及动画,实现产品的设计开发的本质过程,是一种通过计算机虚拟模型来模拟和预测产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题,提高产品的预测和决策水平,使得产品开发走出主要依赖于经验的狭小天地,发展到了全方位预报的新阶段。
基于虚拟企业的产品开发,产品设计的网络化、敏捷化近年来得到了各方面的广泛重视。
由于Internet的普及,以及网络技术的飞速发展,为敏捷制造技术等提供了十分有效的协同环境和技术交流的手段。
而通过Internet这个全球网络环境,使得各个制造企业相互之间能迅速进行技术合作,共享彼此的核心资源,快速设计和生产出高质量、低成本、适应市场需求的产品,使得敏捷制造真正成为可能。
基于互联网技术的集成化设计管理系统的发展趋势是从单一产品设计朝总体识别设计方向发展,建立基于网络及电子技术的综合电子交换系统,是生产从单一最后阶段管治性监控向设计生产全过程监控方向发展,从单纯的概念设计到产品销售进行全程监控,最终达到建立虚拟组织这一设计管理的核心。
四、结束语
随着我国改革开放的进一步深入,市场经济的不断完善,竞争日益剧烈。
一个有机的系统化的设计管理体系无疑将给企业带来健康发展。
针对市场运行的基本特点,探求一个健全的设计管理系统可以帮助企业协调运行,从而呈现出勃勃生机。
摘要:随着建筑行业对项目管理工作的日益重视,个别建筑企业出现了重项目管理轻建筑企业管理。
甚至有以项目管理取代企业管理的倾向。
这一问题比较复杂,既涉及相关的理论,也影响着具体工作的实施,应该给予应有的重视。
项目管理具有特定的适应范围,只有正确认识它在建筑中可以发挥效用的领域,才能保证项目管理工作健康地深入发展。
Abstract:As the construction industry pays more and more attention to management, some construction enterprise implement the model of emphasizing more construction project than construction enterprise, even has a trend that project management will take place of enterprise management.
The issue is complex and involves related theory and also affects the specific works carry out. The project management has its suitable range, only when we have the knowledge of the application filed in construction,we could guarantee project management develop deep healthy.
关键词:项目管理;企业管理;建筑企业
Key words:project management; enterprise management;construction enterprise
1项目管理与建筑企业基础工作
建筑企业的基础工作包括标准化、定额、计量、信息、责任制度和培训工作六个方面。
它是组织社会化、现代化大生产的依据,是提高建筑企业管理水平,提高建筑企业经济效益的基础。
做好建筑企业管理的基础工作是建筑企业发展的一项基本建设,在建筑企业工作中占有十分重要的地位。
有效地实行项目管理,离不开基础工作。
可视化黄浦江水环境数学模型系统设计与开发
随着信息技术的高速发展,传统的水环境数学模型与数据库技术、GIS技术、可视化编程工具紧密结合,水环境数学模型的可视化是其发展的一个重要趋势,也是开发水环境决策支持系统和水环境数学模型商业软件的'重要基础.对可视化水环境数学模型的设计框架进行了初步探讨,并结合自主开发的可视化黄浦江二维水环境数学模型系统,介绍可视化水环境数学模型的设计与开发.
作 者:尹海龙 徐祖信 Yin Hailong Xu Zuxin 作者单位:同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,92 刊 名:环境污染与防治 ISTIC PKU英文刊名:ENVIRONMENTAL POLLUTION AND CONTROL 年,卷(期): 27(1) 分类号: 关键词:水环境 数学模型 GIS 可视化 黄浦江腰椎参数测定与腰椎不稳的关系评估论文
非外伤性下腰痛患者的逐年增加,可能与腰椎不稳有关。“腰椎不稳”在1951 年被Harris 首次提出,然而至今,腰椎不稳的定义与诊治仍存在争议,临床尚无明确的检查标准。究其原因,主要是不同领域的学者从不同的研究方向赋予了不稳定完全不同的含义。针对腰椎不稳与腰椎滑脱,众说纷纭。本文将影像学上无明显腰椎位移改变,但出现明显下腰痛的临床症状的病变定义为单纯性腰椎不稳。为比,在测量腰椎不稳时只选择单纯性退行性腰椎不稳(不含滑脱)的患者,并对健康人群和患者的腰椎参数进行比较。
目前普遍接受腰椎动力位片,需患者配合做过屈过伸动作,诊断复杂不客观,给腰痛患者带来不便。因此需要寻找CT平片的静态方法。腰椎矢状面测量是公认方法,而临床并未确定前凸变化与腰椎不稳有必然联系。因此,本研究将从整体分析前凸与腰椎不稳的关系。同时,目前尚未证实退变性侧弯与腰椎退行性改变之间存在直接的相关性,因此,在冠状面选择侧凸作为参数来研究腰椎不稳。针对局部,侧重下腰椎,局部测量L4与L5相对骶骨的距离。
综上所述,本研究选择前凸指数,L4 和L5 相对骶骨的距离,冠状面腰椎侧凸指数等4 个参数,对东北地区人群的腰椎相关参数进行测量,并对腰椎不稳进行评估。
1 材料及方法
1.1 材料
实验采集样本:选择中国东北地区人群,吉林大学中日联医院放射外科的CT平片,其中包括健康成人120例(男、女性各半),患者80例(男、女性各半)。
1.2 方法
1.2.1 前凸指数取腰椎CT平片矢状面,以L3 椎体前缘中点为角的顶点,分别以T12 椎体正中矢状位后下缘最低点和骶椎正中矢状位后上缘最高点为角的终点作角,取该角为α间接反映腰椎矢状面上的前凸程度。
1.2.2 侧凸指数取腰椎CT平片冠状面,分别沿L1下缘和L5上缘为角的一条边作直角,取直角分别为∠1和∠2,用COBB 工具测得两个不相邻直角∠1与∠2之间相差的角度θ间接反映腰椎整体的侧凸程度。
1.2.3 L4/L5相对骶骨的距离取腰椎CT平片矢状面,沿骶骨前缘作直线AB,过L4前上缘最高点作直线AB的平行线CD,测量两条平行线之间的距离为d1即为L4相对骶骨的距离,同理,测得L5相对骶骨的距离为d2。
2 结果
2.1 前凸指数在单纯性腰椎不稳发生时明显增高
测量结果显示,腰椎不稳患者腰椎前凸指数比健康人更高,差异有统计学意义(P<0.05,表1)。相比于健康男性,健康女性的前凸指数更小。
2.2 侧凸指数个体差异明显
测量显示健康成人侧凸指数存在明显个体差异,30%甚至超过患者,而有些腰椎不稳的患者却没有表现出明显的侧凸指数,甚至θ=0°。
2.3 腰椎L4/L5相对骶骨距离在发生单纯性腰椎不稳时明显减小。
L4/L5 相对骶骨的距离在男女性别差异上表现更为明显,男性的d1,d2 测量值均大于女性相应的测量值。同时,当患者出现单纯性腰椎不稳时,d1/d2的测量值均小于健康男、女性的测定值,差异具有统计学意义(P<0.01)。
3 讨论
3.1 健康成人腰椎相关参数的临床诊断标准
通过测量和Matlab软件的统计学分析,得到了针对中国东北地区健康成年男性/女性的腰椎相关参数的临床诊断标准。运用统计学原理,把( xˉ -1.28S, xˉ +1.28S)作为健康成人腰椎前凸指的诊断参考区间时,既可避开健康成人与患者散点的重叠区域,减少漏诊率,同时保证80%的健康成人腰椎前凸指数α 落在该区间内。由此确定α 的诊断参考值范围:男性126.784°<α<132.304°女性126.785°<α<131.025°。d1/d2的诊断参考区间选取方法同上,得到d1的诊断参考值:男性66.693 mm
3.2 凸指数α,L4/L5 相对于骶骨的距离d1/d2 是衡量单纯性腰椎不稳/单纯性腰椎退行性改变的重要指标
当患者发生单纯性腰椎不稳时,前凸指数α 明显变大,L4/L5相对于骶骨的距离d1/d2明显变小。结合影像学观察,可推测这两种改变均与腰椎生理曲度变直有关。正常的腰椎有向前的生理前凸, 对维持脊柱的生理曲线和人体平衡、姿势起着重要的作用。从防卫角度看,腰椎曲度的改变是腰椎自身增加稳定而出现的代偿性姿势,为增加自身稳定,以腰椎前凸变小来代偿,自然伴随腰椎整体曲度的改变和前凸角度的增大。腰椎主要功能为承担轴向载荷,在生理上,L4-L5,L5-S1 承受压力最大,从流行病学数据来看,在局部腰椎退行性改变多发生在L4,L5 上。腰椎曲度变直时,下腰椎由于承重载荷最大而相对起始位置向后移动,相邻椎体因椎间盘变薄而相互靠近,由此分析L4/L5 相对于骶骨的距离都将变小。
3.3 侧凸指数θ 变化无规律,临床诊断意义不大
一般认为,当腰椎发生退行性改变时,由于腰椎受力不平衡而出现椎体左右不对称负载,过高应力作用易致侧椎间隙变窄、髓核移向对侧维持了该侧原有的椎间高度,椎间盘倾斜以及滑脱(尤其是侧向移位)等因素的影响导致椎体倾斜使得上段腰椎出现临床影像学上明显可见的.腰椎退变性侧弯,且发生率为6%~68%[。而此次测量,并不能得出健康成人或是下腰痛患者θ 的角度变化规律,测量结果也无统计学意义。
分析θ 的测量结果不理想的原因,可能为:
(1)健康成人在就诊拍CT平片时,体位没有摆正,主观的身体扭曲导致出现人为的侧凸角度,而对于下腰痛患者,在做CT平扫时,极有可能因为疼痛而改变体位。
(2)有研究证明,只有当退变腰椎侧凸模拟模型被施加800N 以上轴向载荷时,腰椎应力分布和承载特点才会发生显著变化而导致椎体倾斜。因此,当下腰痛患者的腰椎未受到足够大的应力作用(≥800 N)时,腰椎可不呈现明显可见的侧凸角度。
3.4 健康人群腰椎生理结构存在性别差异
文献中显示,男女之间存在多处生理结构的不同,包括骨骼,肌肉,内脏等等。对于腰椎而言,男女存在差别的原因可能是女性腰背肌力量较男性不发达,女性骨盆倾斜度较男性增大所引起。在测量过程中发现α与L4/L5两个指标,东北地区男性测量结果均大于东北地区女性,利用统计软件分析其男女样本数据差异有显著的统计学意义(P<0.05)。
本文运用CT平片,静态分别测量了健康人群和患者腰椎正中矢状面的前凸指数,L4 和L5 相对骶骨的距离,腰椎冠状面的侧凸指数等4 个参数,得到东北地区健康人群的腰椎相关参数。脊柱的生物力学表明,脊柱病理形态结构的出现及其定量测量是预测脊柱不稳定的客观依据,其中前凸指数α,L4/L5相对于骶骨的距离d1/d2是对诊断单纯性腰椎不稳具有临床参考价值。然而是否患者可以省略生理生化复杂检查,仅通过影像学分析对腰椎不稳进行临床诊断仍然值得商榷。
副热带高压与东亚季风指数的非线性数学模型的遗传算法参数优化
针对东亚夏季风环流演变与副热带高压活动极为复杂,动力模型难以准确建立的情况,提出用遗传算法从实际观测资料中反演重构副高指数与夏季风环流因子动力模型的方法,反演重构了东亚夏季风环流因子与副高形态指数的动力预报模型并进行了模型的预报试验.结果表明,遗传算法全局搜索和并行计算优势可客观准确和方便快捷地反演重构东亚夏季风环流因子与副高指数的动力模型,所建模型能对副高指数和夏季风环流的演变进行较为准确的预测,进而为东亚夏季风环流与副高等复杂天气指数的'动力模型建立和预测提供了新的方法途径.
作 者:张韧 洪梅 万齐林 王辉赞 余丹丹 刘科峰 ZHANG Ren HONG Mei WAN Qi-lin WANG Hui-zan YU Dan-dan LIU Ke-feng 作者单位:张韧,ZHANG Ren(解放军理工大学气象学院海洋与空间环境系,南京,211101;中国科学院大气物理研究所LASG,北京,100029;中国气象局广州热带海洋气象研究所,广州,5100801)洪梅,王辉赞,余丹丹,刘科峰,HONG Mei,WANG Hui-zan,YU Dan-dan,LIU Ke-feng(解放军理工大学气象学院海洋与空间环境系,南京,211101)
万齐林,WAN Qi-lin(中国气象局广州热带海洋气象研究所,广州,5100801)
刊 名:工程数学学报 ISTIC PKU英文刊名:CHINESE JOURNAL OF ENGINEERING MATHEMATICS 年,卷(期): 25(3) 分类号:O175.14 P433 关键词:遗传算法 东亚夏季风 副高指数 动力系统重构混凝土碳化本构关系与碳化深度数学模型的分析论文
1前言
我国开展混凝土耐久性的研究较早,七五期间,我国就开展了混凝土耐久性的系统研究,取得了一定成果。九五期间,我国开展了混凝土耐久性广泛的研究,在《混凝土结构设计规范》GB50010-2001修编时,引入了相关的章节。十一五期间,是我国混凝土耐久性研究成果最多的时期,修编出版了《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009,编制了《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476-2008,《混凝土结构耐久性评定标准》CECS220:2007《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T 193-2009 。
混凝土碳化破坏的影响因素较多,我国混凝土耐久性规范对混凝土均采用“双控”的要求,控制最低混凝土强度等级,控制最大水胶比和最小水泥用量,显然混凝土的抗碳化能力是碳化破坏的主要因素。混凝土的碳化系数是反映其抗碳化能力的主要指标,混凝土的碳化系数与硬化混凝土的力学指标立方体抗压强度fcu。有密切关系,德国在1967年提出的“Smolezyk 模型”,是较早描述这一关系的数学模型,由于硬化混凝土的碳化系数与混凝土的强度相关性很好,建立塑性混凝土的主要指标孔隙比、水泥用量与强度的关系,就可建立与碳化系数的关系,笔者根据国内奈系混凝土的使用情况研究了混凝土强度与混凝土碳化系数的关系,本文对在一研究的情况做一介绍,希望能达到“抛砖引玉”的作用。
2混凝土碳化的本构关系
2.1混凝土的孔结构和微观裂缝
混凝土的强度、渗透性和抗碳化性能取决于混凝土的孔结构,孔结构可分为凝胶孔和毛细孔。凝胶孔对混凝土无害,而毛细孔的最可儿孔径(出现几率最大的孔径)分布对混凝土的强度和抗渗性有比较大的影响,混凝土内部连通的孔隙和毛细孔通道,则是造成抗渗性降低的主要原因。
美国加州大学的MehtaPK的试验表明:孔径小于1320人孔对混凝土的抗渗性和强度将不产生影响。Metha将孔隙按孔径直径d分为4个等级:d<20nm(1 nm=“10人)的无害孔;d为20-50nm少害孔;d为50-l00nm的有害孔;d”>100nm的多害孔。
混凝土毛细孔则因水胶比和水化程度的差异,孔径变化较大,可分为少害孔、有害孔和多害孔。混凝土凝结时,随水胶比减小时,混凝土的总孔隙率减小,胶凝孔含量增多,毛细孔则减少。
减水剂是提高混凝土的抗碳化能力的最主要的因素,水胶比不同,水泥水化的晶体结构、孔结构、微观裂缝及水化程度均发生明显差异。当水胶比小于0.5时,随水胶比的变化混凝土的最可儿孔径分布明显向少害孔移动,毛细孔迅速减少,混凝土的渗透性也迅速减小。当水胶比大于0.5后,混凝土的抗渗性能迅速降低。混凝土的水胶比也影响着浆料与骨料的边界厚度,当水胶比为0.6时,浆料与骨料的边界厚度约为30um,容易形成粗大晶体和较多大孔,较大水胶比混凝土的多余水分蒸发和泌水是造成混凝土内部孔隙连通和产生毛细孔的重要原因。当水胶比为0.4时,浆料与骨料的边界厚度猛降到5um,形成较小的晶体和较少的大孔,使混凝土的`抗碳化能力提高。当水胶比大于0.42时,水泥的水化程度达到100% .
水泥水化时水化热的降温梯度是在塑性混凝土中产生微观裂缝的主要原因。根据哈尔滨工业大学的试验结果分析,当混凝土的水胶比小于0.36时,混凝土的早期白收缩会异常加大,在约束条件下混凝土的微观裂缝会增多,其抗渗能力和抗碳化性能也相对降低。
2.2国内减水剂的便用情况
笔者按国内减水剂的使用情况将“普通混凝土”划为三代,以便对混凝土的碳化本构关系进行描述,也有助于试验数据的收集整理和分类统计,以下简称为“第一代混凝土”,“第二代混凝土”,“第三代混凝土”。
第一代混凝土:约1990年前,木钙类减水剂(不掺或少掺)水灰比在0.5-0.6,一般没有掺合料,一般为30-5Omm,水调整,非泵送,水用量大,耐久性一般。第二代混凝土:约1990年后,奈系类减水剂,减水性能好,水胶比可控制在0.45左右,掺合料为粉煤灰(掺或不掺),坍落度在180mm左右,泵送,大量减少水用量,耐久性较好。第三代混凝土:约2000年后,聚羧酸类减水剂(主要用于中高强高性能混凝土),水胶比可控制在0.4左右,掺合料为粉煤灰、磨细矿粉、硅粉,坍落度在180mm左右,泵送,减水性能更好,水用量更少,耐久性更好。近年来聚羧酸类减水剂也用于中低强度混凝土。
2001年为研究混凝土的早期开裂原因,中国建筑科学研究院组织国内14个研究单位开展了相关研究,并对国内奈系混凝土的使用情况进行了调查。
3混凝土碳化数学模型的分析与研究
混凝土碳化的影响因素较多,有外部因素和内部因素。外部作用因素包括:Co2浓度、湿度、温度、应力、位置等。内部影响因素包括:用水量及水胶比、水泥用量及水泥品种、减水剂品种、掺合料品种、粗骨料及骨料的级配,拌合、浇筑振捣、养护等。
在笔者收集到的混凝土碳化深度预估模型有18个,(1)日本Nishi, 浜田岸谷学者碳化模型
(1962、1963) , (2)日本规范模型,(3)德国Smolczyk模型(1967) ,(4)中建院的多系数碳化模型(1982) ,(5)Tuutti碳化模型(1982), (6)龚洛书模型(1985), (7)山东朱安民碳化模型(1985), (8)西安张令茂(1990), (8)上海黄士元碳化模型(1991) , (10)希腊Papadakis碳化模型(1991,2000) , (11)邸小坛两个碳化模型(1994),(12)Lesahe de contenay模型(1995), (13)张誉模型(1996), (14)上海刘亚芹(1997),(15)牛荻涛碳化预测随机模型(1999) (16)CEB TGV, 1+2碳化模型(2000), (17)南京吴绍章模型(2000), (18)张海燕模型(2006)。18种碳化深度数学模型基本上反映混凝土碳化的影响因素。
碳化深度数学模型基本可分为以下几个类型:(1)基于扩散理论,有张誉模型、刘亚芹模型;(2)基于物理-化学反应,有Tuutti模型、希腊Papadakis模型、CEB TG V,1+2模型;(3)基于实验室的多系数模型,塑性混凝土碳化数学模型白变量为W/C或W/C+C0(4)其他的为基于工程观察的多系数模型,硬化混凝土碳化数学模型白变量为fcu.
笔者根据混凝土碳化的本构关系对这些数学模型的主要白变量进行了初步研究。
3.1碳化系数K与塑性混凝土W/C,C的关系
多数混凝土碳化数学模型将塑性混凝土的水胶比作为碳化数学模型的第一白变量,这与水胶比对硬化混凝土的孔结构的影响有关:当混凝土的水胶比大于0.5时,混凝土的有害孔隙明显增多,混凝土的抗渗能力大大下降,即混凝土的抗碳化能力明显下降。笔者认为:对水胶比大于0.5的混凝土,水胶比作为碳化数学模型的“单白变量”,能较好反映混凝土的碳化情况混凝土。对水胶比小于0.5的混凝土,水胶比作为碳化数学模型的单一白变量,则不能反映混凝土的碳化情况,采用奈系高效减水剂的混凝土抗压等级从C20上升到C50,混凝土的用水量只从190Kg降到182Kg,水的用量变化很小,强度等级提高基本只与胶凝材料的用量有主要关系,因此,应当用有水泥用量的“双白变量模型”或“多白变量模型”来描述塑性混凝土碳化的本构关系。
4“胡苏模型”的建立与验证
在笔者收集的十八种混凝土碳化深度数学模型中,同济大学的“张誉模型”是基于Fick第一定律最好的数学解析模型,但其不适用于“低湿度”条件。在分析“张誉模型”的这个问题时,发现是在引用希腊学者Papadakisde有效扩散系数De时造成的。
张海燕模型提供了不同湿度条件下的快速碳化湿度模型,当湿度从40%增大到80%时,碳化深度逐步减小,但笔者认为该湿度模型也不准确,CECS220:2007提供了一个偏峰的最大二乘法模型,其最大峰值对应的湿度为60%,牛荻涛湿度模型的最大峰值对应的湿度为50% , Papadakisde的试验结果。相同条件下,湿度45%, 55%的碳化深度比湿度35%, 70%的碳化深度大3-4mm,这符合湿度对混凝土碳化影响的本构关系,即湿度为0%时没有电解液,不会发生碳化化学反应,湿度为100%时,CO2气体基本无法渗入,碳化化学反应极慢。
在对比几种湿度模型的关系后,笔者采用“略偏峰的微瘦的”一元二次方程湿度模型对“张誉模型”简单修改,很轻易的解决了“张誉模型”不适用于“低湿度”条件的问题。
笔者将这一混凝土碳化数学模型称为“胡苏配合比模型”。与Papadakis的试验结果的误差。其绝对误差为1.1 mm,相对误差小于5%,验算结果与试验结果基本一致。
Papadakis的碳化试验是在试块90d水养护条件下进行的,混凝土的水化程度高,避免了混凝土早期复杂反应的过程带来的误差,即使5d的碳化也能反映混凝土的碳化本构关系。因此,笔者建议:(1)碳化试验应在混凝土“水养护”90d充分水化进行,(2)现在的快速碳化试验箱应加装“白动湿度调控仪器系统”,用不同湿度的快速碳化试验结果建立更好。的碳化湿度模型,(3)碳化试验采用40%-60%的C02体积浓度,碳化时问为Sd-10d的试验时间进行。建议快速碳化试验开展这一方面的研究
5结论与建议
1.混凝土碳化的影响因素较多,有外部因素和内部因素。混凝土的碳化速率取决于混凝土的孔隙结果和微观裂缝,其碳化速度是由孔隙中二氧化碳的化学反应和和微观裂缝的渗透性综合决定的。
2.本文提出的“胡苏模型”有一定的实用价值,尚需进一步的数学推导和工程验证。碳化深度的数学模型建立时,外因应以湿度为第一自变量,内因应以水胶比为第一自变量,混凝土碳化深度数学模型应采用多参数的综合模型。
3.现有的快速碳化试验方法与现代混凝土的本构关系不适应,建议快速碳化试验在胶凝材料充分水化后、在混凝土试块标养90d后进行,快速碳化试验应设置精确的“湿度自动调控系统”,湿度控制由70%降到最不利湿度50%左右。在快速碳化试验时,应“增加一组”同条件立方体试块在快速碳化试验结束后进行混凝土抗压强度试验,以便检查快速碳化试验的碳化系数变化和误差情况。
★ 等量关系教学设计