基于层次分析法的绿色高性能混凝土质量评价.pdf

广东建材2023年第8期0 引言在实现“双碳”战略目标的时代背景下，建筑业面向信息化、数字化和智能化转型，绿色建筑成为助推新型智慧城市高质量发展建设的驱动力。混凝土是建筑工程领域中一种重要的结构材料，原材料丰富、耐久性好、调节性强，已广泛应用于各种建筑结构中。绿色高性能混凝土（GHPC）采用高性能绿色材料与多元复合工艺制备，减少了水泥的用量，相比传统混凝土具有更高的耐久性、稳定性和抗裂性，利用绿色再生材料节约资源，极大地发挥了高性能优势，实现了工程建设与生态环境保护的可持续发展1-4。现阶段，高性能混凝土在建筑、铁路、公路和水利等领域得到了长足的发展并取得了丰富的应用成果，在提高工程质量的同时在原材料选择、配合比设计与施工工艺等质量方面也面临诸多亟待解决的问题。为保障绿色高性能混凝土的质量与应用，国内诸多学者针对绿色高性能混凝土质量控制进行了大量研究，如刘辉宇等5基于深度卷积神经网络模型和数字图像处理技术对下料区域和堆料区域的混凝土质量进行检测，混凝土质量检测准确率达72.23%；胡辉等6研究了超细粉煤灰参合料对高强度混凝土质量性能的影响，结果表明单掺和复掺均能有效提高混凝土坍落度和扩展度、降低塑性黏度等特性；孟庆森7从混凝土原材料选择、配合比设计与现场浇筑养护等方面探析了高强混凝土在建筑工程施工过程中的质量控制措施，为提高高强混凝土的施工质量提供参考。经研究表明，质量控制与管理是高性能混凝土技术在工程建设中施工应用的主要研究内容，对绿色高性能混凝土开展科学客观地质量评价，确定影响质量主控因素，制定相应的质量控制与管理措施，可以有效地缩短项目周期，降低项目成本，高效率、高质量的提高整个工程项目的安全性和效益性。本文以甘肃省白银市某化工建设项目绿色高性能混凝土应用为例，从原材料质量、配合比质量与施工工艺质量三个方面系统分析了影响绿色高性能混凝土质量控制的因素，建立了质量控制因素评价指标体系，并基于层次分析法开展了绿色高性能混凝土质量质量控制因素的重要程度分析评价。以期为绿色高性能混凝土质量控制与综合管理提供科学参考。1 研究方法与原理层次分析法（AHP）是20世纪70年代初由美国运筹学家Thomas L.Saaty提出，主要原理是将根据最终达到的总目标，将其分解为不同的组成因素，构建多层次的分析结构模型，进一步确定每个因素相对于总目标的重要程度8-10。其基本计算步骤如下：根据总目标的特点建立层次结构模型；构建判断矩阵M；M=a11a1na1nann基于层次分析法的绿色高性能混凝土质量评价郭 栋1黄立鑫2*（1 甘肃工程建设监理有限公司;2 兰州信息科技学院）【摘要】针对建筑工程项目绿色高性能混凝土应用过程中质量控制因素多、管理难度大等问题，以甘肃省白银市某化工建设项目为例，从原材料质量、配合比质量和施工工艺质量三个方面选取了12个常见的影响混凝土质量因素建立了质量评价指标体系，运用层次分析法开展了绿色高性能混凝土质量评价研究。结果表明：施工工艺质量对绿色高性能混凝土质量影响程度最大；浇筑振捣、水泥与水胶比是影响绿色高性能混凝土质量的主控因素。【关键词】高性能混凝土；层次分析法；质量评价；建筑工程质量控制与检测-51广东建材2023年第8期计算指标因素权重；i=i=1naijn,ij=1,2,3n计算最大特征根max；max=i=1nMini一致性检验。检验参数用CI表示，计算公式如（4）所示；在实际应用中一般计算CR进行定量评价CI的精度，计算公式如（5）所示。一般来说，CR0.10，表示判断矩阵通过一致性检验。CI=maxnn1CR=CIRI公式（5）中RI为随机一致性指标，其值随阶数n变化而不同，RI取值结果如表1所示。2 工程案例分析2.1项目概况该化工建设项目位于甘肃省白银市境内，建设区域属于温带干旱半干旱气候，每年均气温8.9，每年均降水量240mm。项目设计生产规模为年产230万吨合成氨、235万吨尿素、10万吨甲醇及5万吨液体二氧化碳等相关衍生品。公用工程设施为3台410吨/时循环流化床锅炉、循环水与污水处理等，结构物基础工程设计混凝土强度等级为C40，抗渗等级为W6，同时要求具有较高的抗腐蚀性与抗冻性。2.2建立质量评价指标体系通常为了减少数据冗余和提高评价精度，筛选评价指标因素要遵循具有科学性、代表性与独立性等原则。在工程项目绿色高性能混凝土应用中影响质量控制因素具有多源性、复杂性和综合性，不同项目的差异性会使得影响质量因素也迥然不同。依据评价指标选取的原则，结合国内外学者在混凝土质量评价研究中最常选用的指标因素以及工程项目的实际情况，本研究从原材料质量、配合比质量与施工工艺质量三个方面选取了12个指标因素，分别是水泥、添加剂、粗骨料、细骨料、水胶比、含砂率、骨料级配、试验误差、搅拌制备、现场运输、浇筑振捣和保温养护用于建立绿色高性能混凝土质量评价指标体系。如图 1所示。2.3项目安全风险评价2.3.1建立层次结构模型将工程项目绿色高性能混凝土质量评价作为目标层，将原材料质量、配合比质量和施工工艺质量作为质量评价的准则层，将水泥等12个指标因素作为质量评价的因素层建立层次结构模型。2.3.2构造判断矩阵分别从建设单位、设计单位、监理单位和施工单位中邀请20位资深专家进行调研咨询，依据专业知识分别对12个质量因素进行评分，依据数理统计方法对原始评分数据进行分析处理得到各层次结构的判断矩阵，如表2表5所示。表1 RI系数n12345678910RI000.580.901.121.241.321.411.451.49图1 绿色高性能混凝土质量评价指标体系图A1A2A3A1122A21/212A31/21/21表2 准则层判断矩阵注：A1原材料质量、A2配合比质量、A3施工工艺质量。质量控制与检测-52广东建材2023年第8期2.3.3计算指标因素权重与一致性检验依据公式（2）计算该工程项目绿色高性能混凝土质量评价中选择的12个指标因素的权重，依据公式（3）、（4）和（5）计算最大特征根值max和一致性检验参数CI进行质量指标因素检验，计算结果如表6所示。2.3.4评价结果与分析根据表6可知，原材料质量、配合比质量和施工工艺质量的判断矩阵均通过了一致性检验。施工工艺质量对整个工程项目绿色高性能混凝土质量影响程度最大，权重为0.493，其次是配合比质量和原材料质量，权重分别为 0.311和 0.196；在 12个质量评价因素中，施工工艺质量方面的浇筑振捣质量因素重要程度最高，权重为 0.148；原材料质量方面的水泥质量因素权重为0.139；配合比质量方面的水胶比质量因素权重为0.126，上述三个质量因素在整个因素层中权重占比最大，是影响整个工程项目绿色高性能混凝土质量的主控因素。3 结论本文以甘肃省白银市某化工建设项目绿色高性能混凝土应用为例，结合项目环境条件特征，运用层次分析法开展了绿色高性能混凝土质量评价研究，得到以下结论：施工工艺质量对整个工程项目绿色高性能混凝土质量影响程度最大，配合比质量和原材料质量次之；浇筑振捣、水泥与水胶比三个指标因素是影响该项目绿色高性能混凝土质量的主控因素。因此，在项目实施过程中需要采取相应的质量管控措施提高绿色高性能混凝土的质量，以促进工程项目高效率、高质量的发展。【参考文献】1 穆艳娟,王建飞,彭军芝.绿色建筑发展新阶段背景下的本土化技术应用探讨-以福建为例J.建筑节能(中英文),2022,50(11):43-46.2 Reimer Watts Kai,Abel Esther,Coulombe Simon,et,al.Co-creatingculturesofsustainabilityandco-imagining the teaching green building:the useof a participatory Photovoice process in a HPGBcontextJ.Sustainable Earth,2022,5(1).3 Sivakumaresa Chockalingam Lakshmi Narayanan,RymondNinijaMerina.StrengthandDurabilityCharacteristics of Coir,Kenaf and PolypropyleneFibersReinforcedHighPerformanceConcreteJ.Journal of Natural Fibers,2022,19(13):6692-6700.4 马恺泽,马煜东,邢国华,等.配筋超高性能混凝土梁受剪x1x2x3x4x111/21/21/3x2211/31/2x32311/2x43221表3 原材料质量判断矩阵注：x1水泥、x2添加剂、x3粗骨料、x4细骨料。y1y2y3y4y111/21/21/2y22132y321/311/3y421/231表4 配合比质量判断矩阵注：y1水胶比、y2含砂率、y3骨料级配、y4试验误差。z1z2z3z4z111/221/4z22132z31/21/311/3z441/231表5 施工工艺质量判断矩阵注：z1搅拌制备、z2现场运输、z3浇筑振捣、z4保温养护。准则层A1A2A3z0.1960.3110.493因素层x1x2x3x4y1y2y3y4z1z2z3z4y0.4160.2940.1700.1200.3790.1210.3280.1710.3040.1160.4440.1370.1390.0980.0570.0400.1260.0400.1090.0570.1010.0390.1480.046max4.1644.2154.220CR0.0600.0790.082表6 质量指标因素权重与一致性检验结果质量控制与检测(下转第42页)-53广东建材2023年第8期电流或者极化电流密度关系的曲线，包括阳极极化曲线和阴极极化曲线。两条曲线的交线位置为该体系的腐蚀电位，原则上是和开路电位的数值一致，两条曲线斜率的交点为该体系的腐蚀电流。从该曲线中可得到金属腐蚀状况相关的信息，如腐蚀速度的确定，体系的腐蚀机理以及该体系的腐蚀控制步骤等。由于不同电化学腐蚀体系的控制步骤不同，所以每一个体系都有其特定的极化曲线形状和变化规律。钢筋混凝土界面区是一个非常复杂的过渡区，包括C-S-H凝胶层，氢氧化钙沉积层，钢筋钝化膜层，锈蚀产物层，局部水层和局部孔隙缺陷等，综合分析起来较为困难。目前通过阻抗测试间接反映了钢筋混凝土界面区的电化学性质，但在分析阻抗数据前，必须选择符合所测体系的等效电路图，国内外学者已探索出多个适用于钢筋混凝土体系的等效电路图。但是由于体系不同，针对性说明的问题不同，所以所选用的等效电路也都不尽相同。4 结论与展望目前，对于钢筋的腐蚀机理研究仍处于探索阶段，混凝土内部结构及化学组分较为复杂，腐蚀的影响腐蚀的因素较多。虽然在一定程度上区分了腐蚀类型如点腐蚀、局部腐蚀等，但是并未明确阐述是哪些因素所导致的。钢筋在混凝土中钝化膜形成理论尚未清晰。目前主要以成相膜理论和吸附理论为主，两种理论虽都能接受部分实验现象，但是又存在很多不足之处。金属钝化膜不仅具有成相膜结构，同时也具有单分子层的吸附膜，但是具体的成膜条件尚未清楚，因此钝化成膜理论有待学术界深入研究。钢筋混凝土腐蚀电化学检测相比早期的称重法取得极大的突破，能够在不破坏混凝土结构的基础上获得钢筋内部腐蚀的情况。但是该种方法虽然能检测到钢筋腐蚀进程，但是不能反映混凝土内部结构及腐蚀原因。交流阻抗谱法通过电阻元件模拟出混凝土内部结构的电路模拟，可以同时检测出包括孔溶液、混凝土与钢筋结合层以及腐蚀产物的电阻等，虽然暂时无法分析引气腐蚀的原因及腐蚀类型，但是该种方法相比极化曲线法和开路电位法更为精密准确，具有较大的研究空间及价值。【参考文献】1 高亚丽.新型混凝土材料在土木工程领域的应用探究J.建筑与预算,2022(01):7-9.2 姜宏达,张纪刚等.硼酸腐蚀对钢筋混凝土力学性能影响的试验研究J青岛理工大学学报,2019,40(06):16-22.3 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张晋芳,余隆丽,周郅炅,等.基于层次分析法的超高层建筑结构选型J.建筑结构,2021,51(S1):358-362.作者简介郭栋（1988-），男，工程师，本科，研究方向：建筑工程咨询与管理.通讯作者黄立鑫（1994-），男，工程师，硕士，研究方向：3S技术及应用研究.质量控制与检测(上接第53页)-42