快速简化权重成熟度法预测混凝土抗压强度.pdf

2 0 1 5年 第 1 2 期 ( 总 第 3 1 4 期) Nu mb e r 1 2 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 1 4 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACTI CAL TE CHN0LOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 1 2 0 3 8 快速简化权重成熟度法预测混凝土抗压强度 郭时安 ， 罗启灵 ，王卫仑。 。隋莉莉。 ( 1 深圳市交通运输委员会， 广东 深圳 5 1 8 0 4 0 ； 2 深圳大学 土木工程学院， 广东省滨海土木工程耐久性重点实验室， 深圳市土木工程耐久性重点实验室， 广东 深圳 5 1 8 0 6 0 ) 摘要： 在简化权重成熟度法的基础上改进成快速简化权重成熟度法， 仅需 3 d即可准确预测混凝土 2 1 d龄期内的早期抗压强 度， 9 2 6 的( 预测值， 实测值 ) 在 0 9 - 1 1的范围内 ， ( 预测值 实测值) 的均值为O 9 9 ， 变异系数为 7 7 。 关键词： 简化权重成熟度法； 快速； 混凝土早期抗压强度 中图分类号： T U 5 2 8 0 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 2 0 1 4 5 - 0 3 Ac c e l e r a t e d t e s t me t h o d i n p r e d i c t i o n o f t h e e a r lya g e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h b a s e d on t he si m pl i f i e d we i gh t ed ma t ur i t y met hod GU O S h i a n ， LU O Qi l i n g。 ， WANG We fl u n ， S U I L i l i ( 1 T r a n s p o r t c o mmi s s i o n o 11 S h e n z h e n mu n i c i p a l i t y ， S h e n z h e n 5 1 8 0 4 0， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g， Gu a n g d o n g P r o v i n c i a l Ke y La b o r a t o r y o f Du r a b i l i t y f o r M a r i n e Ci v i l Eng i n e e ring， S h e n z h e n Du r a b i l i t y Ce nt e r fo r Ci v i l E n g i n e e r i n g， S h e n z h e n Un i v e r s i t y ， S h e n z h e n 5 1 8 0 6 0， C h i n a ) Abs t r ac t ： A n e w a c c e l e r a t e d t e s t me t ho d t h a t b a s e d o n s i mp l i fie d me t h o d o f the we i g h t e d ma t u r i t y i s d e v e l o p e d t o p r e d i c t the e a r l y a g e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h of the c o n c r e t e s i n 3 d a ys Th e r e s u l t s s h o w t h e n e w me tho d C a l l a c c u r a t e l y p r e di c t c o n c r e t e s e n g t h， wh i c h ( p r e d i c t e d v a l u e ) ( me a s u r e d s l x e n g t h ) i s 9 2 6 i n t h e r a n g e o f0 9 t o 1 1 ， the me a n i s 0 9 9 a n d th e C OV i s 7 7 Ke y wor ds： s i mp l i fie d me t h o d o f t h e we i g h t e d ma tur i t y； a c c e l e r a t e d； e a r l ya g e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f the c o n c r e t e s 简化权重成熟度法基于荷兰权重成熟度法 ， 为推广方 便 ， 紧密结合国内的标准和设备， 进行了合理简化和改进。 在前期研究中， 应用该方法预测水泥混凝土早期抗压强度 准确性高 。 但简化成熟度法存在不足之处 ， 如先需要 2 1 天的较长时问建立强度预测曲线 才能现场应用 ， 预测准确 性受 同一配合 比的预拌 混凝土实 际生产 中水灰 比波动 的 影响等 。 本研究对简化成熟度法改进成快速简化权重成熟 度法 ， 结合深圳港 西部港 区疏港道路工 程 ， 通 过应用该 方 法预测混凝土早期强度 的准确性 ， 验证快速简化法的有 效 性 1 快速 简化权重成熟度 法 简化 权 重 成 熟 度 法 结 合 国 内 现 有 的标 准 ， 采 用 1 0 0 mm立方体试块 ， 体积 比较 小 ， 成 型工作量 小 ； 利用 现 有的设备 ， 不用增加新投资 ； 无需实测硬化温度 ， 直接按 国 外资料确定胶凝材料 c值 ， 可利用现有 的历史数 据 ， 如预 拌混凝土的质量 控制数据 、 施工 中的混凝 土温度记 录等 ， 简单位立方米便 。 主要方法流程包括 ： ( 1 ) 成型 5组共 1 5块 1 0 0 1 T l l n立方体试块 ， 记录加水 时间、 成型时间和温度， 其中2组 5 5湿热养护在7 2 h内 的 6个不 同龄期进行抗压试验。 另外 3组 2 0喷雾养护， 分别在 1 、 3 、 5 、 7 、 1 0 、 1 4 、 2 1 d进行抗 压试验。 试 块 中心点 温度无需实 际测量 。 ( 2 ) 根据混凝土 中的硅酸盐水泥 P I占总胶凝材料的 质量百分数 ， 确定水泥的 C值 ； 质量百分数大 于 6 5 时 ， c 值为 1 3 ； 5 0 一 6 4 时， c值为 1 4 ； 3 5 4 9 时， c值为 1 5； 2 0 3 4 时 ， C值为 1 6。 ( 3 ) 确定 C值后 ， 根据不 同龄期和养护温度计 算权重 成熟度 ， 进行 回归分析 ， 建立混凝土强度预测公式。 ( 4 ) 强度预测公式建立后 ， 根据其应用及混凝 土标 准 差确定安全值 ， 得到校正后的公 式。 只要实测现场 结构混 凝土 的温度 ， 根据某龄期 内的温度历史 ， 计算权重成熟度 ， 代人预测公式 即可预测该龄期 的混凝土抗压强度 。 为克服简化权重成熟度法存在的建立 曲线周期长 、 水 灰比波动影 响准确性才问题 ， 缩短建立强度 预测 曲线 的时 问， 快速简化权重成熟度法在现场浇筑的同时， 制作 2组 1 0 0 mm 的试块 ， 不用密封带模放置在 J C T 7 3 8 -2 0 0 4 ( 水 泥强度快速检验方法 的湿热养护箱 中， 记录开始温度 ， 试块中心点温度无需实际测量 ， 在 1 5 h内等速加热维持 在( 5 5 2 ) ， 相对湿 度 9 0 以上 ， 3 d内进 行 5 个 不 同龄 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 3 0 1 基 金项 目： 深圳港西部港区疏港道路工程混凝土结 构全寿命保 障的对策研究 ( s z c g 2 0 0 8 0 0 6 2 3 6 ) 1 45 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 期的抗压强度试验 ， 建立抗 压强度预测 曲线 ， 预测 3 d后 的混凝土各龄期 的强度 。 与简化权重成熟法相比 ， 快速简化法更改的部分是步 骤( 1 ) 只成型2组的立方体试块， 只在湿热养护条件下养 2 原材料 与配合 比 结合深圳交通局项 目“ 深圳港西部港 区疏港道路工程 混凝土结构全 寿命 保障 的对 策研 究” ( s z c g 2 0 0 8 0 0 6 2 3 6 ) ， 护 ， 取消 2 0标准养护的 3 组混凝土 1 0 0 i n i n立方体试块。 混凝土配合 比如表 1 所示 ， 昆 凝土主要原材料性能如下 表 1 混凝土配合比 ( 1 ) 水泥 广州珠江 “ 粤 秀”P 4 2 5 R级 水泥 ， 3 d抗 压 强度 3 6 7 l P a ， 2 8 d 抗压强度6 1 6 MP a ， 初凝8 5 m i n ， 初凝1 2 9 m i n 。 ( 2 ) 粉煤灰 细度 7 0 ， 需水 量 比 9 5 ， 烧矢量 1 7 5 ， 三氧 化硫 0 8 ， 游离氧化钙 0 4 ， 含水量 0 1 。 ( 3 ) 碎石 粒级 5 2 0 mm， 含泥量 1 6 ， 表观密度 2 6 7 0 k g m ， 泥块含量 O 3 ， 堆积密度 1 5 0 0 k g m 。 ( 4 ) 砂 细度模数为 2 8 ， 中砂 ， 含 泥量为 0 6 ， 表 观密度 为 2 6 3 0 k g m ， 泥块含量 0 2 ， 堆积密度 1 5 0 0 m。 。 3试 验 结果 混凝土配合比所用的广州珠江“ 粤秀” 牌 P I I 4 2 5 R 硅酸盐水泥 ， 其硅酸盐水泥 占水泥总质量百分数为 9 5 ， 各混凝土配合比均掺加了粉煤灰 ， 硅酸盐水泥最小含量为 7 2 ， 确定 C值均为 1 3 。 按快速 简化权 重成熟度法 ， 根据 ( 5 5 2 ) 湿热养护抗压 试验 龄期计算权 重成 熟度 ， 与对 应的抗压强度进行 回归分析 ， 建立强度预测公式 。 在制作预测 曲线的试块 同时 ， 成型 6组 1 0 0 m l T l 的试 块， 2 0标准养护和同条件养护各 3组， 在不同龄期实测 抗压强度 。 2 0标准养护下 的试块无需实测温度数据 ， 按 2 0和龄期计算权重成熟度； 同条件养护下的其中1 个试 块采用温度记 录仪实测 中心点温度 ， 根据不 同龄期 内的温 度记录计算的权重成熟度； 分别代入强度预测公式计算强 度预测值 ， 并与相 同龄期的实测抗压强度进行 比较 ， 验证 预测的准确性。 1 屯 3 建立 的强度预测公式如图 1 3 所示 ： 1 3 混凝土强度预测公式对标准养护条件下 预测值 与实测值 比较如 图4 6所示 ： 1 4 6 权 重成熟 度的对 数l g M 图 1 1 配合 比强度 预测公 式 山 魁 疆 出 权重成熟度的对数l g M 图2 2 配合比强度预测公式 权重成熟度的对数l g M 图 3 3 配合 比强度 预测公 式 龄期 ， d 图 4 1 配合比混凝土的标准养护下预测值与实测值对 比 龄期 d 图 5 2 配合比混凝土的标准养护下预测值与实测值对 E 1 5 3 混凝土同养护条件温度记录和权重成 熟度如 图 7 9所示 ： 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 龄期 d 图 6 3 配合比混凝土的标准养护下预测值与实测值对比 3 2 2 l 赠 1 对数随龄期变化图 。 2 4 2J 6 i J ； 2 3 I i 3 6 3 4 c j 5 2 ； 5 i 2 o 龄 期 h 图8 2 配合比混凝土同条件养护下温度和权重成熟度的 对数随龄期变化图 3 3 2 芝2 l 1 3 5 糖 2 0藤 ， 。 2 4 7 2 l 23 4 6 l ； 6 l 6 。 援5 。 5 0 0 4 耆 7 2 龄期 h 图9 3 配合比混凝土同条件养护下温度和权重成熟度的 对数 随龄 期变 化 图 1 L 3 混凝土强度预测公式对 同条件 养护条件下预测 值与实测值 比较如图 1 0 1 2所示 ： 龄期 d 图 1 0 1 配合比混凝土的同条件养护下预测值与实测值对 比 龄期， d 图 1 1 2 配合 比混凝土的同条件养护下预测值与实测值对比 羔 蹬 龄 期 d 图 1 2 3 配合比混凝土的同条件养护下预测值与实测值对 比 对所有 粉 煤灰 混凝 土 的快 速简 化权 重成 熟度 法 的 2 1 d 龄期内( 预测值 实测值 ) 进行统计分析， ( 预测值 实 测值) 的均值为 0 9 9 、 标准差为 0 0 7 6 、 变异系数为7 7 。 统计 ( 预测值 实测值 ) 不 同值频次 ， 如表 2所示 ， 绘制直方 图如图 1 3所示 ， 并用光滑的曲线拟合如图 1 4所示 ， 其近 表 2( 预测值 实测 值 ) 频次 统计 预测值 实测值 图 1 3( 预测值， 实测值 ) 频次直方图 预测值 实测值 图 1 4 ( 预测值 实测值) 频次拟合的曲线 下转第 1 5 0页 1 4 7 8 7 6 5 4 3 2 1 B d 暑、 嘿 靛 蛊 蘸餐 _室 5 O 5 O 5 0 5 O 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 6水 泥适 应 性 D S复合外加剂有着与聚羧酸外加剂一样 良好的水泥 适应性 ， 针对不 同水 泥的特点 ， 合理 调整 D S中各 成分 比 例 ， 就可以使混凝土 的工作指标如坍损 ， 流动性 ， 初终凝时 间达到最佳组合 ， 青岛地 区常用 的几种水泥 ， 尽 管他们 的 标准稠度不同 ， 初终凝 时间各异 ， 但经 过调整 D S的化学 成分 ， 混凝土都能达到理想的性能 。 见表 6 。 5 7 初 终凝时 间的调整 用 D S复合外加 剂配制 的混凝土 ， 一般 来说 ， 其 初终 凝时间是在工程施工许可的范围内， 一些 工程对混凝土初 表 6不 同水泥 试验 终凝时间有着特殊 的要求 ， 而 D S经过适 当调整 ， 完全可 以适应这种要 求 ， 因此 ， D S拓宽 了单一 减水 剂的应 用范 围 ， 即使在冬季 ， 终凝时间也可在 8 2 0 h内调整 。 5 8 混凝土的耐久性抗 渗性 影响混凝土抗渗能力 的因素很 多 ， 如水灰 比， 骨料粒 径 ， 水泥品种和施 工管理水平等 ， 凡是能使混凝土 结构致 密 ， 贯穿孔数量少 的措施都能提高混凝 土的抗渗性 。 掺 D 剂复合外加剂 的混凝土流动性好 ， 黏 聚性好 ， 混凝 土结构 容易致密 ， 从表 7以看 出， 掺 D剂混凝土的实测密度较普 通混凝土大 ， 说明其混凝土结构较致密 ， 成 型混凝 土抗渗 试块 ， 按 G B J 8 5 1 0 7进行试验 ， 在水压为 0 8 MP a 下 ， 测 量试块渗水高度， 如表8 。 表 8 可看出， 掺 D剂混凝土渗水 平均高度均低于普通混凝土 ， 说 明掺 D剂混凝土有 良好 的 抗渗性 表 7 混凝土表观密度 k g m 上接第 1 4 7页 似正态分 布 ， 数据 分布 比较集 中， 9 2 6 的 ( 预测值 实测 值 ) 在 0 9 1 1的范 围内。 曲线 比较瘦高 。 可见快速简化权 重成熟度法建立 的混凝土抗压强度预测公式 ， 比较准确地 预测 2 1 d龄期内的混凝土强度。 4结 论 ( 1 ) 快速简化权重 成熟度法预测 2 O 标准养护 和同 条件养护下 2 1 d龄期 内的混凝土抗 压强度 ， 与实 测强度 进行对比， 9 2 6 的 ( 预测值 实测值 ) 在 0 91 1的范 围 内， ( 预测值 实测值 ) 的均值为 0 9 9 、 变异系数为 7 7 ， 预 测准确性高。 ( 2 ) 快速简化权重成熟度法与简化简化权重成熟度法 相 比， 仅需 3 d 就可预测混凝土的 2 1 d龄期 内早期抗压强 度 ， 缩短 了建立 预测公式 的时 间 ， 成型试 块 2组 ， 试验 量 1 5 0 6 对水泥的一点建议 目前 ， 大多数 品种 的水泥都搀 加 了大量 的矿物 掺合 料 ， 这些矿物掺合料会使水泥 的初终凝 时间延 长 ， 2 8 d抗 压抗折强度降低， 为使水泥上述指标符合 G B 1 7 5 1 9 9 9 的要求 ， 不少厂家在水泥 中添加早强( 如三乙醇胺) 和促凝 ( 如芒硝 ) 成分 ， 这表现在大多数水泥的标准稠度都较高 ， 尽管水泥都符合 国家标准 ， 但在配制预拌混凝 土时 ， 往往 出现水泥与外 加剂难 以适应 的现象， 控制坍落度损失 与适 中的初终凝时 问两者常常难 以兼顾。 对此 ， 笔者建议 ， 水泥 不掺加促凝组分适当放宽水泥的初终凝时间， 混凝土的初终 凝时间由外加剂来实现 ， 用 D剂调整混凝土 的初终凝 时间 要容易简便 的多， 水泥和外加剂成本都可以降低 ， 两全其美。 7 结 论 ( 1 ) D剂复合外加剂配制的混凝土有较小的坍落度损 失 ， 流动性可保持 2 h以上 ， 适 中的黏 聚性 ， 混凝土总体工 作性能优 良。 特别适合大城市长距离运输混凝土 。 ( 2 ) D剂复合外加剂配制的混凝土 ， 使用石粉砂的含量 可高达 8 0 - 9 0 ， 而流动性 、 和易性、 黏聚性指标不受影响。 第一作者： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 张代立( 1 9 6 3一) ， 男 ， 高级工程师 ， 研究方向： 混凝土 工作性能， 耐久性的研究。 青岛市杭州路 1 7 3 号( 2 6 6 0 3 1 ) 1 3 3 5 6 8 5 5 02 2 小 ， 现场取样更具代表 性 ， 避 免水灰 比波动对 预测准确性 影响 ， 可应用于施工现场结构混凝土早期 2 1 d 龄期 内的强 度预测 。 参考文献 ： 1 罗启灵， 邢锋， 韩宁旭 ， 等 简化权重成熟度法预测混凝土早期 强度F J 3 混凝土， 2 0 1 0 ( 5 ) ： 3 9 4 2 E 2 3罗启灵， 邢锋， 韩宁旭， 等 权重成熟度法的合理简t -b E J 混凝 土 ， 2 0 1 0 ( 4 ) ： 3 4 3 6 3 水泥强度快速检验方法 ： J C T 7 3 8 -2 0 0 4 C s 3 第一作者： 郭时安( 1 9 5 5一) ， 男 ， 博士 ， 高工 ， 主要研究方向为道 路工程技术研究。 联系地址 ： 厂东省深圳市福田区竹子林紫竹七道 l 6号 公路主枢 纽管理控制中心深圳市交通运输委员会( 5 1 8 0 4 0 ) 联系电话 ： 0 7 5 5 8 2 9 6 2 9 1 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m