基于成熟度理论的水泥混凝土早期强度预测模型研究.pdf

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1、基于成熟度理论的水泥混凝土早期强度预测模型研究权磊，田波2，冯德成，李新凯(1．哈尔滨工业大学交通科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150090，2．交通运输部公路科学研究院，北京100088)摘要：早期强度是水泥路面质量控制，确定切缝时机和开放交通时间的重要依据。将成熟度理论用于混凝土早期强度预测已经较为成熟和完善。在简要回顾成熟度理论的发展过程后，通过对标准养生和自然养生混凝土试件早期强度发展规律的分析，评价了不同成熟度算法和强度成熟度关系模型的预测效果。推荐采用度时积成熟度算法和对数函数的强度成熟度关系模型作为公路工程实践中快速推定混凝土早期

2、强度的方法。关键词：早期强度；成熟度；养生条件；预测模型中图分类号：U414文献标识码：B受材料、结构、环境、养生方式等因素的影响，熟和完善。目前，在水泥混凝土路面强度评价中却很混凝土早期阶段持续的时间从几天到几周不等。一般少使用这种方法。将混凝土从浇注到水化进程基本完成这一时期称为早鉴于此，本文在简要回顾成熟度理论的发展过程期，包括潜伏期、激烈水化期，直到水泥混凝土温度后，通过对标准养生和自然养生混凝土试件早期强度场与环境温度达到均衡，如图1所示。水泥混凝土路发展规律的分析，评价了不同成熟度算法和强度成熟面早期发生着复杂的物理化学变化，强度

3、与模量逐渐度关系模型的预测效果，最后给出了非标准养生条件增长。当温度下降导致的收缩变形受到约束时，产生下的水泥混凝土路面早期强度预测模型和工程简化的拉应力可能超过抗拉强度而导致开裂现象，对路面算法。耐久性产生重要影响。准确把握切缝时机是防止初期1成熟度理论裂纹和施工断板的有效措施。水泥混凝土路面确定拆模时间、快速修复水泥路面确定开放交通时间、预应1．1成熟度算法力混凝土路面确定张拉预应力时机均需对混凝土早期影响混凝土强度增长的因素非常之多，但是当混强度作出准确评估。凝土组成成分与施工工艺确定后，其强度增长将主要取决于养生温度和龄期。自1904

4、年起，就有很多学者尝试考虑温度与龄期的综合效应。1949年，英国学者McIntosh提出混凝土强度增长速率与其养护时间和温度历史直接相关的想法，他指出混凝土在任意时刻的硬化速率与养护温度超出基准温度的累积和成正比，但这种理论却不适用于养护温度特别高的情况时同／天(高于93℃时)。同年，Nurse基于自己的试验指出抗图1水泥混凝土硬化时期划分压强度随度时积(温度时间乘积)增长的规律。之混凝土早期强度的确定，一般通过现场制备试件后，Saul在Nurse研究的基础上，于1951年提出成或直接在路面取样的方法进行，存在取样工作量大，熟度(maturi

5、ty)的概念，即同样成熟度的试件将有取样位置受局限等问题。因此，很多学者对混凝土强同样的强度，与温度历史无关。至此，便出现了广为度增长机理展开研究，尝试采用不同方法有效预测混人知的Nurse—Saul成熟度方程：凝土早期强度，建立了很多数学预测模型。其中，基t于成熟度理论的混凝土早期强度预测模型已经较为成M=∑(—to)·At(1)0作者简介：权磊(1987一)，男，陕西富平人，在读博士研究生，从事水泥混凝土路面结构与材料相关研究。2012年2期(总第86期)35式中：一龄期为t时的混凝土成熟度，cI=·h；一⋯㈩时间间隔内的混凝土平均温度，

6、oC；～基准温度，℃，基准温度是指混凝土强度不再随龄期增长而～强度开始发展时的成熟度指数，℃·h或h；Ji}一增加的温度，即}昆凝土内部水化反应停止的温度，通速率常数，强度成熟度曲线初始斜率，1／(oC·h)常取一10℃；△f一时间间隔，h。或1／h。该方程最大的优点在于计算简便，但在实际应用这3种模型各有其适用范围，从数学角度看，指中也存在一系列问题，诸如基准温度取值差异较大，数函数模型和双曲函数模型都有极限，即混凝土存在极限强度，这与实际相符；对数函数模型中强度随成所适用的温度范围较窄，忽略了水泥?昆凝土水化反应的复杂作用等。熟度增长而持

7、续增长，用于预估混凝土强度时，对前期强度估计值偏低，后期认为一直增长。1977年Freiesleben等提出了基于A~henius函数那么不同养生条件下的水泥混凝土路面强度是如的等效龄期成熟度函数，建立了等效龄期成熟度何增长的，为此选择标准养生与自然养生(考虑养模型：生措施不到位的不利状况)，在不同龄期对}昆凝土试一E11，t：e亓珥一亓·At(2)块进行抗压强度试验。为保证研究成果便于工程指百式中：te一参考温度下的等效龄期，h；一时间间隔导，试验所选原材料均为实际路面施工所用材料，混凝土也为拌和站现场出料。试验方案如下文所述。△f内的混凝

8、土平均温度，oC；一参考温度，c【=，一般取20℃；E一活化能，J／tool，一般地，当T~20~C2试验方案时为33．5kJ／mol，当T<20℃时为33．5+1