简化权重成熟度法预测混凝土早期强度.pdf
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1、2 0 1 0 年 第 5 期 (总 第2 4 7 期) Nu mb e r 5 i n 2 0 l 0 ( T o t a 1 N o 2 4 7 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES E ARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 0 0 5 0 1 3 简化权重成熟度法预测混凝土早期强度 罗启 灵 ,邢锋 ,韩 宁旭 1 I 2 ,王玉 ( 1 深圳大学 土木工程学院 深圳市土木工程耐久性重点实验室 ,广东 深圳 5 1 8 0 8 1 ;2 荷兰 Vo l k e r
2、We s s e l s 集团 ,荷兰 鹿特丹 ) 摘要: 在权重成熟度理念基础上, 参考国外胶凝材料 c值取值, 结合国内现有的标准和设备, 进行简化 , 建立混凝土早期强度预测公 式, 并应用该公式预测了相同混凝土不同养护条件下不同龄期的抗压强度。与实测强度比较, 证明预测准确性高, 可及时掌握混凝土早期 强度发展情况 。 关键词 : 权重成熟度 法 ;C值 ;早期抗 压强度 ;预测公式 中图分类号 : T U5 2 8 O l 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 0 3 9 0 4 Si mpl i f i e d me
3、t h od of t he wei gh t e d m a t ur i t y i n pr e di c t i on of t he e a r l y- ag e c om p r es si v e s t r e ng t h LUO l i n g , X1 NG Fc n g , HAN Ni n g- x u ,W AN G Yu ( 1 Co l l e g e o f Ci l E n g i n e e r i n g , S h e n z h e nDu r a b i l i tyC e n t e r f o r Ci v i l E n g i n e e
4、 r i n g , S h e n z h e nU n i v e r s i ty, S h e n z h e n 5 1 8 0 6 0 , C h i n a ; 2 V o l k e r We s s e l s , R o t t e r d a m Ne t h e r l a n d s ) A b s t r a ct: Ba s e d o n t h e w e i g h t e d ma t u ri ty c o n c e p t a n d t h e C v a l u e f r o m l i t e r a t u r e r e v i e w,
5、 t h e we i 曲t e d ma t u r i t y me t h o d h a s b e e n i mp r o v e d an d t h e s t r e n g t h p r e d i c t i o n e q u a t i o n h a s b e e n e s t a b l i s h e d i n c o mbi n a t i o n wi th t h e c u r r e n t s t an d a r d s an d e q u i p me n t s T he s t r e n g t h d e v e l o p m
6、e n t o f t h e c o nc r e t e s , wh i c h we r e m a d e wi th t h e s a me c e me n t an d c u r e d u n d e r d i ffe r e n t c o n d i t i o n s we r e p r e d i c t e d u s i n g t h e p r e d i c t i o n e q u a t i o n I t i s s ho wn t h a t the p r e d i c t e d r e s u l t s a r e v e r y
7、 a c c u r a t e c o mp a r e d t o the me a s u r e d v a l u e s Ke y wor d s: we i g h t e d ma a t r i t y me t h o d; C v a l u e; e a r l y s t r e ng t h; pr e d i c t i o n e q u a t i o n 0 引言 目前成熟度理论被广泛应用于混凝土早期抗压强度的预测, 基于该理论的成熟度公式多种多样, 其中权重成熟度方法充分考 虑了总胶凝材料中硅酸盐水泥含量和温度对于结构混凝土质量的 影响, 准确性较高, 易
8、于工业化, 具有优越陛和实用性。 其为荷兰标 准 N E N 5 9 7 0 ( 2 0 0 1 ) 和德国钢筋混凝土学会( D Af S t b 1 9 9 1 ) 采用 , 在欧洲大量的运用, 取得良好的效益 , 但在国内还暂时没有被应 用的记录。 而在国内完全按国外的方法推行存在困难 , 本研究结合国 内现有的设备、 标准等条件、 遵循权重成熟度的理念, 对方法进 行改进, 使之简单、 方便。 1 混凝土成 熟度理 论和权 重成 熟度 1 1 成 熟度 理论 成熟度理论最早由英国学者绍耳( A S a u 1 ) 在 1 9 5 1 年提出: 温度与时间的乘积称为成熟度( 度时积) ,
9、一定配合比的混凝土, 不管温度与时间如何组成, 只要成熟度相等, 其强度大致相同。 因此, 对于一种已知的混凝土而言, 可以根据它的养护历程 养护温度与硬化时间来估算混凝土已达到的强度 】 1 。绍耳成熟 度公式如下: t ( T - T o ) a t ( 1 ) 0 式中 : 肛一成熟度 , h或 d ; 收稿 日期 :2 0 0 9 1 2 1 5 卜在 期间混凝土的平均温度, ; 一 基准温度 , 通常取一 l O; 卜一 持续时间, h或 d 。 Js ( ) ( 2 ) 式中: s 混凝土抗压强度 ; 强度和成熟度关系。 然而 , Mc l mo s h ( 1 9 5 6 ) ;
10、 Kl e i g e r ( 1 9 5 8 ) 的研究表明 , 式 ( 2 ) 对 于一个给定的混凝土拌合物而言, 其得到的强度与成熟度的关 系式并不唯一 , 美 国专家 C a r i n o ( 1 9 8 3 ) 研究表明, 混凝土的温 度条件对强度增长快慢影响很大, 绍耳成熟度公式在不同的温度 条件下, 强度预测会出现偏差, 出现交叉效应如图 1 所示 。 40 3 5 目 3 0 2 5 zo 1 5 1 0 5 U l UU 2UU j00 400 ,O0 60 0 成熟 度 ( d ) 图 1 早期混凝土的不同温度下对应不同强度域 熟度关系f 交叉效应 ) 1 2 权 重成
11、熟度 法国学者 P a p a d a k i s 和 B r e s s o n在成熟度理论的基础上进 行了大量的研究, 考虑到不同水泥品种中硅酸盐水泥含量和温 3 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 度高低对水泥水化的影响因素, 对绍耳成熟度公式进行了改进 , 引入了水泥 C值和温度对水泥水化的权重影响系数, 即权重成 熟度方法, 其计算公式如下: 1 Mw = t k C ( 3) 式 中: 权重成熟度 , h ; f lc_ 一 对应温度 ( T + T i ) 2的混凝硬化时间, h , 见 图 2 ; 一 期间的平均温度( T + T j ) 2 ,
12、 , 见图2 ; 卜硅酸盐水泥占胶凝材料比例确定的系数, 水泥 C值; n r 一 温度相关系数。 赠 时I司 图 2 权重成熟度概念图 图 2给出某种混凝土水泥水化过程中硬化温度和时间的 关系曲线, 对于某一时间段 t 中, 硬化温度的值进行权重划分, ( 温度高, 则权重系数高, 通常 以每 5作为划分间隔) , 每个 划分段的权重成熟度为 t , 按式( 3 ) 合计所有划分段即得 到这一时间段的权重成熟度。 水泥对成熟度的影响用 C值来考虑, 温度的影响采用 n表 示, 用对于硬化温度 2 0 , n 取 1 0 , 当硬化温度为基准温度一 1 0 时( 水泥停止水化) , n 取一
13、2 2 4 5 , 权重成熟度为 0 。 研究表明参数 随硬化温度不连续的变化, 为了计算方便, 采用下列函数表示 : n = 0 1 T - 1 2 4 5 ( 4 ) 代人式( 3 ) , 权重成熟度值重新写成: M w : t t 5 f n C lr-la4s d T =- 。 C o 245 ( 6 ) 最后推导 的权重成熟度公式如下 : 1 0 _ C l T - 1 2 4 5 - C - 2 2 4 5 ( 7 ) 式中: M 一 权重成熟度 , h ; C 硅酸盐水泥占胶凝材料比例确定的系数; 卜养护温度 , ; r一 温度为 的持续 时间 , h 。 在( 2 0 2 )
14、和( 6 5 3 ) 循环水养护条件下, 在不同龄期, 实测混凝土试块中心点温度, 根据某龄期内的温度历史计算权 重成熟度, 同时实测混凝土强度 , 按式( 8 ) 建立线性 回归关系 式 , 预测混凝土的强度 : f c = a + b l o g Mw ( 8 ) 式中: 产一 混凝土抗压强度, MP a ; 一 权重成熟度, h ; a , 6 回归系数。 在实际工程的应用中, 为了保险起见, 在公式中引人安全 值, 该安全值与应用及混凝土标准差有关, 对曲线进行校正。 b l o g Mw - 6 ( 9) 40 6 = s o - ( 1 0) o 0= f , C v ( 1 1
15、) 式中i 混凝土抗压强度, MP a ; a , 6 回归 系数 ; 6 一安全值 ; s 系数, 养护期间取0 , 拆模时取1 0 , 施加预直力时取 1 5 ; 一 混凝 土标准差 ; ,厂一 混凝土平均强度; C 一 混凝土已知的变异系数。 最后实际中使用的曲线类型如图3所示: 25 2 善l 器 权 重成熟度 , f h 1 图 3 权重成熟度一 强度预测曲线类型 2 权重成熟度 的简化 国外权重成熟度在建立强度预测公式时, 采用边长 1 5 0 m A T I 立方体试块, 要求带模密封试块在( 2 0 2 ) 和( 6 5 3 ) 循环水养 护, 各实测至少 1 块试块的中心温度
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