CN103674705A - 一种24小时快速预测水泥抗压强度方法 - Google Patents

Abstract

一种24小时快速预测水泥抗压强度方法，利用现有的JC/T738-2004水泥快速检验的设备，成型1组胶砂试块，在55℃湿热养护的24小时内测试2个龄期的抗压强度，根据水泥种类取值计算权重成熟度，代入关系式预测水泥的28天抗压强度，研究表明该快速预测方法可行有效，28天强度预测准确性高。

Description

一种24小时快速预测水泥抗压强度方法

技术领域

本发明属于建筑业、土木工程、水利工程领域，涉及水泥胶砂抗压强度检测技术。

背景技术

水泥抗压强度是确定水泥强度等级和混凝土质量等级的依据，但是胶砂抗压强度检测周期长，需要28天，严重影响了水泥混凝土生产、施工质量控制和进度。为提高施工速度，节约工期，确保混凝土质量，充分合理地利用水泥活性，许多工程技术人员对快速检验水泥的抗压强度的方法进行了大量的研究。

根据资料显示，目前主要有以下几种水泥快速预测方法：

1、二维参数法

《水泥》_2001年第8期，_杨晓东_尚建平通过水泥净浆沉入度（h）与其雷氏夹试件沸煮后的抗压强度（R）之间的函数关系，建立了平均胶砂强度下标准R－h曲线图。结果表明，采用标准R－h曲线图推算水泥28d抗压强度的准确率达98.3％、为快速评定水泥28d强度提供了新的方法。

2、雷氏夹内水泥净浆圆柱体法

《水泥工程》2002年第06期，_刘智勇、_孙广军、_朱小山、_孙晓红通过沸煮后雷氏夹内水泥净浆圆柱体的强度与水泥28d抗压强度进行回归分析,建立了相应的快速测定水泥28d强度值的公式，从而利用经验公式预测水泥强度。

3、沸煮法

《_水泥》2005年第4期，_罗永会、_高振国、_金树新通过沸煮法的水泥快速强度和28d标准强度进行回归分析，建立强度预测公式，利用该公式进行水泥强度快速预测；

4、1.5h压蒸养护促硬法

《_公路》2002年第12期，_赵方冉、_陈德鹏、_王建民通过,1.5h压蒸养护促硬快测水泥强度与28d标准强度之间的回归分析,建立强度预测公式，利用该公式进行水泥强度快速预测；

5、电阻率法

《第四届全国高性能混凝土学术研讨会》2002年第4卷，魏小胜、肖莲珍、李宗津介绍无电极电阻率测定仪快速测定水泥强度的方法,.通过1d电阻率与28d抗压强度的关系曲线，预测28天强度。

6、高温液化水养生法

《辽宁建材》2005年第01期，_李怀志,_李大鸣,_严铁良,_严国相试块放入预先加压容器内,经过130℃高温液化水养的强度和28天标准养护下的强度，应用实测数据科学数理统计方法,推导出快速推定水泥标号计算式，再利用该公式进行水泥强度预测.

7、常规检测快速推定法

《工程质量A版》2008年第04期，_曹现强分别对水泥雷试夹试件强度、水泥3天强度和水泥28天标准强度中的二者建立关系曲线,通过数理统计建立快速测定水泥强度关系式,从而用雷试夹试件强度和水泥3天的标准强度来预测、推定水泥28天强度.

8、圆台形水泥净浆试件法

《_四川水泥》2008年第06期，_鄢礼传利用普通硅酸盐水泥凝结时间测定所用的圆台形水泥净浆试件的抗压荷载和水泥3天与28天抗压强度进行回归分析,利用该公式进行水泥强度快速预测。

9、高温净浆法

《_山西建筑》2009年第35卷第10期，_牛新平,快速检验水泥强度的高温净浆法,通过高温净浆法检验水泥强度与28天抗压强度回归分析，建立强度预测公式，再利用该公式进行快速预测.

10、55℃湿热养护法

《水泥强度快速检验方法》JC/T738-2004，是建材行业标准，可追溯到JC/T738-1986(1996)，其方法和原理基本未变，原理是按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）》有关要求制备40㎜×40㎜×160㎜胶砂试体，采用55℃湿热养护加速水泥水化24小时后进行抗压强度试验，从而获得水泥快速强度。通过水泥快速强度，预测标准养护条件下水泥28天抗压强度。强度预测公式的建立，要求在同一实验室的条件下，采用不少于30组的不同水泥品种、不同标号的水泥进行快速强度和实测28天强度试验，通过回归分析确定系数。

11、一种水泥28天胶砂抗压强度快速预测方法专利

采用荷兰权重成熟度理念（又称C值成熟度），参考国外水泥权重系数C值的取值，简化温度测量过程，利用现有的JC/T738-2004水泥快速检验的设备，成型1组胶砂试块，在55℃湿热养护的48小时内测试不同龄期的抗压强度，建立权重成熟度和强度的关系式，并通过该关系式预测水泥的28天强度。

上述1-10种方法均需要相同条件下大量的相关参数和28天水泥胶砂抗压强度的实验数据才能建立强度预测公式，试验量大，建立强度预测公式的周期长，只有该强度预测公式建立后才能进行快速检验，实验条件改变，强度预测公式不能通用，需重新建立。如《水泥强度快速检验方法》JC/T738-2004就需要不少于30组的快速强度和28天强度的数据才能建立强度预测公式，该预测公式均限于本单位使用，也就是说每个单位都有专用的强度预测公式，如果没有该强度预测公式，快速检验也就无从谈起。除此之外，《水泥强度快速检验方法》JC/T738-2004同时还存在以下问题：1、不同水泥品种、不同标号的水泥水化过程和强度发展规律不同，采用同一预测公式，存在预测偏离较大的情况；2、回归的强度预测公式相关系数要求低，0.75以上就可，存在相关性偏低的情况。

专利“一种水泥28天胶砂抗压强度快速预测方法”，与上述1-10种方法相比，具有强度预测公式建立周期短，工作量小，无需附加试验就可预测28天强度，预测公式的回归相关系数高，R大于0.9，强度预测准确性高等优点。

但是该专利还是存在以下问题：1、预测公式建立为48小时，时间偏长；2、抗压强度的试验龄期要5个，数量偏大；3、抗压强度数据需进行回归分析，需建立预测公式，数据处理不够简便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速预测水泥28天抗压强度的方法，用于水泥的28天强度的快速检验。

为实现以上目的，本发明所采取的技术方案是：

一种24小时快速预测水泥抗压强度方法，其包括以下步骤：

1）新方法使用《水泥强度快速检验方法》JC/T738-2004的现有设备，按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）》有关要求制备1组40㎜×40㎜×160㎜胶砂试体；

2）试体成型后，记录加水时间，立即连同试模放标准20℃养护箱中预养4h再将带模试体放入湿热养护箱内的试体架上，盖好箱盖，记录显示温度，从室温开始加热，在1.5h内等速升温至55℃，约在9h、24h龄期时，提前0.5h脱模取出1个40㎜×40㎜×160㎜胶砂试体通过抗折劈成2个试块，取其中1个试块马上进行抗压试验，剩下的试块均立即放回55℃湿热养护箱养护。

3）根据水泥种类，按表1的水泥C值取值；

表1、通用硅酸盐水泥的C值

4）再根据不同龄期和温度按下式计算权重成熟度；

$M_w=\underset{0}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}\frac{10[C^{0.1T-1.245}-C^{-2.245}]}{\ln C}\mathrm{\Δt}---\left(1\right)$

式中：

M_w—成熟度℃.h

C—硅酸盐水泥占胶凝材料比例确定的系数

T—养护温度℃

Δt—温度为T的持续时间h

5）根据湿热养护9h、24h权重成熟度和水泥胶砂抗压强度，以及20℃标准养护28天的成熟度代人下式即可预测水泥胶砂28天抗压强度：

$f_{28d}=\frac{f_{24h}-f_{9h}}{{1\mathrm{gM}}_{w24h}-{1\mathrm{gM}}_{w9h}}\×({1\mathrm{gM}}_{w28d}-{1\mathrm{gM}}_{w9h})+f_{9h}---\left(2\right)$

式中：

f_28d—标准养护下28天水泥胶砂抗压强度MPa

f_9h—湿热养护下9小时水泥胶砂抗压强度MPa

f_24h—湿热养护下24小时水泥胶砂抗压强度MPa

M_w28d—20℃标准养护下28天权重成熟度℃.h。

优选的，每个40㎜×40㎜×160㎜胶砂试体通过抗折劈成2个抗压试块，每个龄期对应1个抗压试块。

优选的，抗压强度试验龄期分别为9、24h，强度预测公式建立周期为24小时。

本发明与已有的水泥快速预测方法相比具有以下显著特点和积极效果：

1、强度预测试验周期缩短至24小时；

2、抗压强度试验龄期缩短至2个；

3、无需累积足够历史数据，无需进行回归分析，无需附加试验，无需建立强度预测公式，计算简便。

具体实施方式

实施例1：某牌硅酸盐水泥P.II42.5R

查表1，确定该水泥C值为1.3。

放入湿热养护箱时温度为20.7℃，计算权重成熟度和强度结果如下：

龄期4h：

龄期5.5h：其中1.5h中是从20.7℃到55℃，该部分按平均温度进行计算

龄期9h：而55℃恒温时间为9h-0.5h-5.5h=3h

和龄期9h计算一样，只是其他龄期的55℃恒温时间不同，计算结果如下：

M_w24h=1872.9℃.h

而20℃标准养护下的28天的权重成熟度计算如下：

将湿热养护下9h、24h水泥胶砂抗压强度代入公式（2）可得到预测值：

$f_{28d}=\frac{32.1-16.5}{\lg 1872.9-\lg 479.3}\×(\lg 17012-\lg 479.3)+16.5=57.5\mathrm{MPa}$

与本实验室采用JC/T738-2004标准和专利“一种水泥28天胶砂抗压强度快速预测方法”的强度预测值准确性对比如下表2：

表2、某牌P.II42.5R强度预测准确性对比

实施例2：某牌粉煤灰硅酸盐水泥P.F32.5

查表1，确定该水泥C值为1.3。

放入湿热养护箱时温度为21℃，计算权重成熟度结果如下：

M_9h=479.7℃.h

M_w24h=1873.4℃.h

M_w28d=17012℃.h

将湿热养护下9h、24h水泥胶砂抗压强度代入公式（2）可得到预测值：

$f_{28d}=\frac{19.8-7.8}{\lg 1873.4-\lg 479.7}\×(\lg 17012-\lg 479.7)+7.8=40.7\mathrm{MPa}$

与本实验室采用JC/T738-2004标准和专利“一种水泥28天胶砂抗压强度快速预测方法”的强度预测值准确性对比如下表3：

表3、某牌P.F32.5强度预测准确性对比

实施例3：某牌矿渣硅酸盐水泥P.S.A32.5

查表1，确定该水泥C值为1.4。

放入湿热养护箱时温度为20℃，计算权重成熟度结果如下：

M_9h=523.5℃.h

M_w24h=2137℃.h

M_w28d=16364.7℃.h

将湿热养护下9h、24h水泥胶砂抗压强度代入公式（2）可得到预测值：

$f_{28d}=\frac{18.2-7.2}{\lg 2137-\lg 523.5}\×(\lg 16364.7-\lg 523.5)+7.2=34.1\mathrm{MPa}$

与本实验室采用JC/T738-2004标准和专利“一种水泥28天胶砂抗压强度快速预测方法”的强度预测值准确性对比如下表4：

表4、某牌P.S.A32.5强度预测准确性对比

Claims (3)

1.一种24小时快速预测水泥抗压强度方法，其包括以下步骤：

1）新方法使用《水泥强度快速检验方法》JC/T738-2004的现有设备，按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO）》有关要求制备1组40㎜×40㎜×160㎜胶砂试体；

2）试体成型后，记录加水时间，立即连同试模放标准20℃养护箱中预养4h再将带模试体放入湿热养护箱内的试体架上，盖好箱盖，记录显示温度，从室温开始加热，在1.5h内等速升温至55℃，约在9h、24h龄期时，提前0.5h脱模取出1个40㎜×40㎜×160㎜胶砂试体通过抗折劈成2个试块，取其中1个试块马上进行抗压试验，剩下的试块均立即放回55℃湿热养护箱养护；

3）根据水泥种类，按表1的水泥C值取值；

表1、通用硅酸盐水泥的C值

4）再根据不同龄期和温度按下式计算权重成熟度；

$M_w=\underset{0}{\overset{t}{\mathrm{\Σ}}}\frac{10[C^{0.1T-1.245}-C^{-2.245}]}{\ln C}\mathrm{\Δt}---\left(1\right)$

式中：

M_w—成熟度℃.h

C—硅酸盐水泥占胶凝材料比例确定的系数

T—养护温度℃

Δt—温度为T的持续时间h；

5）根据湿热养护9h、24h权重成熟度和水泥胶砂抗压强度，以及20℃标准养护28天的成熟度代入下式即可预测水泥胶砂28天抗压强度：

$f_{28d}=\frac{f_{24h}-f_{9h}}{{1\mathrm{gM}}_{w24h}-{1\mathrm{gM}}_{w9h}}\×({1\mathrm{gM}}_{w28d}-{1\mathrm{gM}}_{w9h})+f_{9h}---\left(2\right)$

式中：

f_28d—标准养护下28天水泥胶砂抗压强度MPa

f_9h—湿热养护下9小时水泥胶砂抗压强度MPa

f_24h—湿热养护下24小时水泥胶砂抗压强度MPa

M_w28d—20℃标准养护下28天权重成熟度℃.h。

2.根据权利要求1所述的24小时快速预测水泥抗压强度方法，其特征还在于：每个40㎜×40㎜×160㎜胶砂试体通过抗折劈成2个抗压试块，每个龄期对应1个抗压试块。

3.根据权利要求1所述的24小时快速预测水泥抗压强度方法，其特征还在于：抗压强度试验龄期分别为9、24h，强度预测公式建立周期为24小时。