CN109374869A - 一种判断早龄期水泥基材料实时抗压强度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种判断早龄期水泥基材料实时抗压强度的方法，通过测定水泥基材料终凝时间和72h抗压强度，结合72h内水化热数据，便可以得到72h内任意时刻水泥基材料的抗压强度。本发明适用3天内水泥净浆、砂浆及混凝土强度的测试，本发明得到的强度与真实值误差在10％以内，对于水泥基材料早龄期强度的判断具有指导意义，尤其适用于蒸养预制构件脱模时间点的判断和3D打印建筑材料終凝后短时间内低强度的精确测量。
Description
技术领域
本发明涉及水泥基材料领域，具体涉及一种判断早龄期水泥基材料实时抗压强度的方法。
背景技术
目前水泥基材料强度的判断方法主要有直接抗压强度测量法、回弹法、超声法等。直接测量抗压强度不仅浪费人力物力资源，而且不容易得到所有时刻的强度值，同样更无法获得某一强度值对应的时间点。回弹法和超声法的测量强度和测量精度范围有很大局限性，无法精确测量＜10MPa的强度和短时间内强度的较小幅度增长。
而随着预制构件的快速发展，水泥基材料特别是混凝土的早龄期实时强度对模具周转起到决定性作用，而如何判断混凝土脱模时间决定了预制构件厂的生产效率。此外，3D打印建筑材料在打印过程中对终凝时间左右的抗压强度也有要求，但终凝后短时间内强度较低，普通检测方法无法测量。
目前早龄期水泥基材料的抗压强度主要与水化程度有关，对于早龄期水化程度与时间的关系，目前可以通过结合水、化学收缩、离子溶出、背散射图像法等进行测量，但除了水化热方法外，其他方法均不能实现水化程度随时间变化的连续测量，且其他方法操作较难、成本较高、精确度较低。
本发明结合早龄期水泥基材料的水化热与强度，依据水化热的变化来判断早龄期水泥基材料的强度，此方法适用于不同养护条件下的水泥基材料(净浆、砂浆和混凝土)，本发明尤其适用于蒸养预制构件早龄期脱模时间点的判断和3D打印建筑材料終凝后短时间内强度微小的增长变化。
发明内容
技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种判断水泥基材料早龄期实时强度的方法。适用于蒸养预制构件脱模时间点的判断和3D打印建筑材料終凝后短时间内低强度的精确测量。
技术方案：本发明一种判断早龄期水泥基材料实时抗压强度的方法，水泥基材料的成型和养护在恒定温度下进行，所述方法包括以下步骤：
步骤一：测定水泥基材料的终凝时间和72h抗压强度；
步骤二：测定水泥基材料的72h内水化热，包括水化放热速率H与时间t的关系即H-t关系和水化放热总量Q与时间t的关系即Q-t关系；
步骤三：计算待测定水泥基材料的在终凝时间的水化放热总量Q1和抗压强度F1(0)；计算待测定水泥基材料的在72h的水化放热总量Q2和抗压强度F2；
步骤四：将步骤三中数据带入式1中并解得系数k和m
Ft＝k*Qt+m (1)
步骤五：由步骤二水化热数据Q—t关系和步骤四公式1即F—Q关系便可得到72h内任意时刻该配合比的水泥基材料抗压强度，或找到具有一定强度的水泥基材料所对应的时间点。
其中：所述水泥基材料为水泥净浆、砂浆或者混凝土。
所述早龄期为3天以内。所述水泥基材料养护温度为恒定值，且与水化热实验温度相一致。
有益效果：所述方法适用于普通恒温养护水泥基材料，尤其适用于蒸养预制构件脱模时间点的判断和3D打印建筑材料終凝后短时间内低强度的精确测量。
具体实施方式
本发明实施例采用砂浆，砂浆制备方法根据《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T 50080-2002)进行，砂浆配合比为：胶凝材料450g、标准砂1350g，水225g。
实施例一
采用PⅡ52.5水泥，养护温度恒温20℃，试验与计算所得强度对比，见表1。
表1 PⅡ52.5水泥恒温20℃实验与计算结果
得方程：Ft＝0.1083Qt-3.87
实施例二
采用PⅠ42.5水泥，养护温度恒温20℃，试验与计算所得强度对比，见表2。
表2 PⅠ42.5水泥恒温20℃实验与计算结果
得方程：Ft＝0.0913Qt-2.82
实施例三
采用PⅡ52.5水泥70％+粉煤灰30％，养护温度恒温20℃，试验与计算所得强度对比，见表3。
表3 PⅡ52.5水泥70％+粉煤灰30％恒温20℃实验与计算结果
得方程：Ft＝0.0745Qt-2.62
实施例四
采用PⅡ52.5水泥，养护温度恒温60℃，试验与计算所得强度对比，见表4。
表4 PⅡ52.5水泥恒温60℃实验与计算结果
得方程：Ft＝0.1058Qt-3.90
由上述实验结果发现：理论计算值与实验值差距较小，两者误差在10％之内，具有很高的实用价值。
本发明方法具有以下优点：1.测定方法简单，所需数据较少，仅需测定终凝时间，72h抗压强度和72h内水化热数据。2.计算方法简便，只需求解Ft＝k*Qt+m方程，便可得到水化热与抗压强度的关系式。3.依据水化热数据和已解方程，可以得到任意时刻水泥基材料的抗压强度，同样可以得到任意强度所对应的时刻。4.本方法适用于普通恒温养护水泥基材料，尤其适用于蒸养预制构件脱模时间点的确定和3D打印建筑材料終凝后短时间内低强度的精确测量。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种判断早龄期水泥基材料实时抗压强度的方法，其特征在于水泥基材料的成型和养护在恒定温度下进行，所述方法包括以下步骤：
步骤一：测定水泥基材料的终凝时间和72h抗压强度；
步骤二：测定水泥基材料的72h内水化热，包括水化放热速率H与时间t的关系即H-t关系和水化放热总量Q与时间t的关系即Q-t关系；
步骤三：计算待测定水泥基材料的在终凝时间的水化放热总量Q1和抗压强度F1(0)；计算待测定水泥基材料的在72h的水化放热总量Q2和抗压强度F2；
步骤四：将步骤三中数据带入式1中并解得系数k和m
Ft＝k*Qt+m (1)
步骤五：由步骤二水化热数据Q—t关系和步骤四公式1即F—Q关系便可得到72h内任意时刻该配合比的水泥基材料抗压强度，或找到具有一定强度的水泥基材料所对应的时间点。
2.根据权利要求1所述的一种判断早龄期水泥基材料实时抗压强度的方法，其特征在于所述水泥基材料为水泥净浆、砂浆或者混凝土。
3.根据权利要求1所述的一种判断早龄期水泥基材料实时抗压强度的方法，其特征在于所述早龄期为3天以内。
4.根据权利要求1所述的一种判断早龄期水泥基材料实时抗压强度的方法，其特征在于所述水泥基材料养护温度为恒定值，且与水化热实验温度相一致。
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