CN111413178A - 一种混凝土强度快速测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土强度快速测定方法,属于一种混凝土强度检测方法。本发明通过在标准试件中心处预埋温度测试元件控制混凝土中心温度80℃,加速养护混凝土并保持16小时,冷却至室温测其抗压强度R16h,同时制作标准养护试件测其28天抗压强度R28d;采用数理统计最小二乘法原理进行回归建立强度关系式:幂函数式R28d=aR16h b。本发明在短时间内即可测定结果并据此判定混凝土质量,可靠性好、精度高,操作简单,对于加快工程进度,保障工程质量更具有实际指导意义。
Description
技术领域
本发明属于混凝土强度检测技术领域,更具体地说,尤其涉及一种混凝土强度快速测定方法。
背景技术
我国是当今世界上建设规模最大的国家,随着我国社会的不断进步,建设规模越来越大,在这些建设项目中,混凝土结构占有重要地位,工程质量要求日益提高。目前,对混凝土拌合物质量的评价方法是:在浇筑混凝土时预留一定数量的混凝土试块,经一定时间的标准养护,然后完成相关的力学性能和耐久性试验。由于这种试验方法周期长,在生产过程中,一方面不能及时发现生产中存在的不足,从而不能对可能出现的风险或事故采取积极有效的措施进行预防和防范;另一方面28d龄期以后对混凝土强度进行合格性检验,无法及时对生产过程进行合理的调整,即使发现问题,对整个生产过程也于事无补。
随着现代建筑技术特别是混凝土生产技术的发展,混凝土质量的早期测试与评价技术近年来发展迅速,由于其克服了传统方法的滞后性和局限性,正逐渐成为混凝土工程质量现代化管理所必需的重要措施。快速养护法是根据混凝土硬化原理,通过提高混凝土试件养护温度,加速水化反应,促使混凝土尽早硬化,获得一定的强度,然后根据快速强度与28天标准强度之间的关系,来预测28天强度。
早期强度增长法,亦即快速养护法要求在较短的养护周期内,试块处于强化了的养护条件下养护而获得较高的早期强度。一般认为,为得到较高的推算强度,误差要小而又有较好的复演性,应使加速养护后的试块强度尽量接近于标准养护的强度,使两者之间有较好的相关性。对此,生产中往往是采取提高养护温度来缩短养护时间。20世纪80年代初,我国开始进行快速推定混凝土强度的试验研究。被列入《公路工程水泥混凝土试验规程}(JTJ 053—94)的试验方法有“混凝土强度快速试验(1h促凝压蒸法)”和“混凝土强度快速试验(4h压蒸养护法)”。
目前常压下的快速养护法主要有三种:短时沸煮法、长时沸煮法和温水养护法。其中采用温水养护法进行养护时,通常是将混凝土试块直接置于设定养护温度下的温水中进行养护处理。水泥水化速度在一定范围内随水化温度的提高而加快,因此,有关混凝土强度的发展在一定程度上也随着养护温度的提高而加快。但发明人在实际生产研究中发现,从水泥水化条件来考虑却并非温度越高越好,超过规定的温度界限,混凝土会产生较大的温度应力,从而导致混凝土裂缝的产生,混凝土强度因而将发生波动或倒缩,影响混凝土实际强度预测的准确性。因此,如何实现混凝土28d强度的快速预测,并提高其预测的准确性具有重要的意义。
经检索,中国专利申请号为201811156223.1的申请案公开了一种预测预拌混凝土强度的方法,该申请案以混凝土的强度与其胶水比具有的线性相关性为依据,在使用预拌混凝土之前,取与预拌混凝土相同的原材料进行混凝土试配,得到实验混凝土,通过实验测出实验混凝土的水胶比以及水胶比对应的28d龄期抗压强度,然后以水胶比的倒数为横轴,28d龄期抗压强度为纵轴进行线性回归分析,得到28d龄期抗压强度与水胶比的关系式,对于仅有用水量和实验混凝土不同的预拌混凝土,可以通过实验测出其水胶比,然后将水胶比的值代入28d龄期抗压强度与水胶比的关系式中,即可预测预拌混凝土28d龄期的抗压强度是否满足要求,但其所得抗压强度的准确性仍有待进一步提高。
发明内容
1.要解决的问题
本发明的目的在于克服采用现有快速养护法对混凝土进行养护处理,从而对混凝土强度进行预测时预测准确性相对较差的不足,提供了一种混凝土强度快速测定方法。采用本发明的技术方案可以更快、更可靠地精确推定混凝土实体强度,从而实现混凝土结构的质量控制。
2.技术方案
为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
本发明的一种混凝土强度快速测定方法,包括以下步骤:
步骤一、混凝土试件的制作
按照相同的混凝土配合比、水胶比及塌落度分别制作两组混凝土试件,即加速养护试件和标准养护试件,并在加速养护试件中心处预埋温度测试元件;
步骤二、加速养护强度的测定
将加速养护试件置于加速养护箱内,调整水温并通过温度测试元件控制混凝土中心温度为80℃,保持16小时,经加速养护后取出试件进行冷却处理,然后进行抗压试验,测得其加速养护强度R16h;
步骤三、标准养护强度的测定
将标准养护试件进行标准养护,并对应测得28天标准养护强度R28d;
步骤四、建立混凝土强度推定式
将各次试验测得的混凝土28天标准养护强度R28d及相应的加速养护强度R16h,根据数理统计最小二乘法原理进行回归建立强度推定式:R28d=aR16h b;
步骤五、混凝土强度的快速测定
对待测混凝土的加速养护强度R16h进行测定,并代入对应的强度推定式,即快速得到混凝土的28天标准养护强度R28d。
更进一步的,加速养护试件预埋温度测试元件后经成型、抹面后于室内静停一定时间,然后置于标准养护箱内养护,经脱模后再置于加速养护箱内进行加速养护。
更进一步的,加速养护试件经成型、抹面后于20±5℃室内静停0.4-0.6小时,其标准养护时间为24h。
更进一步的,加速养护试件置于加速养护箱后控制其中心温度在3/4小时内升至80℃。
更进一步的,步骤二中试件经加速养护后于20±5℃下冷却3/4小时。
更进一步的,当测定同一等级混凝土的强度时,制作相同水胶比的混凝土试件,且每组混凝土试件的数量不少于10。
更进一步的,当测定不同等级混凝土的强度时,制作不同水胶比的混凝土试件,且每组混凝土试件的数量不少于30,混凝土试件拌合物的水胶比不少于三种。
更进一步的,不同水胶比混凝土按回归方法建立强度关系式时,其相关系数不小于0.85。
更进一步的,所得强度推定式中剩余标准差不大于标准养护28天强度平均值的10%。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果为:
(1)本发明的一种混凝土强度快速测定方法,采用快速养护法,建立混凝土早期测定强度与标养28天强度之间的回归方程,从而以快速测定强度来推定混凝土的标准强度,克服了常规混凝土检测方法试验周期长,既不能满足施工需要,又不能及时反映混凝土施工质量的问题。同时,采用本发明的方法所建强度推定式的相关性显著程度较高,剩余标准差及推定强度与实测强度的平均相对误差较小,具有较高的精度。
(2)本发明的一种混凝土强度快速测定方法,通过在加速养护试件中心预埋温度测试元件控制混凝土中心温度为80℃,这一温度遵循水泥水化反应基本规律,对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥都是可靠的,能够有效保证推定结果更接近于28天标准养护强度,具有很好的相关性和精确性。同时,本发明的强度推定式采用幂函数形式,从而有利于进一步提高混凝土推定强度的准确性。
(3)本发明的一种混凝土强度快速测定方法,可以将不同等级混凝土的水胶比与28天标养强度归纳为一个强度关系式,推定时可以通用一个回归强度关系式进行推测,通用性较强。同时,通过控制混凝土坍落度在同一范围内,从而可以对泵送混凝土和非泵送混凝土均适用。
(4)本发明的一种混凝土强度快速测定方法,采用普通的加速养护箱设备即可,操作简单、测试迅速、经济性好。
附图说明
图1为实施例中不同水胶比和坍落度混凝土试件的配合比分布表;
图2为0.36~0.58水胶比120±30mm坍落度的混凝土试件强度具体数据;
图3为0.36~0.58水胶比120±30mm坍落度的混凝土试件强度推定式;
图4为0.35~0.51水胶比180±30mm坍落度的混凝土试件强度具体数据;
图5为0.35~0.51水胶比180±30mm坍落度的混凝土试件强度推定式;
图6为0.48水胶比70±20mm坍落度的混凝土试件强度具体数据;
图7为0.48水胶比70±20mm坍落度的混凝土试件强度推定式;
图8为0.53水胶比150±30mm坍落度的混凝土试件强度具体数据;
图9为0.53水胶比150±30mm坍落度的混凝土试件强度推定式;
图10为不同水胶比和坍落度混凝土试件的强度推定式的相关性数据。
具体实施方式
本发明的混凝土强度快速测定方法,具体包括以下步骤:
1.实施方案
采用施工中实际使用的混凝土配合比,并采用与现场混凝土相同的材料。
2.试件制作
(1)制作混凝土试件→混凝土试件中心处预埋温度测试元件→试件成型、抹面后在20±5℃室内静停1/2小时→将试件放入标准养护箱内养护24小时→脱模,放入加速养护箱内→在3/4小时内混凝土中心温度升温至80℃→调整水温并通过温度测试元件控制混凝土中心温度80℃,保持16小时→取出试件在20±5℃室内冷却3/4小时→做抗压试验,测得其加速养护强度R16h;
(2)每一混凝土试样应成型两组试件,组成一个对组:加速养护试件和标准养护试件,其中加速养护试件按步骤(1)进行加速养护,测得加速养护强度R16h;标准养护试件按有关标准规定进行标准养护,并测得所制作混凝土的28天标准养护强度R28d;
3.建立混凝土强度推定式
将各次试验测得的混凝土强度R28d及相应的混凝土快硬强度R16h,根据数理统计最小二乘法原理进行回归建立强度关系式:幂函数式R28d=aR16h b;
4.混凝土强度的快速测定
对待测混凝土的加速养护强度R16h进行测定,并代入对应的强度推定式,即快速得到混凝土的28天标准养护强度R28d。
为了克服常规混凝土强度检测方法因试验周期长所带来的不足,现有技术中已有采用快速养护法,以混凝土早期强度来推定其标养强度的,其中温水养护法为其中一种常用方法。但现有技术中通常都是将混凝土试件直接置于温水中,快速养护过程中对混凝土表面温度进行控制。但发明人在实际实践过程中经大量实验研究发现,采用上述方法时一方面会产生较大的温度应力,极易造成混凝土裂缝的产生,从而使混凝土强度发生波动或倒缩;另一方面由于混凝土内部水泥在硬化过程中会产生放热反应,会使混凝土内部温度大大超过外部,混凝土在凝结硬化过程中产生的硫铝酸钙(钙矾石)在80℃以上脱水分解,当脱水后的组分再次遇到水时,就会重新发生水化反应,生成有膨胀性的钙矾石,从而对已形成的混凝土结构有破坏作用,但上述问题在真实实践中却往往被忽略掉。
基于以上原因,本发明在混凝土加速养护试件中心处预埋温度测试元件,观察温度测试元件传递出混凝土的中心温度,通过调整外部水温控制混凝土中心温度达到80℃,并保持16小时。经试验研究表明,混凝土中心温度保持80℃并养护16小时的试块强度比较高,可以有效减小混凝土的温度应力,且这一温度遵循水泥水化反应基本规律,对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥都是可靠的,所得混凝土推定结果更接近28天标准养护强度,具有很好的相关性和精确性。
此外,目前现有技术中通常都是采用直线式强度推定式对混凝土的强度进行推定测量,而发明人在研究过程中发现,采用幂函数强度推定式可以进一步提高混凝土强度推定的准确性,所得强度关系式中剩余标准差不大于标准养护28天强度平均值的10%。同时采用本发明的方法,可以制作相同水胶比的混凝土试件,从而对同一等级混凝土的强度进行测量推定(需保证每组混凝土试件的数量不少于10),也可以制作不同水胶比的混凝土试件(每组混凝土试件的数量不少于30,混凝土试件拌合物的水胶比不少于三种),将不同等级混凝土的水胶比与28天标养强度归纳为同一个强度关系式,因而可以通用一个回归强度关系式对混凝土强度进行推测,不同水胶比混凝土按本申请的方法建立强度关系式时,其相关系数不小于0.85。
本发明中混凝土试模尺寸为150mm*150mm*150mm,其加速养护采用普通加速养护箱即可,该加速养护箱具有自动控制温度装置和手动控制温度装置。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例中对水胶比为0.36~0.58,坍落度为120±30mm的混凝土试件的强度进行快速测量推定,混凝土试件对组的配合比具体如图1所示。各次试验测得的混凝土强度R28d与相应的混凝土快硬强度R16h以及所建立的强度推定式分别如图2和图3所示。具体的,如图10所示,本实施例中幂函数型推定强度:R28d"=23.952R16h 0.2344,R2=0.8367,S=2.524,CV=5.75%。
实施例2
本实施例中对水胶比为0.35~0.51,坍落度为180±30mm的混凝土试件的强度进行快速测量推定,混凝土试件对组的配合比具体如图1所示。各次试验测得的混凝土强度R28d与相应的混凝土快硬强度R16h以及所建立的强度推定式分别如图4和图5所示。具体的,本实施例中幂函数型推定强度:R28d"=24.228R16h 0.2393,R2=0.8646,S=2.662,CV=5.92%。
实施例3
本实施例中对水胶比为0.48,坍落度为70±20mm的混凝土试件的强度进行快速测量推定,混凝土试件对组的配合比具体如图1所示。各次试验测得的混凝土强度R28d与相应的混凝土快硬强度R16h以及所建立的强度推定式分别如图6和图7所示。如图10所示,本实施例中幂函数型推定强度:R28d"=37.318R16h 0.0197,R2=0.7273,S=0.44,CV=1.14%。
实施例4
本实施例中对水胶比为0.53,坍落度为150±30mm的混凝土试件的强度进行快速测量推定,混凝土试件对组的配合比具体如图1所示。各次试验测得的混凝土强度R28d与相应的混凝土快硬强度R16h以及所建立的强度推定式分别如图8和图9所示。如图10所示,本实施例中幂函数型推定强度:R28d"=32.16R16h 0.0321,R2=0.696,S=0.591,CV=1.74%。
结合实施例1-4可知,采用本发明的方法可以对混凝土28天标准养护强度进行快速测量推定,且推定结果的准确性较高,更加接近28天标准养护强度。当配制不同等级的混凝土时,按回归方法建立强度关系式时,其相关系数均大于0.85,且推定值的剩余标准差不大于标准养护28天强度平均值的10%。配制单一水灰比的强度推定式相关性虽然相对差一点,但是其推定值的剩余标准差远小于标准养护28天强度平均值的10%(只有1.74、1.14、5.75、5.92),是能够满足工程质量控制的要求的。
Claims (9)
1.一种混凝土强度快速测定方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、混凝土试件的制作
按照相同的混凝土配合比、水胶比及塌落度分别制作两组混凝土试件,即加速养护试件和标准养护试件,并在加速养护试件中心处预埋温度测试元件;
步骤二、加速养护强度的测定
将加速养护试件置于加速养护箱内,调整水温并通过温度测试元件控制混凝土中心温度为80℃,保持16小时,经加速养护后取出试件进行冷却处理,然后进行抗压试验,测得其加速养护强度R16h;
步骤三、标准养护强度的测定
将标准养护试件进行标准养护,并对应测得28天标准养护强度R28d;
步骤四、建立混凝土强度推定式
将各次试验测得的混凝土28天标准养护强度R28d及相应的加速养护强度R16h,根据数理统计最小二乘法原理进行回归建立强度推定式:R28d=aR16h b;
步骤五、混凝土强度的快速测定
对待测混凝土的加速养护强度R16h进行测定,并代入对应的强度推定式,即快速得到混凝土的28天标准养护强度R28d。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土强度快速测定方法,其特征在于:加速养护试件预埋温度测试元件后经成型、抹面后于室内静停一定时间,然后置于标准养护箱内养护,经脱模后再置于加速养护箱内进行加速养护。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土强度快速测定方法,其特征在于:加速养护试件经成型、抹面后于20±5℃室内静停0.4-0.6小时,其标准养护时间为24h。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土强度快速测定方法,其特征在于:加速养护试件置于加速养护箱后控制其中心温度在3/4小时内升至80℃。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土强度快速测定方法,其特征在于:步骤二中试件经加速养护后于20±5℃下冷却3/4小时。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种混凝土强度快速测定方法,其特征在于:当测定同一等级混凝土的强度时,制作相同水胶比的混凝土试件,且每组混凝土试件的数量不少于10。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种混凝土强度快速测定方法,其特征在于:当测定不同等级混凝土的强度时,制作不同水胶比的混凝土试件,且每组混凝土试件的数量不少于30,混凝土试件拌合物的水胶比不少于三种。
8.根据权利要求7所述的一种混凝土强度快速测定方法,其特征在于:不同水胶比混凝土按回归方法建立强度关系式时,其相关系数不小于0.85。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的一种混凝土强度快速测定方法,其特征在于:所得强度推定式中剩余标准差不大于标准养护28天强度平均值的10%。
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