CN116953210A - 基于四因素的混凝土抗压强度预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于四因素的混凝土抗压强度预测方法，基于混凝土生产原材料，获取混凝土原材料之间的配合比例，得到水胶比、砂率、浆骨比的参数；基于胶凝材料对应的比例关系进行胶砂试验，记录胶凝材料强度28d胶砂抗压强度参数；基于混凝土28d抗压强度预测公式计算得到混凝土28d强度预测值。本发明从前期配合比中计算得到水胶比、砂率、浆骨比以及28d测得的胶凝材料强度值就能推导出对应的混凝土28d抗压强度，显著简化了实验流程，减少了混凝土原材料的消耗，还可以为工程中的混凝土质量预判以及配合比调整提供快速的参考。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土技术领域，具体涉及一种基于四因素的混凝土抗压强度预测方法。
背景技术
混凝土作为现代建筑建材的重要材料是以水泥为主要凝胶材料，与骨料、水，必要时可掺入化学外加剂(减水剂、膨胀剂等)和矿物掺合料(粉煤灰、矿渣粉等)，按适当的比例配合，经过均匀搅拌、振实及养护硬化形成的人造石材。混凝土的强度是随时间的增加而增强，达到一定时间后抗压强度趋于稳定，因而行业内通常采用混凝土第28天的抗压强度来评判混凝土的质量。混凝土混合物必须符合国家标准，抗压强度试验通常在混凝土浇筑完成养护28天后进行。随着建筑行业的发展，混凝土需求量也越来越大，混凝土的施工进程也会越来越快，迫切需要简便而又快捷的方法来推定混凝土28d抗压强度。因此有必要研究早期推定混凝土强度的简便的试验方法。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种操作过程简单，所需的时间也比较少，且推定结果与实际测量结果误差较小，准确率较高的混凝土抗压强度预测方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了的技术方案：
一种基于四因素的混凝土抗压强度预测方法，包括以下步骤：
(1)基于混凝土生产原材料，获取混凝土原材料之间的配合比例，得到水胶比、砂率和浆骨比的参数；
(2)基于胶凝材料对应的比例关系进行胶砂试验，记录胶凝材料强度28d胶砂抗压强度参数；
(3)基于混凝土28d抗压强度预测公式：
计算混凝土28d强度推导值，其中X1为水胶比，X2为砂率，X3为浆骨比，X4为胶凝材料强度28d胶砂抗压强度，Y为混凝土28d强度推导值，b1系数范围为0.300～0.347，b2系数范围为-5.624～-4.118，b3系数范围为36.321～51.018，b4系数范围为-0.492～-0.314，b5系数范围为-265.587～-124.906，b6系数范围为1.966～2.830，b7系数范围为-69.132～-46.888，b8系数范围为2.348～3.864。
作为优化，所述混凝土生产原材料包括水泥、粉煤灰、石粉、矿粉、膨胀剂、水、细集料和粗集料，其中水泥为普通硅酸盐水泥，石粉为石灰石粉，矿粉为粒化高炉矿渣，细集料的细度模数为1.6～3.7，粗集料级配为单一级配、间断级配或连续级配中任意一种。
相比现有技术，本发明具有以下优点：
(1)本发明可以通过混凝土配合比快速的预测出对应混凝土的强压强度，能够提前预判混凝土能够达到相关的规定要求，进而相应的可以及时指导混凝土配合比的调整；
(2)可以在混凝土施工工艺符合要求但却出现较大质量波动时，通过本发明进行验证混凝土配合比设计的合理性；
(3)本发明不仅简化了实验流程，减少了混凝土原材料的消耗，而且预测精度及准确性高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本具体实施方式中的基于四因素的混凝土抗压强度预测方法，包括以下步骤：
(1)基于混凝土生产原材料，获取混凝土原材料之间的配合比例，得到水胶比、砂率和浆骨比的参数；
(2)基于胶凝材料对应的比例关系进行胶砂试验，记录胶凝材料强度28d胶砂抗压强度参数；
(4)基于混凝土28d抗压强度预测公式：
计算混凝土28d强度推导值，其中X1为水胶比，X2为砂率，X3为浆骨比，X4为胶凝材料强度28d胶砂抗压强度，Y为混凝土28d强度推导值，b1系数范围为0.323，b2系数范围为-4.871，b3系数范围为43.669，b4系数范围为-0.403，b5系数范围为-195.246，b6系数范围为2.398，b7系数范围为58.01，b8系数范围为3.106。通过数学软件Matlab、stata、spss等对预测公式进行拟合，预测公式的拟合优度R2为0.9931，接近于1，具有非常高的拟合程度。
本具体实施方式中，所述混凝土生产原材料包括水泥、粉煤灰、石粉、矿粉、膨胀剂、水、细集料和粗集料，另外本发明在具体实施的时候混凝土中不限于上述原材料。上述原材料中水泥为普通硅酸盐水泥，粉煤灰为F类，石粉为石灰石粉，矿粉为S95粒化高炉矿渣，细集料为II区中砂机制砂，细度模数为2.7，在具体实施的时候，粗集料可根据工程实际需求进行选择单一级配、间断级配或连续级配中任意一种，本实施例中为连续级配，包括粒径为4.75～9.5mm的石灰石碎石I和粒径为9.5～19mm的石灰石碎石II，石灰石碎石I与石灰石碎石II的碎石比例为3:7。
开展11组混凝土实验进行混凝土强度测试与验证，混凝土原材料配合比如表1所示：
表1
表1中的各原材料的单位均为Kg，其中水泥标号为P.O42.5的普通硅酸盐水泥。
通过预测公式计算得到的预测値(单位MPa)，然后在根据28d的实测值(单位MPa)进行对比，对比结果如表2所示：
表2
由表2分析可知，预测公式预测値与混凝土强度实测值误差在4MPa以内，最小误差0.20MPa，最大误差3.45MPa，平均误差为1.60MPa；平均相对误差为3.46％，其中Y预测/Y实测值在0.94～1.05范围，准确率在95％以上。通过上述数据结果说明本发明中的预测公式计算得出的强度预测值同混凝土28d抗压强度实测值具有较高的相关系数，预测精度及准确性高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (2)
1.一种基于四因素的混凝土抗压强度预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)基于混凝土生产原材料，获取混凝土原材料之间的配合比例，得到水胶比、砂率和浆骨比的参数；
(2)基于胶凝材料对应的比例关系进行胶砂试验，记录胶凝材料强度28d胶砂抗压强度参数；
(3)基于混凝土28d抗压强度预测公式：
计算混凝土28d强度推导值，其中X1为水胶比，X2为砂率，X3为浆骨比，X4为胶凝材料强度28d胶砂抗压强度，Y为混凝土28d强度推导值，b1系数范围为0.300～0.347，b2系数范围为-5.624～-4.118，b3系数范围为36.321～51.018，b4系数范围为-0.492～-0.314，b5系数范围为-265.587～-124.906，b6系数范围为1.966～2.830，b7系数范围为-69.132～-46.888，b8系数范围为2.348～3.864。
2.根据权利要求1所述的基于四因素的混凝土抗压强度预测方法，其特征在于：所述混凝土生产原材料包括水泥、粉煤灰、石粉、矿粉、膨胀剂、水、细集料和粗集料，其中水泥为普通硅酸盐水泥，石粉为石灰石粉，矿粉为粒化高炉矿渣，细集料的细度模数为1.6～3.7，粗集料级配为单一级配、间断级配或连续级配中任意一种。
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