混凝土早期强度的推定

混.6分级筛余/%05.7173.58.318.294.060.13100累计筛余/%05.7179.2187.5295.8199.87100/实验用原材料外观见图2-1。水泥水泥矿粉矿粉微珠微珠(b)(c)砂砂大石大石小石小石(d)(e)(f)a-水泥；b-矿粉；c-微珠；d-砂；e-大石；f-小石图2-1实验所用原材料2.2实验配合比本课题基准混凝土采用强度等级为C60，设计计算方法是根据JGJ55-2011进行的。2.2.1计算用原始数据水泥用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，表观密度经测定为3100kg/m3；矿粉为S95，表观密度经测定为2800kg/m3；粉煤灰微珠表观密度经测定为2200kg/m3；砂子为中砂，表观密度经测定为2600kg/m3；石子为碎石，表观密度经测定为2650kg/m3；水为民用自来水，表观密度取1000kg/m3；外加剂减水率为25%，掺入量根据试配确定。2.2.2配合比设计计算1、试配强度计算由于强度等级为C60，根据JGJ55-2011试配强度计算如下：2、水胶比计算1）胶凝材料28d强度拟取矿粉掺量占胶凝材料总量的20%，粉煤灰微珠占胶凝材料总量的10%，查JGJ55-2011相关表格，取矿粉影响系数s=0.95，粉煤灰微珠取粉煤灰影响系数f=0.85。强度等级42.5水泥的富余系数为c=1.16。则胶凝材料28d强度计算如下：2）水胶比计算由于本课题采用的粗集料为碎石，根据JGJ55-2011，水胶比计算中所用回归系数取a=0.53，a=0.20，故水胶比计算如下：3、单方用水量确定碎石最大公称粒径为31.5mm，坍落度为75~90mm时的单方用水量根据JGJ55-2011取205kg。为实际应用中便于施工，设计坍落度为200mm，根据坍落度每增加20mm，单方用水量增加5kg，则单方用水量计算如下：考虑使用PCA-403聚羧酸高效减水剂，减水率25%，则单方用水量为：4、胶凝材料与减水剂用量计算1）胶凝材料用量mb计算2）矿粉用量msL计算前述矿粉掺量占胶凝材料总量的20%，则矿粉用量3）粉煤灰微珠用量mf计算前述粉煤灰微珠掺量占胶凝材料总量的10%，则矿粉用量4）水泥用量mc计算5）减水剂用量计算PCA-403用量取占胶凝材料总用量的0.4%，则PCA-403用量为：5、砂率选取砂率取38%6、集料用量计算1）质量法设混凝土拌和物的表观密度为2400kg/m3，按照以下公式：(2-1)(2-2)式中：ms—单方砂用量，kg；mg—单方石用量，kg；其余字母含义见上。代入以上相应数据，则：解(1)、(2)，得：ms=625kg，mg=1020kg。2）体积法根据混凝土拌和物的体积等于水泥体积、矿粉体积、粉煤灰微珠体积、水体积、砂体积与一定的孔隙率体积。孔隙率体积设混凝土总体积的1%，则有以下公式：(2-3)式中：m表示物料单方用量，表示物料表观密度，下标符号c、sL、f、s、g、w依次分别表示水泥、矿粉、粉煤灰微珠与水。代入以上相应数据，则：解(1)、(2)，得：ms=614kg，mg=1003kg。3）最终基准配合比根据上述计算，以算术平均值作基准配合比，见表2-5。表2-5最终基准配合比/(kg/m3)水泥矿粉粉煤灰砂石子水外加剂质量法4101175962510201692.34体积法4101175961410031692.34平均4101175962010111692.344）实验配合比根据上述确定的基准配合比，作为试验的第二组配合比。固定单方用水量不变，第一组水胶比在基准配合比上减小0.05，取0.24；砂率在基准配合比上减小0.1，为0.37。第三、四组水胶比在基准配合比上依次增加0.05，分别取0.39、0.40；砂率在基准配合比上减小0.1，0.37、0.36；石子采用小石与大石，比例为0.5:0.5，具体结果见表2-6.表2-6最终基准配合比/(kg/m3)组别水泥/kg矿粉/kg粉煤灰/kg砂/kg小石/kg大石/kg水/kg外加剂/kg第一组492141705624794791692.81第二组410117596205065061692.34第三组34799506695235231691.99第四组30387437105325321691.732.3实验方法2.3.1粉体表观密度测定 本节粉体是指本课题所用水泥、矿粉、粉煤灰，测定步骤如下：1.实验步骤将粉料放入烘箱在100~110℃下烘干，而后放置1小时，然后取出，放入玻璃干燥器皿中冷却到室温；把李氏比重瓶放入烘箱在100~110℃下烘干，放置1小时，并冷却到室温，再放入恒温水槽下30分钟；称取粉料60g；取出李氏比重瓶，加入煤油至零刻度线以上，读取读数；将称取的粉料细心放入李氏比重瓶当中，并读取读数；重复上述过程两次。计算公式(2-4)——粉料密度，g/cm³；——粉料质量，g；——装入粉料试样前比重瓶内液面读数，ml；——装入粉料试样后比重瓶内液面读数，ml。2.3.2砂子表观密度测定1.测定方法1）先取海砂700g左右，放入100~110℃的烘干箱中烘至恒重；2）取出烘干的砂子，冷却至室温；3）称取砂子试样，为300g；4）将试样装入500mL容量瓶中，加水至500mL刻度线，称得质量；5）倒出容量瓶中的水和砂，洗净容量瓶，再加水至500mL刻度线，称得质量；6）上述步骤重复两次。2.计算公式(2-5)——砂的表观密度，精确至10kg/m³；——水的密度，取1000kg/m³；——烘干试样的质量，g；——试样、水及容量瓶的总质量，g；——水及容量瓶的总质量，g。2.3.3砂子的筛分析1.实验步骤1）将砂子放入100~110℃的烘箱中烘干，并冷却到室温；2）筛除7.5mm以上的颗粒，称取砂样500g；3）准备套筛，从下到上依次为筛底、0.15毫米、0.3毫米、0.6毫米、1.18毫米、2.36毫米、4.75毫米、筛盖；4）拿下筛盖，将500g砂样放入4.75毫米筛上，盖上筛盖，放入振筛机，振动10分钟；5）取下套筛，再从上到下一次进行手筛，称取质量m1、m2、m3、m4、m5、m6。2.计算公式(2-6)式中：——细度模数。精确至0.01；——分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm筛的累计筛余百分率。2.3.4石子的筛分析1.实验步骤1）将石子放入100~110℃的烘箱中烘干，并冷却到室温；2）称取石样10kg；3）准备套筛，从下到上依次为筛底、2.36毫米、4.75毫米、9.50毫米、16.0毫米、19.0毫米、26.5毫米、31.5毫米、筛盖；4）拿下筛盖，将10kg石样放入31.5毫米筛上，盖上筛盖，放入振筛机，振动10分钟；5）取下套筛，再从上到下一次进行手筛，称取质量m1、m2、m3、m4、m5、m6。2.3.5混凝土搅拌1.称量：依次称量砂、水泥、矿粉、粉煤灰、卵石、碎石、水、外加剂；2.润湿：将与搅拌有关的一切用具润湿，且表面无明水；3.干拌：将砂倒入铁板上，再依次加入矿粉、粉煤灰等粉料，用铁铲搅拌均匀。然后再加入卵石、碎石，再用铁铲翻拌均匀；4.湿拌：将上述混合料搅拌均匀后堆成圆锥形，由中间用铁铲挖一个圆坑，倒入一半混合液，用铁铲搅拌均匀，然后再倒入剩下的混合液，再次用铁铲翻拌均匀。2.3.6试件成型1.清理模具，在模具内部四周及底部均匀的涂抹上一层油，然后在模具底部盖上一小片纸片；2.将已经翻拌均匀的水泥细心装入模具中；3.用小铲子将模具周围多出的水泥抹去，并将模具表面抹平；4.放置24小时后拆模，将拆好的水泥试件放入水泥混凝土标准养护箱中养护。2.4实验仪器本课题所用实验仪器及设备见图2-2与表2-7。表2-7实验仪器与设备编号仪器与设备名称型号a电子天平LT10KA-1b电热鼓风干燥箱101A-3Bc单卧轴强制式混凝土搅拌机HJW-60d震击式标准振动筛ZBSX-92Ae电液伺服万能材料试验机HG-YW2000f微机电液伺服压力机控制柜HG-YW2000g水泥混凝土标准养护箱HBY-60Bh数显恒温搅拌循环水箱HH-60(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)图2-2实验仪器及设备

3实验结果与分析3.1实验结果表3-1反映了3d强度，表3-2反映了7d强度，表3-3反映了加速养护强度，表3-4反映了28d强度。表3-1水胶比与标准养护3d抗压强度水胶比试件1/kN试件2/kN试件3/kN强度/MPa最高强度/MPa有效强度/MPa0.24409.39279.95285.2738.938.930.90.29322.58282.61321.5430.630.629.40.34303.46261.21282.4928.828.826.90.39273.22279.22247.7726.526.525.4表3-2水胶比与标准养护7d抗压强度水胶比试件1/kN试件2/kN试件3/kN强度/MPa最高强度/MPa有效强度/MPa0.24510.09407.67546.3937.251.946.40.29508.5584.97264.4255.655.643.00.34509.76471.69238.838.148.438.60.39350.49381.63408.2739.638.836.1表3-3水胶比与加速养护抗压强度水胶比试件1/kN试件2/kN试件3/kN试件4/kN试件5/kN试件6/kN有效强度/MPa0.24360.72538.26580.32584.19560.13315.5455.50.29556.8483.87448.02423.09430.83223.852.90.34461.49504.78551.73256.26435.57538.0552.40.39384.03405.9443.7432.93398.13474.8745.1表3-4水胶比与标准养护28d抗压强度水胶比试件1/kN试件2/kN试件3/kN强度/MPa最高强度/MPa有效强度/MPa0.24818.77559.89570.5377.877.861.70.29645.16565.21643.0761.361.358.70.34606.92522.42564.9757.757.753.70.39546.43558.43495.5453.153.150.73.2水胶比与抗压强度的关系由表3-1、表3-2、表3-3、与表3-4整理得到水胶比在各龄期与有效抗压强度的关系，见表3-5与图3-1。表3-5水胶比与有效强度的关系水胶比3d7d加速养护28d0.2430.946.455.561.70.2929.443.052.958.70.3426.938.652.453.70.3925.436.145.150.7图3-2水胶比与3d、7d、加速养护、28d强度的关系水胶比与混凝土抗压强度的关系：根据表3-5和图3-1可知，随着水胶比的逐渐增大，混凝土抗压强度逐渐降低。当水胶比从0.24增加至0.29时，3d强度、7d强度、加速养护强度、28d强度分别下降了1.5、3.4、2.6、3MPa；当水胶比从0.29增加至0.34时，3d强度、7d强度、加速养护强度、28d强度分别下降了2.5、4.4、0.5、5MPa；当水胶比从0.34增加至0.39时，3d强度、7d强度、加速养护强度、28d强度分别下降了1.5、2.5、7.3、3MPa。水胶比增加，强度降低的原因：加入混凝土中的水只有部分用于与胶凝材料组分发生反应，另一部分提供混凝土适宜的工作性能，凝结硬化后，剩余的水就成为混凝土中的孔隙，所加入的水含量越多，混凝土的强度就会越低。3.3龄期与混凝土抗压强度的关系表3-6龄期与混凝土抗压强度的关系水胶比0.240.290.340.393d30.929.426.925.47d46.44338.636.128d61.758.753.750.7图3-3龄期与混凝土抗压强度的关系根据3-6表可知，随着养护龄期越来长，混凝土强度逐渐增大。而55℃加速养护会迅速提高混凝土的强度。其中，3d强度至7d强度这一阶段，强度增长趋势较快，而7d至28d强度这一阶段强度增长速度较为缓慢。当水胶比为0.24时，3d强度至7d强度增长了15.5MPa，7d强度至28d强度增长了15.3MPa；当水胶比为0.29时，3d强度至7d强度增长了14.4MPa，7d强度至28d强度增长了15.7MPa；当水胶比为0.34时，3d强度至7d强度增长了11.7MPa，7d强度至28d强度增长了15.1MPa；当水胶比为0.39时，3d强度至7d强度增长了10.7MPa，7d强度至28d强度增长了16.6MPa。经分析，3d强度约为28d强度的0.5倍，7d强度约为28d强度的0.7倍。3.4早期强度推定的回归模型建立 3.4.155℃加速养护强度与28d标养强度的线性回归关系设x为加速养护强度，y为28天强度，相互关系式为：y=a+bx其中a、b回归系数通过Excel电子表格求得，做法为：将相关数据填入Excel电子表格，在A1单元格填入“水胶比”，B1单元格填入“x”，C1单元格填入“y”，从A2到A25填入相应水胶比值，B2到B25填入相应加速养护强度值，C2到C25填入相应的28天强度值。在D1单元格输入“一元线性回归”，在D2单元格输入“回归系数”，在D3单元格输入“常数项”，在D4单元格输入“相关系数的平方”，在D5单元格输入“剩余标准差”，在E2输入“b=”，在E3输入“a=”，在E4输入“R2=”，在E5输入“SE”。在F2单元格输入“=SLOPE(C2,C25;B2,B25)”,按下回车键，求得回归系数b=0.73；在F3单元格输入“=INTERCEPT(C2,C25;B2,B25)”，按下回车键，求得常数项a=26.86，在F4单元格输入“=PEARSON(C2,C25;B2,B25)”，按下回车键，求得相关系数的平方R2=0.95，在F5单元格输入“=STEYX(C2,C25;B2,B25)”，按下回车键，求得剩余标准差SE=1.62。最后得出强度关系式f28=0.7299f55℃+26.86。3.4.255℃加速养护强度与28d标养强度的指数回归关系设x为加速养护强度，y为28天强度，相互关系式为：y=axb其中a、b回归系数通过Excel电子表格求得，做法为：将相关数据填入Excel电子表格，在A1单元格填入“水胶比”，B1单元格填入“x”，C1单元格填入“y”，从A2到A25填入相应水胶比值，B2到B25填入相应加速养护强度值，C2到C25填入相应的28天强度值；在D1单元格填入“ln(x)”，E1单元格填入“ln(y)”，对应在D2单元格输入公式“=ln(B2)”，E2单元格输入公式“=ln(C2)”，用鼠标选中D2、E2单元格，在右下方呈”+”，依势向下拖动鼠标至D25、E25单元格。在H2单元格输入“=SLOPE(E2,E25;D2,D25)”,按下回车键，求得回归系数b=0.464；在H3单元格输入“=INTERCEPT(E2,E25;D2,D25)”，按下回车键，求得常数项a=2.33，在F4单元格输入“=PEARSON(E2,E25;D2,D25)”，按下回车键，求得相关系数的平方R2=0.899，在F5单元格输入“=STEYX(E2,E25;D2,D25)”，按下回车键，求得剩余标准差SE=0.0388。最后得出强度关系式f28=0.464f55℃+2.33。通过对两种方法的对比，经分析第一种计算结果更为符合实际结果。

结论在相同龄期的情况下，水胶比越大，抗压强度越小；在相同水胶比的情况下，龄期越长，抗压强度越大；经过计算，我们得到55℃加速养护强度与28d强度的预测公式：f28=0.7299f55℃+26.86参考文献JGJ/T15－2008,早期推定混凝土强度试验方法标准[S].陈亮,葛喆敏.早期推定混凝土强度的应用[J].江苏建筑,2012,(S1):57-59.王永君.早期推定混凝土强度在嘉峪关地区的试验应用[J].山西建筑.2009,(21):.168-170.林勇.早期预测混凝土强度的理论分析和试验研究[D].天津：天津大学,2008.惠明传.混凝土强度的早期推定及数据分析[J].科技信息(科学教研).2007,(15):87+73.姚德正.早期推定混凝土强度的应用与前景[C].中国硅酸盐学会专题资料汇编,2010.杨国发.两种回归分析法在早期推定混凝土强度试验应用中的比较[J].福建建设科技.2014,(05):31-33.刘数华,建筑材料试验研究的数学方法[M].北京：中国建材工业出版社,2006.姚德正.早期推定混凝土强度误差的正态性检验[J].商品混凝土.2019,(11):50-53.詹镇峰,