[发明专利]评估混凝土强度的方法

说明书

技术领域

本发明属于混凝土质量监测领域，涉及一种评估混凝土强度的方法。

背景技术

目前混凝土材料强度性能的现场评估主要采用同条件养护法。由于试件尺寸局限、人为操作等影响，在施工现场成型的混凝土抗压强度与实际混凝土构件行呀强度差异较大。特别是对于大体积混凝土而言，大体积混凝土内部最高温度可达60℃，甚至更高，高温持续时间长。因此，在大体积混凝土硬化早期，混凝土实质上是高温硬化过程，相当于“准蒸养”状态。就水泥水化速率与温度关系而言，温度越高水化反应速率越快，同样，温度高也使矿物掺合料的活性增加，大体积混凝土实际抗压强度远远高于同龄期同条件养护条件下的强度值。而采用超声回弹、钻芯取样等方法只在混凝土结构浇筑28天后才进行，属于事后评估，无法做到混凝土质量的实时监测，存在明显的不足。

混凝土的强度发展主要与材料本身及所处温、湿度条件、龄期等密切相关。1951年，英国学者绍耳首度提出了成熟度的概念，他认为当混凝土的原材料、配比确定时，强度的发展主要由温度及时间决定。只要成熟度相等，混凝土的强度大致相同，而这一理论也渐渐得到了混凝土领域内的普遍认同。

目前成熟度的计算方法，主要有绍耳公式法及等效龄期法。

1.绍耳(A.Saul)把时间与温度的乘积称为成熟度(度时积)。他提出了绍耳公式计算混凝土的成熟度：

M_(t)＝∑(T-T₀)×Δt

由于参数T₀取值固定，计算较为简单。但是Saul公式在实际应用中存在一些问题，其最大的缺陷是对材料的自身特性考虑不足，不同研究人员得出的T₀值差异较大，且该计算方法的适用温度范围较窄，预测精度较差。

2等效龄期法是在Arrhennius方程的基础上提出的，等效龄期t_e的计算公式如下：

te=∫t0texp[-EaR(1T-1Ts)]dt,]]>

其中，E_a为活化能，R为气体常数，值为8.3144J/(mol·K)，T为为时间段t₀到t内的平均温度，单位为K，T_s为基准温度，一般取标养温度20℃，即298K。等效龄期法将混凝土的强度增长看作是胶凝体系水化反应程度的体现，引入了活化能E_a的概念。不同于绍耳公式，它考虑了材料自身的特性，提高了强度评估的准确性，适用范围广。

从公式上看，温度历程获取后，成熟度的计算值取决于活化能E_a，因此确定E_a取值是等效龄期法评估的关键。美国材料与试验协会(ASTM)用成熟度法预测混凝土强度标准试验方法(C1074-04 Standard Practice for EstimatingConcrete Strength by the Maturity Method)中混凝土材料的E_a值确定是采用相应的砂浆试块在三种不同温度条件下(模拟预期工程混凝土内部达到的最高温度、最低温度及中间温度情况)进行恒温养护，比较试块在不同温度条件下的强度发展规律确定的。

总体上来说，等效龄期法较绍耳公式评估精度有所提高，但操作较为复杂，需要成型混凝土及砂浆试块，且砂浆在各养护温度下的凝结时间都需要分别测量，龄期的设置太过频繁，例如60℃养护时，砂浆试块的凝结时间较常温大大提前，因此其使用受到了很大的限制，可操作性不强。

发明内容