[发明专利]一种反映真实水泥土桩在不同赋存温度历程下的组合指数式抗压强度模型

说明书

一种反映真实水泥土桩在不同赋存温度历程下的组合指数式抗压强度模型，其模型表达式为：式中：θ(τ_e)为水泥抗压强度，MPa；τ_e为混凝土等效龄期，d；θ₁、θ₂、m₁、m₂为待确定参数，A为调整系数。本发明提供的一种反映真实水泥土桩组合指数式抗压强度模型，不仅解决了目前没有充分考虑不同赋存温度作用的水泥土抗压强度模型的问题，而且还解决了室内水泥土试验没有与实际工程情况相结合的问题。该模型不仅充分反映了水泥土抗压强度与养护龄期和赋存温度的关系，还具有模型参数少、预测精度高和适应性强的优点。

技术领域

本发明涉及水泥土桩抗压强度领域，尤其是一种反映真实水泥土桩在不同赋存温度历程作用下的组合指数式抗压强度模型。

背景技术

水泥土的养护条件同混凝土试验规程规定相同，标准养护室温度应控制在20℃，湿度控制在95％以上。目前，国内关于水泥土力学性能计算模型一般是基于标准养护试验结果获得的，而未考虑不同赋存温度历程作用对水泥土力学特性的影响。然而，在实际工程中，水泥土桩所处的环境温度是动态变化的，例如在水利工程或公路地基等基础设施工程中，需采用水泥土搅拌桩对软黏土地基进行加固，而对于水利工程多在秋冬枯水期施工，此时环境温度较低，成桩后赋存温度较低，尤其是桩体的上半部分受外界环境温度影响大；对于公路地基处理工程大多处在变温状态。因此实际的水泥土结构通常处在高于或低于标准养护温度。研究表明，水泥土的力学性能通常由水泥土配合比(如水灰比、水泥掺量等)决定，而环境因素，比如养护温度等，同样也是影响水泥土力学性能发展的重要因素之一。实际工程中，水泥土桩常暴露于变温的环境中，了解不同环境温度对其力学性能发展的影响能更准确地对水泥土桩安全进行判定。目前，关于在标准养护温度(20℃)对水泥土水化度和其力学性能的影响的研究较多，而关于低温或高温养护影响水泥土力学性能以及预测模型的研究相对偏少。水泥土是一种高含水率、高孔隙比、抗剪强度较低的脆性材料，充分掌握水泥土材料力学性能是防止和控制水泥土结构裂缝的必要条件之一。抗压强度作为水泥土的基本力学性能参数之一，它随着水泥水化进程而发展，是水泥土微观结构性能的宏观反映。了解和确定水泥土在不同赋存温度和工作条件下抗压强度的发展历程对工程应用具有重要意义。当水泥土原材料及配合比确定后，养护温度作用成为水泥土微观结构发展的主要因素。目前关于外界环境对水泥土抗压强度影响的研究，主要集中在标准养护温度对水泥土抗压强度的影响较多。较少考虑非标准养护温度对水泥土抗压强度的影响。考虑温度对抗压强度发展的影响，通常有成熟度法和水化度法两种方法。成熟度定义为不同温度历程下温度随时间的积分。成熟度法假设同一配合比下的水泥土经历不同的温度历程，在水分充足的条件下，达到相同成熟度时的水泥土强度近似相等。水化度法假设同一配合比的水泥土在达到相同的水泥水化程度时具有相同的抗压强度，应用上述两个方法分别建立水泥土强度与等效龄期和水化度的关系具有很好的适应性。在水泥土工程中，各种外加剂和活性矿物掺和料的广泛应用，使得影响水泥土强度发展的因素越来越多，水泥土强度发展过程也更为多变，如何选择一个精确预测水泥土抗压强度的模型成为目前研究的热点。

目前，关于标准养护温度对水泥土水化度和其抗压强度的影响的研究较多，而关于低温或高温养护条件影响水泥土抗压强度以及预测模型的研究相对偏少，至今尚未见考虑不同养护温度作用的水泥土抗压强度模型的报导，因此，本专利从等效龄期的角度出发，建立一个考虑不同赋存温度历程作用下的水泥土抗压强度模型，并通过试验值验证模型的准确性、可行性以及适用性。

下面以表1展示一下目前运用较为广泛的抗压强度预测模型。

表1现有抗压强度模型

对于上述模型的局限性及适用性，下表2详细列出了目前运用较为广泛的抗压强度模型的主要缺陷和适用范围。

表2模型适用范围及主要缺陷