一種早齡混凝土彈性模量的確定方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種對混凝土靜力受壓彈性模量的預測技術領域，并基于成熟度理 論，提出一種早齡混凝土彈性模量的確定方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，因對施工過程中混凝土實際性能監測不力，對早期混凝土彈性模量的預 測有較大偏差，施工期即產生嚴重的混凝土結構非正常裂縫，影響了結構的耐久性和安全 性，甚至發生嚴重的工程事故造成重大的人員傷亡和經濟損失。
[0003] 目前，針對混凝土彈性模量的預測基本是根據各規范規定的已有公式，通過測定 混凝土試塊強度等因素直接對其彈性模量進行計算，而對早期混凝土彈性模量隨時間的變 化過程則無法確定，因而無法得出早期不同齡期混凝土彈性模量的準確預測，導致施工措 施控制不當，甚至產生嚴重的工程事故。
[0004] 而常用的通過超聲波原理測定混凝土強度，再建立模型預測彈模對早齡期混凝土 并不適用，推算出的不同齡期混凝土彈模相對準確性也較差。
【發明內容】
[0005] 本發明為解決以上問題，圍繞混凝土成熟度、彈性模量等的動態發展過程，結合實 驗室試驗情況進行分析與總結，提出一種早齡混凝土彈性模量的確定方法。
[0006] 為了實現上述目的，本發明采取下述技術方案，包括以下步驟：
[0007] 步驟1 :制備若干混凝土試塊，測定所述混凝土試塊在不同養護溫度下不同齡期 的彈性模量；
[0008] 步驟2 :確定成熟度與溫度、混凝土齡期的關系公式；
[0009] 步驟3 :整理不同溫度下不同齡期的彈性模量數值和相應的成熟度的數據，對所 述彈性模量和成熟度進行公式擬合，獲取彈性模量和成熟度的關系曲線，進而得到早齡混 凝土的彈性模量的計算方法。
[0010] 步驟1中，所述混凝土試塊的制備按工程所需的混凝土級配制作。
[0011] 步驟1中，所述彈性模量按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/ T50081-2002)的規定通過試驗測得。
[0012] 步驟2中，所述關系公式采用M = Σ (T+15) · At計算相應成熟度，式中，M為所 述成熟度，T為所述混凝土的養護溫度，Λ t為所述混凝土齡期。
[0013] 步驟3中，對于所測定的所述彈性模量值，采用matlab對試驗結果進行數據處理， 擬合彈性模量與成熟度函數，根據評價擬合優度指標判定擬合效果。
[0014] 步驟3中，所述公式擬合過程包括：根據試驗所得彈性模量和成熟度的變化規律， 采用matlab中Curve Fitting Tool進行多種函數初步擬合，并選取擬合效果最好的函數 作為最終擬合函數。
[0015] 步驟3中，通過所獲取的彈性模量與成熟度關系的最終擬合函數，結合工程監控 所得溫度與齡期的數據，進而得到早期混凝土彈性模量的發展過程。
[0016] 步驟3中，利用得出的成熟度與彈性模量的關系曲線，運用在使用該級配混凝土 的實際工程中。
[0017] 本發明的有益效果是：
[0018] 該方法通過早期溫度和時間的記錄，計算成熟度，進而預測出早期混凝土彈性模 量，具有較高的準確性和實用性。
[0019] 本發明摒棄以往通過強度計算彈性模量的做法，提出通過成熟度預測彈性模量的 新方法，可以更加精確的對混凝土彈性模量進行計算和預測。
[0020] 在實際工程使用中，可根據工程實際使用的混凝土級配，提前設計實驗得出成熟 度與彈性模量的關系式，從而利用得出關系式對整個工程進行指揮和監測。
【附圖說明】
[0021] 圖1 :彈性模量在不同溫度下隨齡期變化規律；
[0022] 圖2 :采用一階多項式局部加權處理數據得到的成熟度-彈性模量曲線；
[0023] 圖3 :采用一階多項式局部加權處理數據得到的成熟度-殘差曲線；
[0024] 圖4 :某測試段成熟度-彈性模量曲線。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合某大橋工程實施對本發明做進一步說明：
[0026] L實驗設計：
[0027] 1)試驗原材料及配合比
[0028] 水泥：產地山東濟南，品種為P052. 5R ;
[0029] 粗集料：產地嘉祥，10~20mm單粒集摻量60%，5~IOmm單粒集摻量40% ;
[0030] 細集料：產地東平，河砂，規格為II區中砂；
[0031] 水：飲用水；
[0032] 外加劑：徐州超力CNF-2,高效減水劑。
[0033] 水泥：粗集料：細集料：水：外加劑=I :1. 45 :2. 26 :0. 34 :0. 022
[0034] 使用以上材料及配合比配制C50混凝土。
[0035] 2)試件制作及養護：
[0036] 混凝土靜力受壓彈性模量實驗制作尺寸為150mmX 150mmX300mm的試塊，六個試 塊為一組。分別置于20°C、40°C、60°C的養護溫度下，采取1天、2天、3天、7天、14天、28天 的不同齡期養護，共計6X3X6 = 108塊。
[0037] 對于0°C、10°C養護的試件采用冰箱養護，20°C的試件采用在標準養護室（或養護 箱）養護，40°C、60°C養護的試件放在Ca(OH)2飽和溶液的恒溫水箱中養護。養護完成的試 件應及時進行試驗，避免差生過大溫差影響實驗精度。
[0038] 3)測試：
[0039] 測試方法按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081-2002)的規定進 行。
[0040] 取每組3個棱柱體試件測值的算術平均值作為該組混凝土的變形值。如果其中有 一個試件的軸心抗壓強度值與用以確定檢驗控制荷載的軸心抗壓強度值相差超過后者的 20%時，則變形值按另兩個試件測值的算術平均值計算；如有兩個試件超過上訴規定時，則 此次實驗無效。另3個棱柱體試件用于測定混凝土的棱柱體抗壓強度（fcp)。
[0041] 2.實驗結果分析：
[0042] 采用matlab進行數據處理，其中，模型：f (X) = 30. 7*exp(_262/x)，擬合優度 SSE :8. 402,殘差平方和：0. 8935,調整的殘差平方和：0. 8864,均方根誤差：0. 7484。計算殘 差與擬合優度統計量進行擬合效果檢驗，確定最終擬合函數。
[0043] 3.彈性模量隨溫度、齡期變化規律：
[0044] 1)標準養護條件下彈性模量隨齡期變化規律：
[0045] 對標準養護條件（20°C，濕度95 % )下試驗數據進行分析整理：
[0046] 表1 20°C彈性模量實驗數據
【主權項】
1. 一種早齡混凝土彈性模量的確定方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1:制備若干混凝土試塊，測定所述混凝土試塊在不同養護溫度下不同齡期的彈 性模量； 步驟2 :確定成熟度與溫度、混凝土齡期的關系公式； 步驟3 :整理不同溫度下不同齡期的彈性模量數值和相應的成熟度的數據，對所述彈 性模量和成熟度進行公式擬合，獲取彈性模量和成熟度的關系曲線，進而得到早齡混凝土 的彈性模量的計算方法。
2. 根據權利要求1所述的一種早齡混凝土彈性模量的確定方法，其特征在于：步驟1 中，所述混凝土試塊的制備按工程所需的混凝土級配制作。
3. 根據權利要求1所述的一種早齡混凝土彈性模量的確定方法，其特征在于：所述步 驟1中，所述彈性模量數值按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081-2002)的 規定通過試驗測得。
4. 根據權利要求1所述的一種早齡混凝土彈性模量的確定方法，其特征在于：步驟2 中，所述關系公式采用M= 2 (T+15) ? At計算相應成熟度，式中，M為所述成熟度，T為所 述混凝土的養護溫度，At為所述混凝土齡期。
5. 根據權利要求1所述的一種早齡混凝土彈性模量的確定方法，其特征在于：所述步 驟3中，對于所測定的所述彈性模量值，采用matlab對試驗結果進行數據處理，擬合彈性模 量與成熟度函數，根據評價擬合優度指標判定擬合效果。
6. 根據權利要求1所述的一種早齡混凝土彈性模量的確定方法，其特征在于：步驟3 中，所述公式擬合過程包括：采用matlab中Curve Fitting Tool進行多種函數初步擬合， 并選取擬合效果最好的函數作為最終擬合函數。
7. 根據權利要求1所述的一種早齡混凝土彈性模量的確定方法，其特征在于：步驟3 中，通過所獲取的彈性模量與成熟度關系的最終擬合函數，獲取所述彈性模量與混凝土溫 度、齡期的關系，進而得到早期混凝土彈性模量的計算方法。
8. 根據權利要求1所述的一種早齡混凝土彈性模量的確定方法，其特征在于：步驟3 中，利用得出的成熟度與彈性模量的關系曲線，運用在使用該級配混凝土的實際工程中。
【專利摘要】本發明公開一種早齡混凝土彈性模量的確定方法，包括一定級配的混凝土在不同養護溫度下不同齡期的靜力受壓彈性模量變化規律的測定，得出成熟度與彈性模量的關系曲線。摒棄以往通過強度計算彈性模量的做法，提出通過成熟度預測彈性模量的新方法，可以更加精確的對混凝土彈性模量進行計算和預測。在實際工程使用中，可根據工程混凝土級配，提前設計實驗得出成熟度與彈性模量的關系式，從而利用得出關系式對整個工程進行指揮和監測。
【IPC分類】G01N33-38
【公開號】CN104807983
【申請號】CN201510203388
【發明人】王有志, 王偉鑫, 王藝霖, 尤偉杰, 孫皓嵐, 張騰, 張曉峰, 劉華瑾, 唐沈陽, 韋宗旗
【申請人】山東大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月23日