[發明專利]一種高原地區大溫差下的混凝土抗壓強度預測方法

在審

• 申請號: 201911069336.2
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110968903A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 李雪峰
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

一種高原地區大溫差下的混凝土抗壓強度預測方法,基于傳統預測方法，通過縮小強度預測范圍，并改進表觀反應活化能Ea的取值方法，能夠顯著提升對高原大溫差環境下混凝土的強度發展的預測精度。

技術領域

本發明涉及混凝土抗壓強度預測技術，特別是一種高原地區大溫差下的混凝土抗壓強度預測方法,基于傳統預測方法，通過縮小強度預測范圍，并改進表觀反應活化能E_a的取值方法，能夠顯著提升對高原大溫差環境下混凝土的強度發展的預測精度。

背景技術

混凝土作為最大宗的建筑材料，被廣泛用于各種交通基礎設施中。隨著國家建設“交通強國”戰略的不斷推進，在青藏高原等嚴酷環境下修建交通基礎設施將勢在必行。青藏高原平均海拔4000m，由于太陽輻射強烈，大氣透明度高，造成該地區晝夜溫差大。因此，對于在高原地區完成澆筑的混凝土，晝夜溫差大將顯著影響混凝土水化進程，進而影響強度發展，而能否準確預測混凝土強度發展對高原地區建設單位保證質量，提高效率，節省成本至關重要。如在大溫差環境下，如何確定混凝土合理養護時間而避免其早期受凍,如何確定混凝土預制梁的合理蒸汽養護時間而提高預制效率,如何確定梁體達到吊裝所需的最小抗壓強度以提高預制梁場的周轉效率。目前，常見的混凝土抗壓強度預測方法主要基于“成熟度”的概念，即對于相同配合比的混凝土，只要“成熟度”值相等，則混凝土強度也相等。對于如何表示“成熟度”，目前主要存在兩種方法。傳統預測方法1：該法為以混凝土實際養護溫度及其對應養護時間的乘積(簡稱“度時積”)表示，該方法簡單地將溫度對膠凝材料反應速率的影響視為線性，但實際上膠凝材料反應速率隨溫度的增大呈指數增長，因此，采用“度時積”表征“成熟度”僅適用于混凝土養護溫度變化幅度較小，當混凝土養護期間經歷較大溫差時，其預測精度將嚴重下降。

傳統預測方法2：該法為通過引入可較準確描述溫度與膠凝材料反應速率間關系的Arrhenius方程，進而建立不同溫度之間的“等效齡期換算系數”，通過該系數統一將非標準溫度(20℃)下養護齡期轉換為標準溫度下的等效齡期，最終計算標準養護溫度下的“度時積”，以此來表示“成熟度”并對混凝土強度進行預測，該方法已被ASTM協會推薦使用。但在使用第2種方法時需首先確定表征膠凝材料反應的關鍵參數的表觀反應活化能Ea，研究表明，Ea的取值主要受膠凝材料類型、水化度及養護溫度影響，很難給出定值。因此，對同一種配合比混凝土，如果在整個混凝土養護溫度范圍內將其視為定值，將很難考慮溫度及水化度對Ea值的影響，從而也很難準確預估混凝土的強度發展。實際上，當利用“成熟度”法對混凝土強度進行預估時，往往會預先確定一個目標強度值范圍。如在高原地區為預防混凝土早期受凍，當對混凝土結構后期無耐久性要求時，抗凍臨界強度值約為其設計強度等級的30％，而當混凝土結構要求具有較高的抗滲性或抗凍融要求時，抗凍臨界強度值分別宜不小于設計強度等級值的50％和70％。因此，實際使用時，只需保證對混凝土是否達到目標強度值進行準確預測即可，沒有必要對整個養護齡期內混凝土強度進行準確預測。

本發明人認為，基于傳統預測方法2，通過縮小強度預測范圍，并改進表觀反應活化能Ea的取值方法，能夠顯著提升對高原大溫差環境下混凝土的強度發展的預測精度。有鑒于此，本發明人完成了本發明。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的缺陷或不足，提供一種高原地區大溫差下的混凝土抗壓強度預測方法,基于傳統預測方法，通過縮小強度預測范圍，并改進表觀反應活化能Ea的取值方法，能夠顯著提升對高原大溫差環境下混凝土的強度發展的預測精度。

本發明的技術方案如下：

一種高原地區大溫差下的混凝土抗壓強度預測方法,其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，按照下列式子確定需要預測混凝土的強度值Sm及預測范圍Sr：

Sr＝[Smin，Smax] (1)

Sm＝(Smin+Smax)/2 (2)