混凝土成熟度原理及其在工程中的應(yīng)用

王　強(qiáng) 謝超鵬 錢國雙 韓霄羽華北水利水電大學(xué)（450000）

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混凝土成熟度原理及其在工程中的應(yīng)用

王強(qiáng) 謝超鵬 錢國雙 韓霄羽
華北水利水電大學(xué)（450000）

摘要：著重介紹了關(guān)于成熟度的概念以及其發(fā)展過程和原理，同時(shí)介紹了一些成熟度理論在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。隨著混凝土生產(chǎn)的商品化，越來越多的工程實(shí)踐中采用了商品混凝土，這對(duì)混凝土成熟度理論在工程實(shí)踐中的應(yīng)用帶來了很多機(jī)遇。

關(guān)鍵詞：混凝土成熟度；理論；原理；工程應(yīng)用

當(dāng)前，混凝土依然是各種工程建設(shè)中不可或缺的建筑材料，關(guān)于其強(qiáng)度的問題依然是研究混凝土的重要方向。當(dāng)混凝土的原材料以及配合比一定時(shí)，混凝土強(qiáng)度增長主要受其養(yǎng)護(hù)溫度和養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響。因此，也催生了混凝土成熟度這一概念。

1　混凝土成熟度的基本概念

成熟度這一概念由英國學(xué)者紹耳在1951年提出。紹耳認(rèn)為，當(dāng)混凝土的原材料及其配合比一定時(shí)，混凝土強(qiáng)度的增長主要取決于其養(yǎng)護(hù)時(shí)間以及養(yǎng)護(hù)溫度。據(jù)此，紹耳（A·G·ASanl）［1］就提出了混凝土成熟度的概念。1953年，瑞典學(xué)者勃格斯特（S·G Bergstrom）在做了大量的混凝土性能試驗(yàn)后，進(jìn)行了大量的歸納總結(jié)。總結(jié)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混凝土的原材料以及配合比一定時(shí)，混凝土強(qiáng)度的增長主要由溫度和時(shí)間兩個(gè)參數(shù)決定。勃格斯特在紹耳成熟度概念的基礎(chǔ)上，提出了采用成熟度預(yù)測混凝土強(qiáng)度的方法，同時(shí)定義混凝土的成熟度M為溫度T與時(shí)間t的函數(shù)，提出了具有重要應(yīng)用意義的成熟度公式，其表達(dá)如下：

式中：Ms——混凝土成熟度（℃·d）；Ti——在ti時(shí)間內(nèi)混凝土的平均養(yǎng)護(hù)溫度（℃）；ti——養(yǎng)護(hù)時(shí)間，以天（d）計(jì)。

根據(jù)紹耳-勃格斯特提出的關(guān)于成熟度理論以及相關(guān)試驗(yàn)可以得出，對(duì)于原材料以及配合比一定的混凝土，只要其成熟度數(shù)值相等，那么混凝土的強(qiáng)度就是大體相同的。因此，在工程實(shí)踐中，根據(jù)成熟度公式可以很方便地估算混凝土的強(qiáng)度。

2　混凝土成熟度在工程中的應(yīng)用

2.1預(yù)測混凝土早期強(qiáng)度并繪制成熟度曲線

由于混凝土成熟度為混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間與養(yǎng)護(hù)溫度的乘積，因此可以通過混凝土養(yǎng)護(hù)的溫度與時(shí)間的乘積來預(yù)判混凝土的早期強(qiáng)度。混凝土早期強(qiáng)度的增長與成熟度大致成線性關(guān)系，圖1即為混凝土成熟度與強(qiáng)度關(guān)系曲線圖。

圖1　混凝土成熟度與強(qiáng)度關(guān)系曲線

2.2成熟度大體積混凝土冬季施工中的應(yīng)用

目前，在大體積混凝土冬季施工中，利用計(jì)算混凝土成熟度的方法來推算混凝土所需要的早期強(qiáng)度是非常行之有效的方法［2］。這種方法加簡單可行，節(jié)省了大量的人力、物力，還具有較高的準(zhǔn)確度。混凝土早期強(qiáng)度的增長與成熟度基本成線性關(guān)系。因此，利用混凝土成熟度的計(jì)算方法可以通過混凝土在澆筑后的平均養(yǎng)護(hù)溫度與養(yǎng)護(hù)時(shí)間的乘積來繪制混凝土強(qiáng)度與成熟度的關(guān)系曲線，進(jìn)而估算混凝土早期強(qiáng)度。目前國內(nèi)外很多公司都研制出了各種精度的成熟度測定儀以及成熟度的檢測設(shè)備，為估算冬季施工的大體積混凝土的早期強(qiáng)度提供了更加快捷簡單的方法。

2.3成熟度對(duì)現(xiàn)澆大壩斷裂參數(shù)的應(yīng)用

目前，國際或國內(nèi)關(guān)于混凝土強(qiáng)度與成熟度關(guān)系的研究已經(jīng)較為全面，且在實(shí)際工程中取得了一定的應(yīng)用，但是，對(duì)大壩混凝土強(qiáng)度等力學(xué)特性與成熟度關(guān)系的研究還相對(duì)較少。我國學(xué)者管俊峰等提出利用等效成熟度的概念來研究等效成熟度對(duì)現(xiàn)澆大壩斷裂參數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，引入等效成熟度的概念能較好地反映大壩真實(shí)的澆筑環(huán)境對(duì)混凝土強(qiáng)度以及大壩斷裂參數(shù)的影響［3］。因?yàn)榈刃С墒於饶芡瑫r(shí)兼顧時(shí)間和溫度兩個(gè)因素，能考慮到兩個(gè)因素對(duì)混凝土斷裂參數(shù)的耦合效應(yīng)。

3　結(jié)語

成熟度理論在混凝土的施工中也占據(jù)越來越重要的地位，成熟度理論逐漸地被更多的人所接受，在科研以及工程實(shí)踐中被越來越廣泛地使用。商品混凝土的普遍使用為成熟度理論的發(fā)展與應(yīng)用提供了更為廣闊的前景。相信在不久的將來，混凝土成熟度理論必將會(huì)應(yīng)用到各類的混凝土工程中。

參考文獻(xiàn)：

［1］李恩陽.混凝土成熟度在施工中的應(yīng)用［J］.西北水資源與水工程，1996.

［2］方光秀，李發(fā)千，鄭文忠.混凝土成熟度新論及新成熟度準(zhǔn)則應(yīng)用［J］低溫技術(shù)，2002（2）：89- 92.

［3］管俊峰，李慶斌，吳智敏，趙順波.現(xiàn)場澆筑大壩混凝土斷裂參數(shù)與等效成熟度關(guān)系研究［J］.水利學(xué)報(bào)，2015（08）：951-959.