王　強(qiáng) 謝超鵬 錢(qián)國(guó)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(qián)國(guó)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(guò)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(lái)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(lái)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(wèn)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(zhǎng)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(guó)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(zhǎng)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)?？偨Y(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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(guò)混凝土養(yǎng)護(hù)的溫度與時(shí)間的乘積來(lái)預(yù)判混凝土的早期強(qiáng)度。混凝土早期強(qiáng)度的增長(zhǎng)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(lái)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(jiǎn)單可行，節(jié)省了大量的人力、物力，還具有較高的準(zhǔn)確度?；炷猎缙趶?qiáng)度的增長(zhǎng)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(guò)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(lái)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(guó)內(nèi)外很多公司都研制出了各種精度的成熟度測(cè)定儀以及成熟度的檢測(cè)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(jiǎn)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(guó)際或國(guó)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(guó)學(xué)者管俊峰等提出利用等效成熟度的概念來(lái)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(yǔ)

成熟度理論在混凝土的施工中也占據(jù)越來(lái)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(lái)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(lái)，混凝土成熟度理論必將會(huì)應(yīng)用到各類(lèi)的混凝土工程中。

參考文獻(xiàn)：

［1］李恩陽(yáng).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(chǎng)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.