利用成熟度方法预测水泥混凝土路面的早期强度.pdf
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1、公路交通技术2 0 1 2年 1 0月 第 5期T e c h n o l o g y o f Hi g h w a y a n d T r a n s p o r t O c t 2 0 1 2 N o 5 利用成熟 度方法预测水 泥混 凝土路面 的早期强 度 余概宁 , 孙晓立 ( 1 广东省高速公路有限公司, 广州5 1 0 1 0 0 ; 2 广东华路交通科技有限公司,广州5 1 0 4 2 0 ) 摘要 : 目前 国内关 于无损预测 水泥混凝土路 面早期 强度 的研 究成果较 少。成 熟度 方法是 一个预 测水 泥混凝 土路 面早期强度的无损试验方法, 然而在我国公路行业未得到有效应
2、用。通过室内试验建立水泥混凝土的成熟度一 强度 曲线 , 并通过该 曲线预测水 泥混凝土路面合适 的切缝 时机 和开放 交通 时 间。现 场试验 结果表 明, 成 熟度方 法可以较 好地预测水 泥混凝土路 面的早期 强度 , 且对 于控制 水泥混凝土路 面的早期 裂缝 具有重要的X - 程 实用价值 。 关键词 : 成熟度方法 ; 水泥混凝土路 面; 成熟度一 强度 曲线 ; 早期 强度 文章编号 : 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 1 5 0 4 中图分类号 : U 4 1 6 2 1 6 文 献标 识码 : A Pr e d ic t i o n o
3、 f Ea r ly St r e n g t h o f Ce me n t Co n c r e t e P a v e me n t b y Me a n s o f Ma t u r i t y Me t h o d YU Ga i n i n g S UN Xi a o l i Abs t r a c t :At p r e s e n t t h e r e a r e f e w r e s e a r c h a c h i e v e me n t s o n n o nd e s t r u c t i v e p r e d i c t i o n o f c e me
4、n t c o nc r e t e p a v e me n t a t h o me Th e ma t u r i t y me t ho d i s a n o n d e s t ruc t i v e t e s t me t h o d f o r p r e d i c t i o n o f e a r l y s t a g e s t r e ng t h o f c e me n t c o nc r e t e p a v e me n t ,b ut h a s n o t be e n e f f e c t i v e l y a p p l i e d i n
5、 n a t i o n a l h i g h wa y i n d u s t T hi s pa p e r e s t a b l i s h e s ma t u r i y s t r e n g t h c u r v e o f c e me n t c o n c r e t e v i a i n do o r t e s t a nd p r e d i c t s p r o p e r s e a m c u t t i n g t i me o f c e me n t c o n c r e t e p a v e me n t a n d o p e n i n
6、 g t i me t o t r a ffi c v i a t h i s c u rv e S i t e t e s t r e s u l t s s h o w t ha t t h e ma t u r i t y me t h o d c a n b e t t e r pr e d i c t e a r l y s t a g e s t r e n g t h o f c e me n t c o n c r e t e p a v e me n t a n d e x hi bi t s i mpo r t a n t e ng i n e e rin g p r a
7、c t i c a l v a l ue f o r c o n t r o l l i n g e a r l y c r a c ks o f c e me n t c o n c r e t e p a v e me n t Ke y wo r d s :ma t u rit y me t h o d;e a r l y s t a g e s t r e n gth;ma t u ri t y s t r e n g t h c u r v e ;e a r l y s t r e n g t h 国外将水泥混凝土路面铺筑后 的前 7 2 h定义 为路面的“ 早期” , 这是 因为路面
8、摊铺后 7 2 h是路面 强度和应力发展的重要时段。在这一时段 , 强度还 没有完全形成 , 所 以最有可能产生早期裂缝。大量 研究指出, 如果路面不 出现早期裂缝 , 则路面使用寿 命超过 3 0年的概率会显著提高。 科学确定切缝时机和开放交通时间是避免或减 少水泥混凝土路面早期裂缝的有效措施。切缝时间 如果过早 , 切缝会使得水泥混凝土路面出现啃边 ; 反 之 , 水泥混凝土路面会因为温度应力过 大而出现早 期裂缝 。J T G v 3 o -2 o o 3 ( 水泥混凝土路面施工技术 规范 采用 2 0 0温度小时来确定水 泥混凝 土路 面的 切缝时机。然而水泥混凝土路面早期强度 的增长
9、除 了受环境温度 的影响 , 还受水灰 比、 外加剂用量 、 风 力和环境湿度等影 响, 采 用温度小 时来确定切缝时 基金项 目: 广东 省交通 厅科技项 目( 2 0 1 0 0 4 0 0 3 ) 收稿 日期: 2 0 1 2 0 4 0 1 作者简介: 余概宁( 1 9 6 3 一 ) , 男, 广东省吴川市人, 本科, 高工 机具有较强的经验性。 目前 , 我 国对开放交通 时间 不够重视 , 导致水泥混凝土路 面经常 由于开放交通 过早而产生微裂缝 , 最终导致其出现早期破坏。 国内外对混凝土早期 强度进行 了大量研究 , 比 较常用的方法就是成熟度方法。美 国在对混凝土性 能进行
10、评价时 , 就采用混凝 土的成熟度指数作为指 标。S HR P计划 中的# 2 0 0 6子项“ 混凝土路 面的温度 效应” 也采用成熟度 方法 , 并编写 了相应计算机程 序 。该方法在我国建筑行业和水利行业应用较 为广泛 , 并取得 了较好 的工程效果 。然而 , 国内 对于成熟度方法预测水泥混凝土路面早期强度 的理 论研究较少 , 因此研究水 泥混凝土路面成熟度和 弯拉强度之间的关系具有重要的工程应用价值 。本 文通过室 内试 验建立 水 泥混凝 土成熟 度 一 强度 曲 线 , 并通过试验路现场检验成熟度 一 强度 曲线 的有 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o
11、 m 1 6 公路交通技术 2 0 1 2生 效性。结果表明, 在水泥混凝土路面施 工前预先建 立成熟度一 强度曲线 , 可以较好地预坝 0 其早期强度 , 且在此基础上通过理论分析确定其最佳切缝 时机和 开放交通时问。 1 成熟度理论简介 当某一种混凝土 的组成成分 已知时 , 混凝土 的 强度增长主要取决 于混凝 土温度 与养护 时间。因 此 , 英 国学 者 绍 尔 把 两 者 的 乘 积 定 义 为 成 熟 度 ( Ma t u r i t y ) J 。他认为 , 一定配合 比的混凝土 , 不管 温度与时间如何组合 , 只要成熟度相等 , 其强度也是 相等的。根据以上结论 , 绍尔给
12、出了以下公式来计 算混凝土的成熟度 : = ( T T o ) A t 。 ( 1 ) 式中, 为成熟度 , h , 也称 为时 间一 温度 系数 ( ) ; A t 为养护时间间隔 , h或 d ; T为养护时间问 隔 内混凝土的平均温度 , ; T o 为基准温度 , 。 是指水泥混凝 土强度不随龄期增长而增 长 的温度 , 即水泥混凝 土内部水化反应 停止 的温度 。 根据 目前的研究表明 , 一般在一 1 1 7一 1 0 6 o C, 通常取一 1 0 , 由此公式 ( 1 ) 可表示为 : M= ( T + 1 0 ) ( 2 ) 2成 熟度 理论 室 内试 验 利用成熟度理论预测
13、水泥混凝土现场早期强度 前 , 必须建立水泥混凝土成熟度 和强度之间 的有效 关系。笔者依托广东省阳江一 阳春高速公路工程项 目, 进行了水泥混凝土成熟度 的室 内试验 , 并 根据室 内试验建立了水泥混凝土的成熟度一 强度曲线。 2 1 室 内试验方法 2 1 1取样 成熟度试验需进行多组混凝土试件的温度监测 和弯拉强度试验 , 为 了保证试验结果 的准确性和试 件的均匀性 , 采用拌和楼现场拌 和的水泥混凝土进 行成熟度室内试验。将拌和好 的水泥混凝土倒人弯 拉强度试验试模 中, 试模 尺寸为 1 5 0 m m 1 5 0 mm 6 0 0 m m, 并用振动台成型试件。 2 1 2 试
14、件内部温度监测 为了测试不 同养 护时 间水 泥混凝土试 件 的温 度 , 温度传感器 布置在抗折试 模 中部 。采用 X P 0 5 频率 ( 温度 ) 读 数仪收集不同时刻各温度传感 器的 温度数据 。本次试验在 3个试模中各布置 1 个温度 传感器 , 水泥混凝土内部温度取 3个试件温度传感 器的平均值。 2 1 3 试 件 制作 为了建立水泥混凝 土成熟度 和早期强度 的关 系, 在不同养 护时间后进行试 件 的弯拉强度试 验。 试件共 5组 , 其中 4组用于弯拉强度试验 , 1 组用于 混凝土温度测试 , 见表 1 。 表 1 成 熟度试验 的试 件 2 1 4 养护环境 混凝土的
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