混.6分級篩余/%05.7173.58.318.294.060.13100累計篩余/%05.7179.2187.5295.8199.87100/實驗用原材料外觀見圖2-1。水泥水泥礦粉礦粉微珠微珠(b)(c)砂砂大石大石小石小石(d)(e)(f)a-水泥；b-礦粉；c-微珠；d-砂；e-大石；f-小石圖2-1實驗所用原材料2.2實驗配合比本課題基準混凝土采用強度等級為C60，設(shè)計計算方法是根據(jù)JGJ55-2011進行的。2.2.1計算用原始數(shù)據(jù)水泥用強度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥，表觀密度經(jīng)測定為3100kg/m3；礦粉為S95，表觀密度經(jīng)測定為2800kg/m3；粉煤灰微珠表觀密度經(jīng)測定為2200kg/m3；砂子為中砂，表觀密度經(jīng)測定為2600kg/m3；石子為碎石，表觀密度經(jīng)測定為2650kg/m3；水為民用自來水，表觀密度取1000kg/m3；外加劑減水率為25%，摻入量根據(jù)試配確定。2.2.2配合比設(shè)計計算1、試配強度計算由于強度等級為C60，根據(jù)JGJ55-2011試配強度計算如下：2、水膠比計算1）膠凝材料28d強度擬取礦粉摻量占膠凝材料總量的20%，粉煤灰微珠占膠凝材料總量的10%，查JGJ55-2011相關(guān)表格，取礦粉影響系數(shù)s=0.95，粉煤灰微珠取粉煤灰影響系數(shù)f=0.85。強度等級42.5水泥的富余系數(shù)為c=1.16。則膠凝材料28d強度計算如下：2）水膠比計算由于本課題采用的粗集料為碎石，根據(jù)JGJ55-2011，水膠比計算中所用回歸系數(shù)取a=0.53，a=0.20，故水膠比計算如下：3、單方用水量確定碎石最大公稱粒徑為31.5mm，坍落度為75~90mm時的單方用水量根據(jù)JGJ55-2011取205kg。為實際應用中便于施工，設(shè)計坍落度為200mm，根據(jù)坍落度每增加20mm，單方用水量增加5kg，則單方用水量計算如下：考慮使用PCA-403聚羧酸高效減水劑，減水率25%，則單方用水量為：4、膠凝材料與減水劑用量計算1）膠凝材料用量mb計算2）礦粉用量msL計算前述礦粉摻量占膠凝材料總量的20%，則礦粉用量3）粉煤灰微珠用量mf計算前述粉煤灰微珠摻量占膠凝材料總量的10%，則礦粉用量4）水泥用量mc計算5）減水劑用量計算PCA-403用量取占膠凝材料總用量的0.4%，則PCA-403用量為：5、砂率選取砂率取38%6、集料用量計算1）質(zhì)量法設(shè)混凝土拌和物的表觀密度為2400kg/m3，按照以下公式：(2-1)(2-2)式中：ms—單方砂用量，kg；mg—單方石用量，kg；其余字母含義見上。代入以上相應數(shù)據(jù)，則：解(1)、(2)，得：ms=625kg，mg=1020kg。2）體積法根據(jù)混凝土拌和物的體積等于水泥體積、礦粉體積、粉煤灰微珠體積、水體積、砂體積與一定的孔隙率體積。孔隙率體積設(shè)混凝土總體積的1%，則有以下公式：(2-3)式中：m表示物料單方用量，表示物料表觀密度，下標符號c、sL、f、s、g、w依次分別表示水泥、礦粉、粉煤灰微珠與水。代入以上相應數(shù)據(jù)，則：解(1)、(2)，得：ms=614kg，mg=1003kg。3）最終基準配合比根據(jù)上述計算，以算術(shù)平均值作基準配合比，見表2-5。表2-5最終基準配合比/(kg/m3)水泥礦粉粉煤灰砂石子水外加劑質(zhì)量法4101175962510201692.34體積法4101175961410031692.34平均4101175962010111692.344）實驗配合比根據(jù)上述確定的基準配合比，作為試驗的第二組配合比。固定單方用水量不變，第一組水膠比在基準配合比上減小0.05，取0.24；砂率在基準配合比上減小0.1，為0.37。第三、四組水膠比在基準配合比上依次增加0.05，分別取0.39、0.40；砂率在基準配合比上減小0.1，0.37、0.36；石子采用小石與大石，比例為0.5:0.5，具體結(jié)果見表2-6.表2-6最終基準配合比/(kg/m3)組別水泥/kg礦粉/kg粉煤灰/kg砂/kg小石/kg大石/kg水/kg外加劑/kg第一組492141705624794791692.81第二組410117596205065061692.34第三組34799506695235231691.99第四組30387437105325321691.732.3實驗方法2.3.1粉體表觀密度測定 本節(jié)粉體是指本課題所用水泥、礦粉、粉煤灰，測定步驟如下：1.實驗步驟將粉料放入烘箱在100~110℃下烘干，而后放置1小時，然后取出，放入玻璃干燥器皿中冷卻到室溫；把李氏比重瓶放入烘箱在100~110℃下烘干，放置1小時，并冷卻到室溫，再放入恒溫水槽下30分鐘；稱取粉料60g；取出李氏比重瓶，加入煤油至零刻度線以上，讀取讀數(shù)；將稱取的粉料細心放入李氏比重瓶當中，并讀取讀數(shù)；重復上述過程兩次。計算公式(2-4)——粉料密度，g/cm3；——粉料質(zhì)量，g；——裝入粉料試樣前比重瓶內(nèi)液面讀數(shù)，ml；——裝入粉料試樣后比重瓶內(nèi)液面讀數(shù)，ml。2.3.2砂子表觀密度測定1.測定方法1）先取海砂700g左右，放入100~110℃的烘干箱中烘至恒重；2）取出烘干的砂子，冷卻至室溫；3）稱取砂子試樣，為300g；4）將試樣裝入500mL容量瓶中，加水至500mL刻度線，稱得質(zhì)量；5）倒出容量瓶中的水和砂，洗凈容量瓶，再加水至500mL刻度線，稱得質(zhì)量；6）上述步驟重復兩次。2.計算公式(2-5)——砂的表觀密度，精確至10kg/m3；——水的密度，取1000kg/m3；——烘干試樣的質(zhì)量，g；——試樣、水及容量瓶的總質(zhì)量，g；——水及容量瓶的總質(zhì)量，g。2.3.3砂子的篩分析1.實驗步驟1）將砂子放入100~110℃的烘箱中烘干，并冷卻到室溫；2）篩除7.5mm以上的顆粒，稱取砂樣500g；3）準備套篩，從下到上依次為篩底、0.15毫米、0.3毫米、0.6毫米、1.18毫米、2.36毫米、4.75毫米、篩蓋；4）拿下篩蓋，將500g砂樣放入4.75毫米篩上，蓋上篩蓋，放入振篩機，振動10分鐘；5）取下套篩，再從上到下一次進行手篩，稱取質(zhì)量m1、m2、m3、m4、m5、m6。2.計算公式(2-6)式中：——細度模數(shù)。精確至0.01；——分別為4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm篩的累計篩余百分率。2.3.4石子的篩分析1.實驗步驟1）將石子放入100~110℃的烘箱中烘干，并冷卻到室溫；2）稱取石樣10kg；3）準備套篩，從下到上依次為篩底、2.36毫米、4.75毫米、9.50毫米、16.0毫米、19.0毫米、26.5毫米、31.5毫米、篩蓋；4）拿下篩蓋，將10kg石樣放入31.5毫米篩上，蓋上篩蓋，放入振篩機，振動10分鐘；5）取下套篩，再從上到下一次進行手篩，稱取質(zhì)量m1、m2、m3、m4、m5、m6。2.3.5混凝土攪拌1.稱量：依次稱量砂、水泥、礦粉、粉煤灰、卵石、碎石、水、外加劑；2.潤濕：將與攪拌有關(guān)的一切用具潤濕，且表面無明水；3.干拌：將砂倒入鐵板上，再依次加入礦粉、粉煤灰等粉料，用鐵鏟攪拌均勻。然后再加入卵石、碎石，再用鐵鏟翻拌均勻；4.濕拌：將上述混合料攪拌均勻后堆成圓錐形，由中間用鐵鏟挖一個圓坑，倒入一半混合液，用鐵鏟攪拌均勻，然后再倒入剩下的混合液，再次用鐵鏟翻拌均勻。2.3.6試件成型1.清理模具，在模具內(nèi)部四周及底部均勻的涂抹上一層油，然后在模具底部蓋上一小片紙片；2.將已經(jīng)翻拌均勻的水泥細心裝入模具中；3.用小鏟子將模具周圍多出的水泥抹去，并將模具表面抹平；4.放置24小時后拆模，將拆好的水泥試件放入水泥混凝土標準養(yǎng)護箱中養(yǎng)護。2.4實驗儀器本課題所用實驗儀器及設(shè)備見圖2-2與表2-7。表2-7實驗儀器與設(shè)備編號儀器與設(shè)備名稱型號a電子天平LT10KA-1b電熱鼓風干燥箱101A-3Bc單臥軸強制式混凝土攪拌機HJW-60d震擊式標準振動篩ZBSX-92Ae電液伺服萬能材料試驗機HG-YW2000f微機電液伺服壓力機控制柜HG-YW2000g水泥混凝土標準養(yǎng)護箱HBY-60Bh數(shù)顯恒溫攪拌循環(huán)水箱HH-60(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)圖2-2實驗儀器及設(shè)備

3實驗結(jié)果與分析3.1實驗結(jié)果表3-1反映了3d強度，表3-2反映了7d強度，表3-3反映了加速養(yǎng)護強度，表3-4反映了28d強度。表3-1水膠比與標準養(yǎng)護3d抗壓強度水膠比試件1/kN試件2/kN試件3/kN強度/MPa最高強度/MPa有效強度/MPa0.24409.39279.95285.2738.938.930.90.29322.58282.61321.5430.630.629.40.34303.46261.21282.4928.828.826.90.39273.22279.22247.7726.526.525.4表3-2水膠比與標準養(yǎng)護7d抗壓強度水膠比試件1/kN試件2/kN試件3/kN強度/MPa最高強度/MPa有效強度/MPa0.24510.09407.67546.3937.251.946.40.29508.5584.97264.4255.655.643.00.34509.76471.69238.838.148.438.60.39350.49381.63408.2739.638.836.1表3-3水膠比與加速養(yǎng)護抗壓強度水膠比試件1/kN試件2/kN試件3/kN試件4/kN試件5/kN試件6/kN有效強度/MPa0.24360.72538.26580.32584.19560.13315.5455.50.29556.8483.87448.02423.09430.83223.852.90.34461.49504.78551.73256.26435.57538.0552.40.39384.03405.9443.7432.93398.13474.8745.1表3-4水膠比與標準養(yǎng)護28d抗壓強度水膠比試件1/kN試件2/kN試件3/kN強度/MPa最高強度/MPa有效強度/MPa0.24818.77559.89570.5377.877.861.70.29645.16565.21643.0761.361.358.70.34606.92522.42564.9757.757.753.70.39546.43558.43495.5453.153.150.73.2水膠比與抗壓強度的關(guān)系由表3-1、表3-2、表3-3、與表3-4整理得到水膠比在各齡期與有效抗壓強度的關(guān)系，見表3-5與圖3-1。表3-5水膠比與有效強度的關(guān)系水膠比3d7d加速養(yǎng)護28d0.2430.946.455.561.70.2929.443.052.958.70.3426.938.652.453.70.3925.436.145.150.7圖3-2水膠比與3d、7d、加速養(yǎng)護、28d強度的關(guān)系水膠比與混凝土抗壓強度的關(guān)系：根據(jù)表3-5和圖3-1可知，隨著水膠比的逐漸增大，混凝土抗壓強度逐漸降低。當水膠比從0.24增加至0.29時，3d強度、7d強度、加速養(yǎng)護強度、28d強度分別下降了1.5、3.4、2.6、3MPa；當水膠比從0.29增加至0.34時，3d強度、7d強度、加速養(yǎng)護強度、28d強度分別下降了2.5、4.4、0.5、5MPa；當水膠比從0.34增加至0.39時，3d強度、7d強度、加速養(yǎng)護強度、28d強度分別下降了1.5、2.5、7.3、3MPa。水膠比增加，強度降低的原因：加入混凝土中的水只有部分用于與膠凝材料組分發(fā)生反應，另一部分提供混凝土適宜的工作性能，凝結(jié)硬化后，剩余的水就成為混凝土中的孔隙，所加入的水含量越多，混凝土的強度就會越低。3.3齡期與混凝土抗壓強度的關(guān)系表3-6齡期與混凝土抗壓強度的關(guān)系水膠比0.240.290.340.393d30.929.426.925.47d46.44338.636.128d61.758.753.750.7圖3-3齡期與混凝土抗壓強度的關(guān)系根據(jù)3-6表可知，隨著養(yǎng)護齡期越來長，混凝土強度逐漸增大。而55℃加速養(yǎng)護會迅速提高混凝土的強度。其中，3d強度至7d強度這一階段，強度增長趨勢較快，而7d至28d強度這一階段強度增長速度較為緩慢。當水膠比為0.24時，3d強度至7d強度增長了15.5MPa，7d強度至28d強度增長了15.3MPa；當水膠比為0.29時，3d強度至7d強度增長了14.4MPa，7d強度至28d強度增長了15.7MPa；當水膠比為0.34時，3d強度至7d強度增長了11.7MPa，7d強度至28d強度增長了15.1MPa；當水膠比為0.39時，3d強度至7d強度增長了10.7MPa，7d強度至28d強度增長了16.6MPa。經(jīng)分析，3d強度約為28d強度的0.5倍，7d強度約為28d強度的0.7倍。3.4早期強度推定的回歸模型建立 3.4.155℃加速養(yǎng)護強度與28d標養(yǎng)強度的線性回歸關(guān)系設(shè)x為加速養(yǎng)護強度，y為28天強度，相互關(guān)系式為：y=a+bx其中a、b回歸系數(shù)通過Excel電子表格求得，做法為：將相關(guān)數(shù)據(jù)填入Excel電子表格，在A1單元格填入“水膠比”，B1單元格填入“x”，C1單元格填入“y”，從A2到A25填入相應水膠比值，B2到B25填入相應加速養(yǎng)護強度值，C2到C25填入相應的28天強度值。在D1單元格輸入“一元線性回歸”，在D2單元格輸入“回歸系數(shù)”，在D3單元格輸入“常數(shù)項”，在D4單元格輸入“相關(guān)系數(shù)的平方”，在D5單元格輸入“剩余標準差”，在E2輸入“b=”，在E3輸入“a=”，在E4輸入“R2=”，在E5輸入“SE”。在F2單元格輸入“=SLOPE(C2,C25;B2,B25)”,按下回車鍵，求得回歸系數(shù)b=0.73；在F3單元格輸入“=INTERCEPT(C2,C25;B2,B25)”，按下回車鍵，求得常數(shù)項a=26.86，在F4單元格輸入“=PEARSON(C2,C25;B2,B25)”，按下回車鍵，求得相關(guān)系數(shù)的平方R2=0.95，在F5單元格輸入“=STEYX(C2,C25;B2,B25)”，按下回車鍵，求得剩余標準差SE=1.62。最后得出強度關(guān)系式f28=0.7299f55℃+26.86。3.4.255℃加速養(yǎng)護強度與28d標養(yǎng)強度的指數(shù)回歸關(guān)系設(shè)x為加速養(yǎng)護強度，y為28天強度，相互關(guān)系式為：y=axb其中a、b回歸系數(shù)通過Excel電子表格求得，做法為：將相關(guān)數(shù)據(jù)填入Excel電子表格，在A1單元格填入“水膠比”，B1單元格填入“x”，C1單元格填入“y”，從A2到A25填入相應水膠比值，B2到B25填入相應加速養(yǎng)護強度值，C2到C25填入相應的28天強度值；在D1單元格填入“l(fā)n(x)”，E1單元格填入“l(fā)n(y)”，對應在D2單元格輸入公式“=ln(B2)”，E2單元格輸入公式“=ln(C2)”，用鼠標選中D2、E2單元格，在右下方呈”+”，依勢向下拖動鼠標至D25、E25單元格。在H2單元格輸入“=SLOPE(E2,E25;D2,D25)”,按下回車鍵，求得回歸系數(shù)b=0.464；在H3單元格輸入“=INTERCEPT(E2,E25;D2,D25)”，按下回車鍵，求得常數(shù)項a=2.33，在F4單元格輸入“=PEARSON(E2,E25;D2,D25)”，按下回車鍵，求得相關(guān)系數(shù)的平方R2=0.899，在F5單元格輸入“=STEYX(E2,E25;D2,D25)”，按下回車鍵，求得剩余標準差SE=0.0388。最后得出強度關(guān)系式f28=0.464f55℃+2.33。通過對兩種方法的對比，經(jīng)分析第一種計算結(jié)果更為符合實際結(jié)果。

結(jié)論在相同齡期的情況下，水膠比越大，抗壓強度越?。辉谙嗤z比的情況下，齡期越長，抗壓強度越大；經(jīng)過計算，我們得到55℃加速養(yǎng)護強度與28d強度的預測公式：f28=0.7299f55℃+26.86參考文獻JGJ/T15－2008,早期推定混凝土強度試驗方法標準[S].陳亮,葛喆敏.早期推定混凝土強度的應用[J].江蘇建筑,2012,(S1):57-59.王永君.早期推定混凝土強度在嘉峪關(guān)地區(qū)的試驗應用[J].山西建筑.2009,(21):.168-170.林勇.早期預測混凝土強度的理論分析和試驗研究[D].天津：天津大學,2008.惠明傳.混凝土強度的早期推定及數(shù)據(jù)分析[J].科技信息(科學教研).2007,(15):87+73.姚德正.早期推定混凝土強度的應用與前景[C].中國硅酸鹽學會專題資料匯編,2010.楊國發(fā).兩種回歸分析法在早期推定混凝土強度試驗應用中的比較[J].福建建設(shè)科技.2014,(05):31-33.劉數(shù)華,建筑材料試驗研究的數(shù)學方法[M].北京：中國建材工業(yè)出版社,2006.姚德正.早期推定混凝土強度誤差的正態(tài)性檢驗[J].商品混凝土.2019,(11):50-53.詹鎮(zhèn)峰,