泵送混凝土灰水比與不同齡期強(qiáng)度的回歸分析探討

摘  要：本文通過大量試驗，對泵送混凝土灰水比與混凝土7d強(qiáng)度及28d強(qiáng)度之間的關(guān)系，以及混凝土7d 強(qiáng)度與28d強(qiáng)度之間的關(guān)系進(jìn)行了回歸分析，為混凝土攪拌站混凝土配合比設(shè)計優(yōu)化及對產(chǎn)品質(zhì)量的控制提供了參考。

關(guān)鍵詞：泵送混凝土，灰水比，強(qiáng)度，回歸分析

 

    通過對泵送混凝土灰水比的控制，在確保強(qiáng)度以及混凝土工作性能的前提下，盡可能優(yōu)化混凝土配合比，減少膠凝材料用量，降低混凝土的生產(chǎn)成本，已經(jīng)受到商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)的廣泛關(guān)注。

對于混凝土灰水比與強(qiáng)度之間的關(guān)系已經(jīng)有人做過一些探討，但針對不同水泥兩者之間準(zhǔn)確的關(guān)系尚未有人深入研究。Hummel­根據(jù)試驗結(jié)果認(rèn)為，齡期從3d到2個月之內(nèi)，其強(qiáng)度和齡期的對數(shù)關(guān)系可近似看成直線關(guān)系，提出經(jīng)驗公式R_n/R₂₈=lnn/ln28，n≥3d。并根據(jù)上式利用混凝土的早期強(qiáng)度估算混凝土的28d強(qiáng)度。許多混凝土工作者在實際工作中也經(jīng)常采用該方法來估算28d強(qiáng)度。但由于影響混凝土強(qiáng)度的因素很多，該公式只能作為參考，在很多情況下估算結(jié)果與實際強(qiáng)度相差很大。為此，作者進(jìn)行了大量的試驗，對混凝土的灰水比與其不同齡期強(qiáng)度之間的關(guān)系，尤其是混凝土7d強(qiáng)度及28d 強(qiáng)度之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。旨在通過回歸分析的方法，在兩者之間建立更為準(zhǔn)確的線性關(guān)系，為實際工作中商品混凝土的配合比設(shè)計優(yōu)化及質(zhì)量控制提供一些參考。

⑴ 水泥：使用連云港張海水泥廠的32.5級普通硅酸鹽水泥、山東上聯(lián)水泥有限公司生產(chǎn)的32.5級和42.5級普通硅酸鹽水泥。水泥實測強(qiáng)度值分別為40.3Mpa、40.2MPa和52.3Mpa。

⑵ 砂：使用山東郯城產(chǎn)河砂，細(xì)度模數(shù)為2.8，Ⅱ區(qū)中砂，含泥量1.5%，泥塊含量0.5%。

⑶ 石子：采用連云港富源采石廠產(chǎn)碎石，5～31.5㎜連續(xù)級配，壓碎指標(biāo)值7.3%，針片狀含量8.6%，含泥量0.5%，泥塊含量0.1%。

⑷ 外加劑：選用南京水利科學(xué)研究院瑞迪高新技術(shù)公司生產(chǎn)的HLC-NAF2高效泵送劑。

    混凝土配合比設(shè)計依據(jù)JGJ55～2000，試驗選取的混凝土強(qiáng)度等級為C20～C50。首先在混凝土配合比設(shè)計時根據(jù)鮑羅米公式進(jìn)行計算，再根據(jù)所設(shè)計的配合比進(jìn)行試配并測出7d和20d 的抗壓強(qiáng)度。對強(qiáng)度結(jié)果進(jìn)行線性回歸分析， 得出回歸方程和相關(guān)系數(shù)r。實際生產(chǎn)中根據(jù)回歸方程對混凝土生產(chǎn)進(jìn)行配合比設(shè)計。

    分別使用張海P.O32.5、上聯(lián)P.O32.5和上聯(lián)P.O42.5水泥配制強(qiáng)度等級為C20～C50的混凝土#控制混凝土初始坍落度為180㎜±30㎜。每個灰水比點成型6組試塊，試模尺寸為150㎜×150㎜×150㎜。假定混凝土容重為2400㎏/m³，試驗所用的混凝土配合比如表1所示。

     ⑴ 混凝土灰水比與不同齡期強(qiáng)度之間的關(guān)系

     根據(jù)以上所選原材料及混凝土配合比，在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行試驗。采用最小二乘法建立回歸公式，對每一種水泥分別建立混凝土強(qiáng)度關(guān)系式R_a=a×(C/W)+b。分別對7d 強(qiáng)度R₇ 與灰水比C/W之間的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，求出系數(shù)a，b以及相關(guān)系數(shù)r。使用三種不同水泥配制的不同強(qiáng)度等級的混凝土的強(qiáng)度試驗值R_7試與R_28試，根據(jù)回歸分析計算而得到的強(qiáng)度回歸值R_7回與R_28回見表2。

      由表2結(jié)果可見，應(yīng)用最小二乘法建立的線性回歸方程R_a=a×(C/W)+b強(qiáng)度及28d強(qiáng)度的回歸值均接近試驗值，其相關(guān)系數(shù)r值均大于顯著線性相關(guān)所要求的0.85，模擬公式的相關(guān)性良好。因此根據(jù)以上方法建立的灰水比與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系式較為準(zhǔn)確可靠。

                                        表1 不同水泥及強(qiáng)度等級的混凝土配合比

                    

       ⑵ 混凝土7d強(qiáng)度與28d強(qiáng)度之間的關(guān)系

      使用不同水泥、不同強(qiáng)度等級的混凝土28d強(qiáng)度試驗值R_28試，根據(jù)7d強(qiáng)度R7_試通過回歸方法計算值R_28回，與根據(jù)Hummel的經(jīng)驗公式R_n/R₂₈=lnn/ln28（n≥3d）計算值R_28經(jīng)，以及R_28回和R_28經(jīng)分別與R_28試的相對誤差見表3。由表中結(jié)果可見，根據(jù)回歸分析得到的R_28回與R_28試的相對誤差均比較小，最大不超過9.2%。而根據(jù)經(jīng)驗公式得到的R_28經(jīng)與R_28試的相對誤差相對較大，在17.1%～43.4 之間。根據(jù)表­結(jié)果繪制R₇-R₂₈強(qiáng)度曲線，見圖1～圖­3。由表­3及圖1～ 圖­3均可以看出，根據(jù)上述回歸方法擬合的曲線，比根據(jù)經(jīng)驗公式得到的曲線要更接近于實際曲線。也就表明，在針對具體原材料及混凝土配合比時，由回歸分析方法得到的公式比經(jīng)驗公式在根據(jù)7D強(qiáng)度估算28D強(qiáng)度時更為準(zhǔn)確，也更有實際指導(dǎo)意義。

    本文通過大量不同灰水比的泵送混凝土試驗，并對試驗結(jié)果利用線性回歸的方法進(jìn)行分析，初步得出了灰水比與混凝土7d強(qiáng)度及28d強(qiáng)度之間的關(guān)系。 并用線性回歸的方法得到了比用經(jīng)驗公式R_n/R₂₈=lnn/ln28（n≥3d），更為準(zhǔn)確的方法來根據(jù)混凝土7d強(qiáng)度估算28d強(qiáng)度的公式。 為混凝土攪拌站在實際生產(chǎn)過程中進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計，以及控制商品混凝土的質(zhì)量提供了一定的參考依據(jù)。