Концепция зрелости использует историю времени/температуры бетона для разработки кривой зрелости-прочности, специфичной для смеси. Полученная таким образом кривая помогает оценить прочность бетона на сжатие (и изгиб) в раннем возрасте на месте строительства.
Для проведения испытания бетона на зрелость используется несколько методов. Каждый метод предлагает несколько уравнений для расчета зрелости бетона. В этой статье описаны два основных метода, используемых для расчета зрелости бетона. метод температурно-временного фактора и метод эквивалентного возраста в соответствии со стандартами ASTM.
Испытание бетона на зрелость в соответствии со стандартом ASTM C 1074
Стандарт ASTM C 1074 содержит стандартные процедуры оценки прочности бетона по методу зрелости. Код обозначен как “Стандартная практика оценки прочности бетона по методу зрелости”.
Процедура начинается с разработки зависимости температуры-времени-прочности бетонной смеси, которая также называется калибровочным графиком для испытания бетона на зрелость. Испытания и показания собираются путем проведения лабораторных испытаний.
На строительной площадке измеренное значение температуры и возраста дает значение индекса зрелости. Значение индекса зрелости затем используется для оценки прочности бетона по стандартному графику, показывающему зависимость зрелости от прочности.
Соотношение прочности и индекса зрелости в методе зрелости
Все методы определения прочности следуют концепции зрелости, т.е. образцы бетона данной смеси обладают одинаковой прочностью, если они имеют одинаковый индекс зрелости. Например, если образец бетона, отвержденный при температуре 10°C в течение 7 дней, и образец, отвержденный при температуре 27°C в течение 3 дней, имеют одинаковый индекс зрелости, то они набирают одинаковую прочность.
Метод температурно-временного фактора для расчета зрелости бетона
Метод температурно-временного фактора также называется методом функции зрелости Nurse-Saul, который был разработан в 1950-х годах Nurse, Macintosh и Saul. Это первый метод функции зрелости, разработанный и упомянутый в стандартах ASTM C 1074 в 1987 году. Функция Nurse-Saul является наиболее часто используемым методом определения зрелости в Северной Америке.
В этом методе индекс зрелости измеряется в терминах температурно-временного фактора (TTF) как произведение температуры и времени в °C часах или °C днях. Здесь метод следует концепции, что показатель зрелости зависит от температуры линейно, что можно представить как площадь под кривой, как показано на рисунке 2.
Метод температурно-временного фактора
Площадь под кривой = Средняя зарегистрированная температура – Температура начала отсчета (T).
Температура отсчета определяется как температура, ниже которой не происходит процесса гидратации, или прочность не развивается в результате гидратации. Следовательно, уравнение Нурса-Саула может быть задано формулой:
Температура “Ta” получается системой мониторинга зрелости в определенное время. Временные интервалы – это частота измерений, проводимых измерителем зрелости, которая может составлять 1 час, 30 минут или меньшее значение. Базовая температура ‘Td’ может быть определена по процедуре, описанной в ASTM C 1074.
Точность функции Нурса-Саула снижается, поскольку существует широкий диапазон температур затвердевания.
Метод эквивалентного возраста для расчета зрелости бетона
В 1977 году Фрайслебан-Хансен и Педерсен разработали уравнение для определения зрелости бетона, которое является исключительной функцией только температуры. Оно было разработано для смягчения неточности, с которой сталкивается метод температурно-временного фактора из-за изменения температуры твердения, особенно для температуры вне диапазона от 0 до 40°C. Этот метод называется методом эквивалентного возраста, который был сформулирован на основе уравнения Аррениуса.
В методе эквивалентного возраста индекс зрелости выражается в терминах эквивалентного возраста для эталонной температуры. Он определяется следующим соотношением:
Как описано выше, измеритель зрелости помогает определить значение Ta и временной интервал. Заданная температура ‘Ts’ в основном принимается за эквивалентный возраст при температуре 20 или 23 oC. Значение энергии активации ‘Q’ определяется по методике согласно ASTM C 1074. Он также предлагает значение “Q” от 40000 до 45000 Дж/моль в качестве разумного предположения для бетона, в котором используется цемент типа 1 в соответствии со стандартами ASTM.
Метод эквивалентного возраста стандартизирован как в ASTM C 1074, так и в европейских стандартах. Использование уравнения Аррениуса при соблюдении соответствующих допущений дает точные результаты по сравнению с функцией Нурса-Соула, однако функция Нурса-Соула приобретает все большую популярность благодаря своей простоте.
Процедура метода определения зрелости
- Определите график зависимости прочности от зрелости, используя образцы бетона, изготовленные из той же бетонной смеси, что и предложенная в проекте. Образцы проверяются на температуру с помощью температурных зондов, вмонтированных в один или два образца. Стандартные испытания на торможение в разном возрасте определяют прочность на сжатие. Эти данные записываются, и определяется функция зрелости (функция Нурса-Соула или Аррениуса).
- Теперь рассмотрим бетонную конструкцию на месте и измерим температурную историю путем встраивания датчиков в критических местах (исходя из условий воздействия и требований к конструкции).
- Используйте значения температуры и возраста для определения индекса зрелости.
- Сравните этот индекс зрелости с уже готовой зависимостью между прочностью и зрелостью и оцените прочность бетона на месте.
Часто задаваемые вопросы
Как рассчитать зрелость бетона?
Температурно-временной фактор является наиболее распространенным методом определения зрелости бетона. Этот метод измеряет зрелость бетона с помощью параметра, называемого индексом зрелости. Этот показатель определяется по формуле:
Какие существуют методы проверки зрелости бетона?
Два основных метода, используемых для расчета зрелости бетона – метод температурно-временного фактора и метод эквивалентного возраста в соответствии со стандартами ASTM.
Каковы этапы определения зрелости бетона?
Общие этапы определения зрелости бетона на объекте следующие:
1. Определить график зависимости прочности от зрелости, используя образцы бетона, изготовленные из той же бетонной смеси, что и предлагаемая проектом. Образцы проверяются на температуру с помощью температурных зондов, встроенных в один или два образца. Стандартные испытания на торможение в разном возрасте определяют прочность на сжатие. Эти данные записываются, и определяется функция зрелости (функция Нурса-Соула или Аррениуса).
2. Теперь рассмотрим бетонную конструкцию на месте и измерим историю температуры путем встраивания датчиков в критических местах (на основе условий воздействия и требований к конструкции).
3. Используйте значения температуры и возраста для определения индекса зрелости.
4. Сравните этот индекс зрелости с уже подготовленным соотношением прочности и зрелости и оцените прочность бетона на месте.
- Как оценить прочность бетона по методу зрелости? [PDF].
- Испытание бетона на изгиб, его значение, процедуры и применение.
- Кривые при выравнивании автомобильных дорог – типы кривых.
- Различные коды для испытаний строительных материалов.
- Прочность бетона на сжатие – испытание кубиками [PDF], процедура, результаты.
- Испытание бетона отбойным молотком – принцип, процедура, преимущества и недостатки.
- 5 Методы мониторинга раннего набора прочности бетона в полевых условиях.