[发明专利]计算地下工程掺粉煤灰常态混凝土全龄期抗压强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土建筑工程设计计算、安全评价和服役寿命研究以及粉煤灰掺量影响研究技术领域，具体的说是一种计算地下工程掺粉煤灰常态混凝土全龄期抗压强度的方法。

背景技术

地下工程近些年来高速发展，规模越来越大，结构也越来越复杂，对其安全性、寿命的要求也越来越高。在进行复杂结构设计计算、安全评价和服役寿命研究时，需要计算该工程混凝土全龄期抗压强度。

在某些完全建立在试验基础上的全龄期抗压强度计算方式，虽然精度高，但试验时间长、费用高，对于小型工程和大型工程的初步设计、施工过程实时优化是困难的，混凝土种类多的大型工程也是难以全面做到。

为此，朱伯芳院士针对地面大体积混凝土(对级配)通过大量室内试验提出了R_c28计算的经验公式(见《大体积混凝土温度应力与温度控制》)和全龄期抗压强度计算公式：

R_c28＝A R^c₂₈(C/W-B)(1)

R_c(τ)＝R_c28[1+mln(τ/28)](2)

式中：R_c28—28d龄期混凝土的抗压强度，MPa；

C-水泥用量，kg/m³；

W-用水量，kg/m³；

R^c₂₈-28d龄期水泥强度(软练法)，MPa；

A、B-试验系数，见《大体积混凝土温度应力与温度控制》；

R_c(τ)—龄期τ的混凝土抗压强度，MPa；

τ—龄期，d；

m—系数，与水泥品种有关。

系数m，推荐中国水利水电科学研究院的试验结果：矿渣硅酸盐水泥，m＝0.2471；普通硅酸盐水泥，m＝0.1727；普通硅酸盐水泥，掺60％粉煤灰，m＝0.3817。

由于各工程中的水泥、砂石骨料、外加剂等差异极大，各有关规范对于混凝土大多是以28d龄期为设计龄期，为满足工程设计与施工基本要求，一般都会进行混凝土配合比优化和28d龄期抗压强度试验。现行《水工混凝土结构设计规范》推荐各种强度等级混凝土的标准值、试验值，并在附录中对应矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥推荐7d、60d、90d与28d强度关系的计算系数(表1)。

表1 混凝土不同龄期的抗压强度比值

注：表中强度比值是以28d龄期强度为基础，适合C30以下混凝土，对于C30以上混凝土强度比值必须通过试验确定。

近些年，围绕着地下工程对高强、抗冲耐磨、抗渗、抗冻、防裂等要求的高性能混凝土研制，混凝土性能不断改良优化。如高性能外加剂掺入混凝土用水量减少，强度提高，施工性能改善，使得以上式(1)计算R_c28值误差增大；粉煤灰掺入，而且地下工程大多在10％～30％，使得混凝土全龄期抗压强度发展过程改变，上述式(2)推荐m值都不能再适用，表1中的比值也不再适用。而且表1只适合C30以下混凝土，地下工程特别是大型水电站的泄洪洞等大多是C30以上高强混凝土，有的甚至达到C70(小浪底泄洪洞)，表1完全不能适用。另外，地下工程中的机组蜗壳、岩锚梁、泄洪洞底板衬砌甚至边墙衬砌混凝土，为了减少施工期温度裂缝，尽可能采用泵送混凝土；而泄洪洞边顶拱等结构则大多采用泵送施工，级配少，水泥用量大，外加剂多，混凝土性能及其演变规律已经与泵送混凝土完全不一致。

综合以上情况说明，目前全龄期抗压强度的计算方法，已经不能适合现代地下工程高性能混凝土抗压强度全龄期计算，不能满足设计计算、安全评价和服役寿命研究等需要，特别是掺粉煤灰及其不同粉煤灰掺量混凝土地下工程结构的设计计算、安全评价和服役寿命研究等，也不能反映区分泵送与泵送混凝土胶凝材料及其用量、外加剂等显著区别带来的影响。因此，迫切需要区别泵送、泵送类别，提出基于现代地下工程掺粉煤灰混凝土试验成果得出的新全龄期抗压强度计算公式和方法。

发明内容

本发明克服了以上背景技术部分所涉及的现有技术的不足，提供一种计算地下工程掺粉煤灰常态混凝土全龄期抗压强度的方法。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种用于地下工程掺粉煤灰常态混凝土全龄期抗压强度的计算方法，包括：

步骤一、分析计算确定掺粉煤灰常态混凝土设计龄期抗压强度；