快速预测砂浆强度方法研究
现阶段,我国建筑施工中用到的砂浆主要是现拌砂浆,其质量受施工条件和外界环境影响很大,若施工中不能有效地控制好砂浆的质量,将会给施工方造成较大的经济损失。施工过程中如果能快速预判砂浆的质量,从而对砂浆的质量进行及时调控,对减少施工方的质量风险将有重大的意义。
本文针对砂浆质量控制问题,以建筑中常用的水泥砂浆和混合砂浆(水泥石灰砂浆)为对象,研究了快速预测砂浆强度的方法,主要研究内容和结论如下:
(1)借鉴混凝土强度快速预测方法,设计了适合砂浆强度快速预测的试验方法——带模促凝蒸养法,即在量产砂浆样品中加入促凝剂CS,搅拌均匀后,制成砂浆试件(40mm×40mm×50mm)并带模进行高温蒸汽养护,根据加速养护的早期强度预测标准养护28d强度,并给出了“砂浆加速蒸养法企业标准”。
(2)分别对常用强度等级(M5、M7.5、M10)的水泥砂浆和混合砂浆进行了配合比设计、试件设计、加速养护试验和标准养护试验,获得了60组1080个试件的强度测试数据。
(3)研究了加速养护砂浆早期强度与标准养护28d砂浆强度的相关关系,分别建立了一元、二元、三元线性数学模型,并运用MATLAB软件进行数值回归,分析得到相应的强度预测公式。一元线性回归模型只需用3.5h(或4.5h)加速养护砂浆强度一个变量,能够方便快速地预测常用砂浆强度;二元线性模型需用3.5h和4.5h加速养护砂浆强度两个变量,能够得到更加精确的预测结果;三元线性模型需要用到砂浆配合比(砂与水泥的质量比)S/C及3.5h、4.5h加速养护砂浆强度三个变量,可以用于不同强度等级,不同类型的砂浆强度的预测,适用范围更加广泛。
(4)研究了人工神经网络在预测砂浆强度中的应用,运用MATLAB软件建立了预测水泥砂浆和混合砂浆强度的BP神经网络模型,并对模型精度进行了测试,与传统回归模型相比,其试验结果稳定可靠。
(5)获得了水泥砂浆和混合砂浆(水泥石灰砂浆)在蒸养养护条件下的强度发展规律。在加速养护条件下,砂浆试块的强度值和强度比(加速养护强度与标准养护28d强度之比)随着养护时间的增加总体上呈增大的趋势;随着水泥用量的增大,参与凝结硬化反应水泥的绝对量值增加,相对量值也增加,但增幅较小;在养护时间较大时(3.5h和4.5h),强度测试值往往表现出较好的相关性和较小的离散性,因此采用较大养护时间的强度测试值对28d标养强度进行预测,可以提高预测精度。
现阶段,我国建筑施工中用到的砂浆主要是现拌砂浆,其质量受施工条件和外界环境影响很大,若施工中不能有效地控制好砂浆的质量,将会给施工方造成较大的经济损失。施工过程中如果能快速预判砂浆的质量,从而对砂浆的质量进行及时调控,对减少施工方的质量风险将有重大的意义。
本文针对砂浆质量控制问题,以建筑中常用的水泥砂浆和混合砂浆(水泥石灰砂浆)为对象,研究了快速预测砂浆强度的方法,主要研究内容和结论如下:
(1)借鉴混凝土强度快速预测方法,设计了适合砂浆强度快速预测的试验方法——带模促凝蒸养法,即在量产砂浆样品中加入促凝剂CS,搅拌均匀后,制成砂浆试件(40mm×40mm×50mm)并带模进行高温蒸汽养护,根据加速养护的早期强度预测标准养护28d强度,并给出了“砂浆加速蒸养法企业标准”。
(2)分别对常用强度等级(M5、M7.5、M10)的水泥砂浆和混合砂浆进行了配合比设计、试件设计、加速养护试验和标准养护试验,获得了60组1080个试件的强度测试数据。
(3)研究了加速养护砂浆早期强度与标准养护28d砂浆强度的相关关系,分别建立了一元、二元、三元线性数学模型,并运用MATLAB软件进行数值回归,分析得到相应的强度预测公式。一元线性回归模型只需用3.5h(或4.5h)加速养护砂浆强度一个变量,能够方便快速地预测常用砂浆强度;二元线性模型需用3.5h和4.5h加速养护砂浆强度两个变量,能够得到更加精确的预测结果;三元线性模型需要用到砂浆配合比(砂与水泥的质量比)S/C及3.5h、4.5h加速养护砂浆强度三个变量,可以用于不同强度等级,不同类型的砂浆强度的预测,适用范围更加广泛。
(4)研究了人工神经网络在预测砂浆强度中的应用,运用MATLAB软件建立了预测水泥砂浆和混合砂浆强度的BP神经网络模型,并对模型精度进行了测试,与传统回归模型相比,其试验结果稳定可靠。
(5)获得了水泥砂浆和混合砂浆(水泥石灰砂浆)在蒸养养护条件下的强度发展规律。在加速养护条件下,砂浆试块的强度值和强度比(加速养护强度与标准养护28d强度之比)随着养护时间的增加总体上呈增大的趋势;随着水泥用量的增大,参与凝结硬化反应水泥的绝对量值增加,相对量值也增加,但增幅较小;在养护时间较大时(3.5h和4.5h),强度测试值往往表现出较好的相关性和较小的离散性,因此采用较大养护时间的强度测试值对28d标养强度进行预测,可以提高预测精度。
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