混凝土成熟度原理及其在工程中的应用

王　强 谢超鹏 钱国双 韩霄羽华北水利水电大学（450000）



混凝土成熟度原理及其在工程中的应用

王强 谢超鹏 钱国双 韩霄羽
华北水利水电大学（450000）

摘要：着重介绍了关于成熟度的概念以及其发展过程和原理，同时介绍了一些成熟度理论在工程实践中的应用。随着混凝土生产的商品化，越来越多的工程实践中采用了商品混凝土，这对混凝土成熟度理论在工程实践中的应用带来了很多机遇。

关键词：混凝土成熟度；理论；原理；工程应用

当前，混凝土依然是各种工程建设中不可或缺的建筑材料，关于其强度的问题依然是研究混凝土的重要方向。当混凝土的原材料以及配合比一定时，混凝土强度增长主要受其养护温度和养护时间的影响。因此，也催生了混凝土成熟度这一概念。

1　混凝土成熟度的基本概念

成熟度这一概念由英国学者绍耳在1951年提出。绍耳认为，当混凝土的原材料及其配合比一定时，混凝土强度的增长主要取决于其养护时间以及养护温度。据此，绍耳（A·G·ASanl）［1］就提出了混凝土成熟度的概念。1953年，瑞典学者勃格斯特（S·G Bergstrom）在做了大量的混凝土性能试验后，进行了大量的归纳总结。总结发现，当混凝土的原材料以及配合比一定时，混凝土强度的增长主要由温度和时间两个参数决定。勃格斯特在绍耳成熟度概念的基础上，提出了采用成熟度预测混凝土强度的方法，同时定义混凝土的成熟度M为温度T与时间t的函数，提出了具有重要应用意义的成熟度公式，其表达如下：

式中：Ms——混凝土成熟度（℃·d）；Ti——在ti时间内混凝土的平均养护温度（℃）；ti——养护时间，以天（d）计。

根据绍耳-勃格斯特提出的关于成熟度理论以及相关试验可以得出，对于原材料以及配合比一定的混凝土，只要其成熟度数值相等，那么混凝土的强度就是大体相同的。因此，在工程实践中，根据成熟度公式可以很方便地估算混凝土的强度。

2　混凝土成熟度在工程中的应用

2.1预测混凝土早期强度并绘制成熟度曲线

由于混凝土成熟度为混凝土养护时间与养护温度的乘积，因此可以通过混凝土养护的温度与时间的乘积来预判混凝土的早期强度。混凝土早期强度的增长与成熟度大致成线性关系，图1即为混凝土成熟度与强度关系曲线图。

图1　混凝土成熟度与强度关系曲线

2.2成熟度大体积混凝土冬季施工中的应用

目前，在大体积混凝土冬季施工中，利用计算混凝土成熟度的方法来推算混凝土所需要的早期强度是非常行之有效的方法［2］。这种方法加简单可行，节省了大量的人力、物力，还具有较高的准确度。混凝土早期强度的增长与成熟度基本成线性关系。因此，利用混凝土成熟度的计算方法可以通过混凝土在浇筑后的平均养护温度与养护时间的乘积来绘制混凝土强度与成熟度的关系曲线，进而估算混凝土早期强度。目前国内外很多公司都研制出了各种精度的成熟度测定仪以及成熟度的检测设备，为估算冬季施工的大体积混凝土的早期强度提供了更加快捷简单的方法。

2.3成熟度对现浇大坝断裂参数的应用

目前，国际或国内关于混凝土强度与成熟度关系的研究已经较为全面，且在实际工程中取得了一定的应用，但是，对大坝混凝土强度等力学特性与成熟度关系的研究还相对较少。我国学者管俊峰等提出利用等效成熟度的概念来研究等效成熟度对现浇大坝断裂参数的影响。研究发现，引入等效成熟度的概念能较好地反映大坝真实的浇筑环境对混凝土强度以及大坝断裂参数的影响［3］。因为等效成熟度能同时兼顾时间和温度两个因素，能考虑到两个因素对混凝土断裂参数的耦合效应。

3　结语

成熟度理论在混凝土的施工中也占据越来越重要的地位，成熟度理论逐渐地被更多的人所接受，在科研以及工程实践中被越来越广泛地使用。商品混凝土的普遍使用为成熟度理论的发展与应用提供了更为广阔的前景。相信在不久的将来，混凝土成熟度理论必将会应用到各类的混凝土工程中。

参考文献：

［1］李恩阳.混凝土成熟度在施工中的应用［J］.西北水资源与水工程，1996.

［2］方光秀，李发千，郑文忠.混凝土成熟度新论及新成熟度准则应用［J］低温技术，2002（2）：89- 92.

［3］管俊峰，李庆斌，吴智敏，赵顺波.现场浇筑大坝混凝土断裂参数与等效成熟度关系研究［J］.水利学报，2015（08）：951-959.