基于响应面分析的引气混凝土气泡特征参数预测方法技术

一种基于响应面分析的引气混凝土气泡特征参数预测方法，本发明专利技术以引气混凝土为研究对象，通过考察关键影响因素对硬化后引气混凝土的气泡特征参数，包括含气量、气泡间距系数和气泡比表面积的影响，利用响应面法建立关键影响因素和引气混凝土含气量、气泡间距系数和比表面积的预测模型，并将预测的气泡特征参数与试验的结果进行对比分析。本发明专利技术可减小试验量，提高预测引气混凝土气泡特征参数的精度和便捷性，为复杂环境下的混凝土抗冻性评价提供理论依据。本发明专利技术适用于复杂环境下抗冻混凝土引气质量的评估与预测，为抗冻混凝土的设计和性能评估提供理论指导。性能评估提供理论指导。性能评估提供理论指导。

【技术实现步骤摘要】
基于响应面分析的引气混凝土气泡特征参数预测方法


[0001]本专利技术涉及混凝土道路工程抗冻性
，具体涉及一种基于响应面分析的引气混凝土气泡特征参数预测方法。

技术介绍

[0002]水泥混凝土路面由于其自身断面小、与自然环境接触面积大，在冬季遭受行车荷载和冰冻双重破坏作用，面临着严重的冻融破坏问题。我国东北、华北和西北等严寒地区及长江以北黄河以南的中部地区的混凝土工程结构的冻融破坏严重影响混凝土工程的使用质量和寿命，并产生交通安全事故。尽管在路面或桥面上撒除冰盐可以融冰化雪，一定程度降低交通事故的发生，但除冰盐的使用会进一步加速道路混凝土的损伤，产生巨大的维修重建费用。因此，如何提高混凝土的抗冻混凝土具有非常重要的意义。大量试验结果与工程实践表明，在混凝土中掺入引气剂通过引入大量直径约数十微米的稳定气泡是提高混凝土抗冻性最有效的方法。
[0003]硬化混凝土的气泡特征参数，包括含气量、气泡比表面积(或平均气泡直径)和气泡间隔系数，对混凝土抗冻性有着显著的影响，尤其是气泡间距系数在很多国家的抗冻性标准里都有相关规定。譬如，美国ASTM C 457
‑
71将极限平均气泡间隔系数定为250μm。加拿大标准协会规定：对有除冰盐存在且暴露在冻融条件下的饱水混凝土，所有试验气泡的平均间距不应超过230μm，单个试验的气泡平均间距不超过260μm。丹麦的DS481
‑
97标准规定，严酷环境条件下对硬化混凝土进行气孔分析，气泡的最大平均间距为200μm。中国土木工程学会标准《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(CCES01
‑
2004)中规定：冻融环境下的引气混凝土，其气泡间距系数(平均值)在高度饱水、中度饱水和盐冻条件下宜不大于250、300和200μm，气泡间距系数为从现场或模拟现场的硬化混凝土中取样测得的数值。我国《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30
‑
2003)对路面和桥面引气混凝土的抗冰冻、抗盐冻也提出了最大平均气泡间距系数的要求。对于处于严寒地区的高速公路和一级公路，冰冻和盐冻作用下混凝土路面/桥面的最大平均气泡间距系数为275μm、225μm，其它公路分别为300μm和250um；对处于寒冷地区的高速公路和一级公路，冰冻和盐冻作用下混凝土路面/桥面的最大平均气泡间距系数为325μm和275μm，其它公路为350μm和300μm。
[0004]混凝土的抗冻性通常在实验室采用快速冻融试验法，对一个能经受数百次冻融循环、耐久性良好的引气混凝土来说，需要经历两三个月才能取得试验结果，试验周期长且需要设备、人力和能源上的大量投入，而且这样往往造成质量控制滞后的情况。鉴于此，迫切需要找到一种方便、快捷、更精准评价混凝土抗冻性的方法。气泡特征参数法是一种可以采用硬化气泡测定仪对气泡含气量、气泡间距系数和比表面积进行测定的一种计算机测定新方法，具有周期短、快速便捷、能耗低、结果精确等优点。因此，气泡特征参数法对混凝土抗冻质量控制及评估具有十分广阔的应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于响应面分析的引气混凝土气泡特征参数预测方法，所得评价方法简单易实施。首先分析影响引气混凝土气泡特征参数和抗冻性的主要影响因素，确定关键影响因素并获取这些因素对引气混凝土气泡特征参数的影响，利用统计学分析软件建立回归方程并对所述回归模型方程进行方差分析，最后将预测的气泡特征参数与试验值进行对比。
[0006]本专利技术的技术解决方案如下：
[0007]一种基于响应面分析的引气混凝土气泡特征参数预测方法，其特点在于，包括：
[0008]S1.获取引气混凝土气泡特征参数的关键影响因素，包括水胶比、胶凝材料用量、引气剂品种、引气剂含量不同导致的新拌混合料的含气量、辅助性胶凝材料品种，养护龄期、高频振捣时间；
[0009]S2.获取引气混凝土引气质量的气泡特征参数，包括含气量、气泡间距系数和气泡比表面积；
[0010]S3.根据所述关键影响因素与所述气泡特征参数，构建回归模型方程，并对所述回归模型方程进行方差分析；
[0011]S4.根据所述方差分析结果进行响应面分析。
[0012]进一步，所述回归模型为
[0013][0014]式中：Y为预测变量；X
i
为关键影响因素(i＝1,2,3,
…
)；b0，b
i
和b
ij
分别为相应回归系数的最小二乘估计。
[0015]进一步，所述回归系数是利用统计学软件通过回归分析获得。
[0016]进一步，所述引气混凝土引气质量的气泡特征参数采用硬化混凝土孔隙结构分析仪测定得到。
[0017]进一步，所述方差分析，具体是当给出的“概率>|t|”这个系数小于0.05时，认为该项在统计学上具有显著性，纳入回归模型中。
[0018]进一步，所述S4.根据所述方差分析结果进行响应面分析，利用统计学软件进行二次回归拟合，得到二次回归方程的响应面图及等高线刻划图，通过响应面图和等高线刻划图，可以得到预测值随变量的变化情况。
[0019]本专利技术的有益效果主要表现在以下方面：
[0020]1.本专利技术避免了传统实验室利用仪器测试大量试验数据以表征引气混凝土引气质量和评价混凝土抗冻性的方法，通过已有的大量试验数据，预测不同水胶比、不同胶凝材料和振动时间下的混凝土的气泡特征参数，减少了试验工作量，提高了预测气泡特征参数的便捷性。
[0021]2.本专利技术适用于严寒地区抗冻混凝土的设计、性能评估及预测，通过建立的模型可直接用于后续的混凝土抗冻性评价中，成本低、智能便捷、简单易行。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例中硬化混凝土含气量实际值与预测值对比；
[0023]图2是本专利技术实施例中硬化混凝土气泡间距系数实际值与预测值对比；
[0024]图3是本专利技术实施例中硬化混凝土气泡比表面积实际值与预测值对比；
[0025]图4是本专利技术实施例中水胶比和高频振捣时间下气泡特征参数等高线刻划图(硬化气泡含量＝2.5％、气泡间距系数＝237.5μm、气泡比表面积＝350cm2/cm3)；
[0026]图5是本专利技术实施例中水胶比和新拌混合料含气量下气泡特征参数等高线刻划图(硬化气泡含量＝2.5％、气泡间距系数＝237.5μm、气泡比表面积＝350cm2/cm3)；
[0027]图6是本专利技术实施例中高频振捣时间和新拌混合料含气量下气泡特征参数等高线刻划图(硬化气泡含量＝2.5％、气泡间距系数＝237.5μm、气泡比表面积＝350cm2/cm3)。
具体实施方式
[0028]以下结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。
[0029]本专利技术实施例提供一种基于响应面分析的引气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于响应面分析的引气混凝土气泡特征参数预测方法，其特征在于，包括：S1.获取引气混凝土气泡特征参数的关键影响因素，包括水胶比、胶凝材料用量、引气剂品种、引气剂含量不同导致的新拌混合料的含气量、辅助性胶凝材料品种，养护龄期、高频振捣时间；S2.获取引气混凝土引气质量的气泡特征参数，包括含气量、气泡间距系数和气泡比表面积；S3.根据所述关键影响因素与所述气泡特征参数，构建回归模型方程，并对所述回归模型方程进行方差分析；S4.根据所述方差分析结果进行响应面分析。2.根据权利要求1所述的基于响应面分析的引气混凝土气泡特征参数预测方法，其特征在于，所述回归模型为式中：Y为预测变量；X
i
为关键影响因素(i＝1,2,3,
…
)；b0，b
i
和b
ij
分别为相应回归系数的最小二...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴泽媚，谢静，张轩翰，张宏伟，张艳聪，胡翔，史才军，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：