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原文传递一种水泥固化淤泥强度超早期预测方法

专利名称：	一种水泥固化淤泥强度超早期预测方法
摘要：	本发明公开了一种水泥固化淤泥强度超早期预测方法，属于地基处理和淤泥固化领域。该方法基于考虑温度影响下水泥固化淤泥的强度增长模型，通过在勘察阶段开展相关预实验，确定一系列与温度、配比无关的模型拟合参数，之后在施工阶段对水泥固化淤泥进行取样，在预定高温条件下进行早期强度加速测试，基于早期高温条件下强度测试值预测水泥固化淤泥施工环境下中晚期的强度值。本发明提供的水泥固化淤泥强度超早期预测的方法操作简单、准确性高，在施工早期便可进行中晚期强度预测，实现水泥固化淤泥填筑工程的早期质量控制，指导施工现场尽早调整优化配合比，有效避免施工结束后强度抽样检验不达标的问题发生，显著降低固化剂成本及后期加固费用。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	章荣军;郑耀林;陈林;董超强;黄小松;郑俊杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910472326.7
公开号：	CN110187060A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	尚威;李智
分类号：	G01N33/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种水泥固化淤泥强度超早期预测方法，其特征在于，基于如下强度增长模型进行超早期预测：其中，qu(t,T)为养护温度T下养护龄期为t时试样的无侧限抗压强度，T0为基准养护温度；t、te表示试样在养护温度为T0和T时达到相同强度分别需要的时间；Su、k为仅与水泥、淤泥种类以及水泥与淤泥的配合比相关的拟合系数，基于公式(1)由实验参数拟合得到；t0为与温度相关的拟合系数，基于公式(1)于工程勘察阶段在给定养护温度T0和T下由实验参数拟合得到； η'T、a'T为考虑养护温度影响的拟合系数，R＝8.3144J·mol-1·K-1，R′a、E′a为只与材料属性相关的拟合常数，R′a、E′a是于工程勘察阶段在给定养护温度T0和T下由实验参数拟合得到；qu,ult(T)、qu,ult(T0)分别表示养护温度为T和T0时水泥固化淤泥的晚期无侧限抗压强度值； η'T、a'T是于施工阶段通过将R′a、E′a的实验拟合结果及施工现场实际温度代入式(2)、(3)计算得到，由加速测试条件下进行养护实验得到的试样强度曲线确定，其中，t目标是养护龄期t的目标值，T加速是加速测试条件下养护温度T的值。 2.如权利要求1所述的一种水泥固化淤泥强度超早期预测方法，其特征在于，包括预实验阶段和强度加速测试阶段，其中：预实验阶段： 1)在工程勘察阶段开展前期预实验，包括：对施工现场待处理区域的淤泥进行取样，选取施工用水泥按照施工现场所需的配合比固化淤泥，得到多个预实验试样，对预实验试样分组在至少三个不同温度条件下进行恒温养护，分别通过VST和UCT试验得到不同养护温度下全龄期无侧限抗压强度值qu； 2)基于强度增长模型、步骤1)获得的qu(t,T)及其对应的T、t、T0、te，基于公式(2)、(3)拟合确定R′a、E′a；再将式(2)、(3)代入式(1)，求解不同配合比、不同养护温度条件下的t0；其中，T0从步骤1)选择的温度条件中选定； 3)将不同配合比、同一养护温度条件下所得到的t0取均值，作为该养护温度条件下的t0常数；强度加速测试阶段： 4)在施工阶段开始时，对当前处理批次的水泥搅拌淤泥混合物取样得到多个加速测试试样，通过提高实验养护温度的方式在数天内分别通过VST和UCT试验对加速测试试样分组进行强度加速测试实验，将步骤2)确定的R′a、E′a、T0，以及强度加速测试实验时的养护温度T代入公式(2)、(3)计算强度加速测试实验时的η'T、a'T，然后代入公式(1)求解加速测试试样的Su、k； 5)强度预测：将施工现场实际温度作为养护温度T，与步骤2)确定的R′a、E′a、T0代入公式(2)、(3)计算强度加速测试实验时的η'T、a'T，然后结合步骤4)确定的Su、k，根据公式(1)和公式(4)预测施工现场实际温度下的全龄期强度增长曲线。 3.根据权利要求2所述的一种水泥固化淤泥强度超早期预测方法，其特征在于：所述步骤1)中试样养护的全龄期为28d或56d，在7d内通过VST试验测试不排水抗剪强度，在各个龄期内通过UCT试验测试无侧限抗压强度，然后根据UCT试验结果，对VST试验曲线进行比例修正，以使VST试验曲线和UCT试验曲线在0.5d～7d养护区段范围内最大程度地重合，进而得到统一的全龄期无侧限抗压强度值qu。 4.根据权利要求2或3所述的一种水泥固化淤泥强度超早期预测方法，其特征在于：所述步骤2)中，首先选取某一温度作为基准温度T0，设定基准温度T0下η'T＝1，a′T＝0，通过该温度下某一选定的配合比试样的强度的全龄期增长曲线按照公式(1)进行拟合，得出拟合常数Su、k、t0的值；再将基准温度T0下的拟合常数Su、k代入公式(1)，对该配合比不同养护温度T条件下的全龄期强度增长数据分别进行拟合，得到该配合比在不同养护温度下的多组η'T、a'T、t0 对其他不同配合比、不同温度条件下试样的强度全龄期增长曲线重复上述拟合过程，得到不同配合比、不同养护温度条件下的多组η'T、a'T、t0，将不同组别的ln(η'T)～1/T0-1/T数据点绘制在同一坐标系下，进行线性拟合得到斜率值，从而求得R′a，将不同组别的a′T～1/T0-1/T数据点绘制在同一坐标系下，进行线性拟合得到斜率值，从而求得E′a。 5.根据权利要求4所述的一种水泥固化淤泥强度超早期预测方法，其特征在于：所述步骤3)中确定t0的配合比满足以下条件：将淤泥含水率和水泥掺量作为配合比的控制变量，基准温度T0条件下至少配制5组不同配合比，其他温度T条件下至少配制3组不同配合比。 6.根据权利要求5所述的一种水泥固化淤泥强度超早期预测方法，其特征在于：所述步骤4)中分组进行强度加速测试实验的方法为：在预定加速测试的养护温度条件下对多个加速测试试样按照待测龄期分组，同时进行养护；达到某一个待测龄期时，取出相应加速测试试样，并进行VST试验或UCT试验，其中： VST试验最大养护周期定为1d～1.5d，从制样完成开始每隔预定时间执行一次VST试验；UCT试验最大养护周期定为2d～3d，从制样完成开始每隔预定时间执行一次UCT试验；然后根据UCT试验结果，对VST试验曲线进行比例修正，使VST试验曲线和UCT试验曲线在指定的养护区段范围内最大程度地重合，进而得到加速测试条件下水泥固化淤泥强度增长曲线。 7.根据权利要求5所述的一种水泥固化淤泥强度超早期预测方法，其特征在于：所述步骤4)中VST试验最大养护周期定为1.5d，VST试验间隔为2h，UCT试验间隔为0.5d，根据UCT试验结果，对VST试验曲线进行比例修正，使VST试验曲线和UCT试验曲线在0.5d～1.5d养护区段范围内最大程度地重合。
所属类别：	发明专利