ارزیابی تطبیقی توابع بلوغ نرس-سائول و آرنیوس برای پیش‌بینی مقاومت فشاری بتن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 دانشکده مهندسی علوم زمین، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

چکیده

تخمین دقیق مقاومت فشاری بتن درجا، بدون نیاز به آزمون‌های مخرب، برای برنامه‌ریزی کارآمد ساخت‌وساز و ارزیابی ایمنی امری حیاتی است. روش بلوغ، با ایجاد رابطه بین توسعه مقاومت و تاریخچه دما-زمان، یک رویکرد غیرمخرب ارائه می‌دهد. این مطالعه به بررسی کارایی توابع بلوغ نرس-سائول و آرنیوس در پیش‌بینی مقاومت فشاری یک طرح اختلاط بتن خاص می‌پردازد. هدف اصلی، توسعه و اعتبارسنجی یک مدل ریاضی پایه برای تخمین مقاومت در سنین مختلف بر اساس بلوغ محاسبه‌شده بود. نمونه‌های آزمایشگاهی در طول فرآیند عمل‌آوری مجهز به سنسورهای جاسازی‌شده برای ثبت داده‌های دما-زمان شدند. مقاومت فشاری در سنین متعدد به‌صورت تجربی تعیین گردید. شاخص‌های بلوغ با استفاده از هر دو تابع نرس-سائول و آرنیوس محاسبه شد. سپس یک رابطه نمایی بین مقاومت و بلوغ از طریق برازش منحنی استخراج گردید. اعتبارسنجی شامل سه سری نمونه مستقل بود که تحت رژیم‌های دمایی متفاوتی عمل‌آوری شده بودند. نتایج نشان داد مدل نمایی به دست‌آمده می‌تواند با دقت بالا، به‌ویژه در سنین بالاتر، و با استفاده از هر یک از شاخص‌های بلوغ، مقاومت فشاری را پیش‌بینی کند. تحلیل تطبیقی حاکی از آن بود که پیش‌بینی‌های مبتنی بر تابع آرنیوس انطباق به‌مراتب بهتری با داده‌های تجربی نشان می‌دهد، زیرا روش نرس-سائول به‌طور سیستماتیک مقادیر مقاومت را کمی بیش‌برآورد می‌کند. یافته‌ها تأیید می‌کند که یک تابع کالیبره‌شده بلوغ-مقاومت، به‌ویژه تابعی که از رویکرد آرنیوس بهره می‌برد، ابزاری قابل اعتماد و کاربردی برای تخمین غیرمخرب مقاومت فراهم می‌کند و می‌تواند منجر به ایجاد مزایای اقتصادی و ایمنی قابل توجهی در مدیریت ساخت‌وساز بتن شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparative evaluation of Nurse-Saul and Arrhenius maturity functions for predicting concrete compressive strength

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Dastan Diznab 1
  • Ebrahim Fadaei 2
  • Sadegh Rahmati 1
1 Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran
2 Faculty of Earth Sciences Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
چکیده [English]

Accurately estimating the compressive strength of in-place concrete with-out destructive testing is criti-cal for efficient construction scheduling and safety assessment. The maturity method offers a promising non-destructive approach by correlating strength development with time-temperature histo-ry. This study investigates the efficacy of the Nurse-Saul and Arrhenius maturity functions in predicting the compressive strength of a specific con-crete mix design. The primary objective was to develop and val-idate a ro-bust mathematical model to estimate strength at various ages based on cal-culated maturity. Laboratory specimens were instrumented with embedded sensors to record temperature-time data during curing. Compressive strength was experimentally determined at multiple ages. Maturity indices were computed using both the Nurse-Saul and Arrhenius functions. An ex-ponential strength-maturity relationship was then established through curve-fitting. Validation involved three independent speci-men series cured under different temperature regimes. Results demonstrated that the derived expo-nential model could predict compressive strength with high accuracy, particularly at later ages, using either maturity index. Comparative analy-sis indicated that predictions based on the Arrhenius function showed mar-ginally better agreement with experimental data, as the Nurse-Saul method consistently produced slightly overestimated strength values. The findings confirm that a calibrated maturity-strength function, especially one utiliz-ing the Arrhenius approach, provides a reliable and practical tool for non-destructive strength estimation, facilitating significant economic and safety benefits in concrete construction management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete Maturity
  • Compressive Strength
  • Nurse-Saul Maturity
  • Arrhenius Maturity
  • Strength Stimation
CAPTCHA Image