水泥基灌浆料的性能实验研究
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水泥基灌浆料的性能实验研究摘要:水泥基灌浆料是目前注浆工程中应用最广泛的浆材,泥基灌浆料与传统细石混凝土相比 , 具有流动性更好、强度更高和施工易于控制的特点 ; 与传统环氧砂浆相比 ,具有膨胀性好、施工简便快捷等特点。
本文主要通过实验来研究水泥基灌浆料的流动性,竖向膨胀率,有效承载面,抗压强度性能。
关键字:水泥基灌浆料流动性竖向膨胀率有效承载面抗压强度Experimental study on performance ofcement-based groutAbstract:Cement-based grout grouting project is currently the most widely used pulp wood, clay-based grouting material compared to traditional fine aggregate concrete has better mobility, higher strength and construction features easy to control; with traditional epoxy mortar compared with the expansion is good, quick and easy construction and so on. In this paper, cement-based grout to study the mobility, vertical expansion through experiments, the effective bearing surface, compressive strength and properties.Key word:Cement-based grout Liquidity vertical expansion effective bearing surface compressive strength目录1.水泥基灌浆料 (3)1.1水泥基灌浆料研究的背景和意义 (3)1.2 国内外灌浆材料研究概况 (3)1.2.1 国外灌浆材料研究概况 (3)1.2.2 国内灌浆材料研究概况 (4)2水泥基灌浆料特性的物理化学性质 (5)3.高性能水泥基灌浆料性能试验 (6)3.1实验材料 (6)3.2试验主要测试技术指标 (6)3.3试验方法 (7)3.3.1流动性 (7)3.3.2竖向膨胀率 (7)3.3.3有效承载面 (8)3.3.4抗压强度 (9)4配合比设计及主要试验结果 (10)5试验结果分析及展望 (11)参考文献 (13)致谢 (16)1.水泥基灌浆料1.1水泥基灌浆料研究的背景和意义水泥基灌浆料是一种由水泥、骨料(或不含骨料)、外加剂和矿物掺和料等原材料, 经工厂化配制生产而成的具有合理级配的干混料。
水泥基灌浆材料试验规定水泥基灌浆材料是由水泥、集料(或不含集料)、外加剂和矿物掺合料等原材料,经工业化生产的具有合理级配的干混料。
加水拌合均匀后具有可灌注的流动性、微膨胀、高的早期和后期强度、不泌水等性能。
用时只需加水搅拌便可成为均匀、稠度适宜、能满足施工要求的具有自流平性的高强无收缩灌浆料。
水泥基灌浆材料分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类。
Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类的最大集料粒径为≤4。
75mm,包括水泥净浆;Ⅳ类的最大集料粒径为>4。
75mm且≤16mm。
适用范围:地脚螺栓锚固、设备基础或钢结构柱脚底板的灌浆、混凝土结构加固改造及后张预应力混凝土结构孔道灌浆。
一、建筑工程的后张预应力混凝土结构孔道灌浆用水泥净浆(不含骨料)的检测规定优先执行强制性标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)中6.5节的规定。
(一)材料检测1、3h自由泌水率宜为0%,且不应大于1%,泌水应在24h内全部被水泥浆吸收;2、水泥浆中氯离子含量不应超过水泥重量的0。
06%;3、当采用普通灌浆工艺时,24h自由膨胀率不应大于6%;当采用真空灌浆工艺时,24h自由膨胀率不应大于3%。
检测频次:同一配合比检查一次.(二)施工过程检测试件抗压强度检验应符合下列规定:1、组批原则:每工作班留置一组试件;2、试件尺寸及每组试件数量:70.7mm的立方体试件,6个;3、试件养护方式和龄期:标准养护28d;4、强度计算:试件抗压强度应取6个试件的平均值;当一组试件中抗压强度最大值或最小值与平均值相差超过20%时,应取中间4个试件强度的平均值。
5、结果评定:现场留置的灌浆用水泥浆试件的抗压强度不应低于30MPa.二、含或不含粗骨料的水泥基灌浆材料的检测规定可以执行推荐标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》(GB/T 50488—2008)。
1、原材料的进场检测每200t为一个取样单位,不足200t也按一批论.(1)常温季节和常规的施工环境,检测参数为:流动度、竖向膨胀率、抗压强度、钢筋锈蚀和泌水率;(2)冬季施工期间,在(1)基础上,增加规定负温(—5℃、-10℃)下的抗压强度比(R7、R-7+28和R-7+56);(3)用于高温环境的,在(1)基础上,增加抗压强度比和热震性.2、施工过程的检测(1)试块留置灌浆施工时,每50t作为一个检验批,不足50t也按一批论。
水泥基灌浆材料试验规定水泥基灌浆材料是由水泥、集料(或不含集料)、外加剂和矿物掺合料等原材料,经工业化生产的具有合理级配的干混料.加水拌合均匀后具有可灌注的流动性、微膨胀、高的早期和后期强度、不泌水等性能.用时只需加水搅拌便可成为均匀、稠度适宜、能满足施工要求的具有自流平性的高强无收缩灌浆料。
水泥基灌浆材料分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类.Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类的最大集料粒径为≤4.75mm,包括水泥净浆;Ⅳ类的最大集料粒径为>4.75mm且≤16mm。
适用范围:地脚螺栓锚固、设备基础或钢结构柱脚底板的灌浆、混凝土结构加固改造及后张预应力混凝土结构孔道灌浆。
一、建筑工程的后张预应力混凝土结构孔道灌浆用水泥净浆(不含骨料)的检测规定优先执行强制性标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)中6.5节的规定。
(一)材料检测1、3h自由泌水率宜为0%,且不应大于1%,泌水应在24h内全部被水泥浆吸收;2、水泥浆中氯离子含量不应超过水泥重量的0.06%;3、当采用普通灌浆工艺时,24h自由膨胀率不应大于6%;当采用真空灌浆工艺时,24h自由膨胀率不应大于3%。
检测频次:同一配合比检查一次。
(二)施工过程检测试件抗压强度检验应符合下列规定:1、组批原则:每工作班留置一组试件;2、试件尺寸及每组试件数量:70.7mm的立方体试件,6个;3、试件养护方式和龄期:标准养护28d;4、强度计算:试件抗压强度应取6个试件的平均值;当一组试件中抗压强度最大值或最小值与平均值相差超过20%时,应取中间4个试件强度的平均值。
5、结果评定:现场留置的灌浆用水泥浆试件的抗压强度不应低于30MPa。
二、含或不含粗骨料的水泥基灌浆材料的检测规定可以执行推荐标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》(GB/T 50488-2008)。
1、原材料的进场检测每200t为一个取样单位,不足200t也按一批论。
(1)常温季节和常规的施工环境,检测参数为:流动度、竖向膨胀率、抗压强度、钢筋锈蚀和泌水率;(2)冬季施工期间,在(1)基础上,增加规定负温(-5℃、-10℃)下的抗压强度比(R7、R-7+28和R—7+56);(3)用于高温环境的,在(1)基础上,增加抗压强度比和热震性。
灌浆料试块实验一、实验原理(作用)由于支架梁与桥墩上的水泥支座的四个空洞需要螺栓深入联接,且螺栓需要被深度固定,而灌浆料可以很好的起到这一作用。
所以做灌浆料试块实验测定其规定时间内的抗压、抗折强度就显得十分必要。
二、实验步骤1、取材称量称取HL-HGM超早强灌浆材料1800g,水252g。
2、仪器润湿将水泥胶砂搅拌机的搅拌锅与搅拌叶以及预用烧杯用湿抹布润湿。
3、开始试验将称量好的灌浆材料装入搅拌锅中,将搅拌锅提升到适当高度后,把水全部缓缓倒入其中后,启动水泥胶砂程控开关,开始试验。
4、试模刷油为了使试块顺利出模,所以试模需要被刷油。
利用水泥胶砂搅拌机工作工作时的间隙时间,用刷子将试模内表面均匀涂抹上油,切记均匀少量。
5、浇入试模将搅拌好的灌浆料缓缓到入试模中,不振动,灌浆料稍稍溢出即止。
用直尺刮去模具表面多余灌浆料后,静置1h。
6、清洗试验台、实验用具制作完试块后要马上清洗水泥胶砂搅拌机的搅拌锅和搅拌叶,否则待灌浆料凝固后将很难清洗。
7、养护试模静置1h后,拆模,取出试块将其置于养护箱中,1h后取出。
8、测定试块抗压抗折强度三、计算按照GB/T17671‘水泥胶砂强度检验方法’,采用标准棱柱试件尺寸为160x40x40mm,其中:b为试件截面的高宽,即40mm,b³=64000mm³L为下支撑圆柱的中心间距,标准夹具L=100mmFf为折断时施加于试件上部中部的荷载,单位为牛顿(N)抗折强度Rf=1.5Ff*L/b³ (MPa)抗压强度 P=Ff/S=Ff/b2注意:b与L的单位为mm,F单位为N,得到抗折强度Rf单位为兆帕(MPa)2011.07.30。
水泥基灌浆材料检测报告一、引言二、检测方法1.检测样品的制备从施工现场获取水泥基灌浆样品,按照一定比例将该样品与水混合,搅拌均匀后制成试样。
2.物理性能测试(1)密度测试:利用密度计测量试样的密度,以确定材料的质量。
(2)压缩强度测试:将试样放置在压力机中进行压缩测试,以评估其抗压强度。
3.化学成分测试(1)含水率测试:采用重量法,将试样放入烘箱中干燥,并测量干燥前后的重量差,计算得到含水率。
(2)水泥含量测试:采用化学分析法,将试样中的水泥成分提取出来,经过一系列的化学反应后,使用计量仪器测量其重量。
4.微观结构分析(1)扫描电镜观察:将试样表面放入扫描电镜中观察,分析材料的微观结构。
(2)X射线衍射分析:通过X射线的衍射模式,分析材料的结晶性和晶体结构。
三、检测结果及分析1.物理性能测试结果:试样的密度为X g/cm³,符合相关标准要求。
试样的压缩强度为XMPa,达到使用要求。
2.化学成分测试结果:试样的含水率为X%,在合理范围内。
试样的水泥含量为X%,符合要求。
3.微观结构分析结果:扫描电镜观察结果显示,试样中的水泥颗粒分布均匀,没有发现明显的空隙和杂质。
X射线衍射分析显示,试样具有良好的结晶性和晶体结构。
综上所述,根据对水泥基灌浆材料的检测,该样品的物理性能、化学成分和微观结构都符合相关标准要求,适合用于填充混凝土裂缝和加固结构。
四、结论经过检测,水泥基灌浆材料样品的物理性能、化学成分和微观结构均符合要求。
建议在施工中继续使用该材料,但需要注意施工前的质量控制和施工操作规范。
文章编号:1007-046X(2010)02-0007-04实验研究水泥基无收缩灌浆料试验研究Experimental Study of Shrinkage-Free Cement-Based Grouting Material吴 芳,刘小兵(重庆大学材料科学与工程学院,重庆 400045)0 前 言 目前在使用水泥基灌浆料时,由于普通水泥体积收缩容易产生微裂纹,导致支座安装后支座板下不密贴,而且,强度发展慢,耐久性差,影响结构稳定性和使用寿命,因此,开发新型高性能水泥基灌浆料已成为当务之急。
采用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和二水石膏复合胶凝体系配制灌浆料,可利用铝酸盐水泥对硅酸盐水泥的促凝和促硬作用来改善硅酸盐水泥早期力学性能,利用硅酸盐水泥弥补铝酸盐水泥后期强度差的缺陷;另外,由于硅酸盐水泥硬化体易出现收缩,利用铝酸盐水泥与氢氧化钙(Ca(OH)2)以及石膏水化生成的钙矾石可起到收缩补偿或微膨胀作用。
硅酸盐水泥与铝酸盐水泥复合使用时,会出现闪凝而无法操作,因此,必须选用合适的缓凝剂,使灌浆料的凝结时间满足要求,且保持必要的流动性和早期强度。
按以上技术路线,作者在分析灌浆料各组成材料对其凝结时间、流动度、强度、膨胀率等性能影响的基础上,研制出可操作时间长、大流动性、早强、高强、微膨胀的高性能灌浆料。
1 试验原材料及方法1.1 主要原材料 胶凝材料:重庆拉法基 PO42.5R 水泥,贵州宇丰熔72/2010粉煤灰摘 要:采用硅酸盐水泥和铝酸盐水泥及二水石膏复合配制水泥基无收缩灌浆材料,研究各组成材料对其各项性能的影响。
试 验结果表明,所配制的灌浆料具有早强、高强、微膨胀、大流动性,1 d、3 d、28 d 强度分别为 33.3 MPa、49.7 MPa、 78.1 MPa,1 d 竖向膨胀率为 0.031%。
关键词:铝酸盐水泥;二水石膏;水泥基;无收缩灌浆料中图分类号:TU528.53 文献标识码:AAbstract: Shrinkage-free cement-based grouting materials were prepared with Portland cement, aluminate cement and dehydrate gypsum and the influence of constituents on performance of grouting material was studied. The result of experiment indicates that the grouting material is of early and high strength, minor expansion and great flowability, and 1d,3d,28d compressive strength was 33.3MPa, 49.7MPa, 78.1MPa;1d vertical expansion rate was 0.031%.Key words: aluminate cement; dehydrate gypsum; cement-based; shrinkage-free grouting material料有限公司生产铝酸盐水泥 CA-50,天然二水石膏。
水泥基灌浆料的性能实验研究摘要:水泥基灌浆料是目前注浆工程中应用最广泛的浆材,泥基灌浆料与传统细石混凝土相比 , 具有流动性更好、强度更高和施工易于控制的特点 ; 与传统环氧砂浆相比 ,具有膨胀性好、施工简便快捷等特点。
本文主要通过实验来研究水泥基灌浆料的流动性,竖向膨胀率,有效承载面,抗压强度性能。
关键字:水泥基灌浆料流动性竖向膨胀率有效承载面抗压强度Experimental study on performance ofcement-based groutAbstract:Cement-based grout grouting project is currently the most widely used pulp wood, clay-based grouting material compared to traditional fine aggregate concrete has better mobility, higher strength and construction features easy to control; with traditional epoxy mortar compared with the expansion is good, quick and easy construction and so on. In this paper, cement-based grout to study the mobility, vertical expansion through experiments, the effective bearing surface, compressive strength and properties.Key word:Cement-based grout Liquidity vertical expansion effective bearing surface compressive strength目录1.水泥基灌浆料 (3)1.1水泥基灌浆料研究的背景和意义 (3)1.2 国内外灌浆材料研究概况 (3)1.2.1 国外灌浆材料研究概况 (3)1.2.2 国内灌浆材料研究概况 (4)2水泥基灌浆料特性的物理化学性质 (5)3.高性能水泥基灌浆料性能试验 (6)3.1实验材料 (6)3.2试验主要测试技术指标 (6)3.3试验方法 (7)3.3.1流动性 (7)3.3.2竖向膨胀率 (7)3.3.3有效承载面 (8)3.3.4抗压强度 (9)4配合比设计及主要试验结果 (10)5试验结果分析及展望 (11)参考文献 (13)致谢 (16)1.水泥基灌浆料1.1水泥基灌浆料研究的背景和意义水泥基灌浆料是一种由水泥、骨料(或不含骨料)、外加剂和矿物掺和料等原材料, 经工厂化配制生产而成的具有合理级配的干混料。
加水拌合均匀后具有可灌注的流动性、微膨胀、高的早期和后期强度、不泌水等性能。
[1]灌浆材料在建筑工程中是一类应用量大、使用面广的建筑材料。
水泥基灌浆材料是目前注浆工程中应用最广泛的浆材。
[2]水泥基灌浆料与传统细石混凝土相比, 具有流动性更好、强度更高和施工易于控制的特点; 与传统环氧砂浆相比,具有膨胀性好、施工简便快捷等特点。
自20世纪90年代初,我国自主研发生产的水泥基灌浆材料在众多大中型企业的设备安装、建筑结构加固改造工程中得到广泛应用。
目前国内从事水泥基灌浆材料的生产企业达200余家,年产量近50万t。
近年来,由于新材料发展日新月异,新的外加剂如雨后春笋,我国灌浆料的技术性能飞速提高,其各项技术性能已达到国际水平。
而灌浆料的使用范围, 已逐渐从早期单一的冶金建设全面拓展到市政、环保、港口、电力、造纸等行业。
随着国内外外加剂的迅速发展,灌浆料的发展也日新月异。
除常规产品外,类似BY- 2 20H2等抢修型灌浆料的高端产品才是灌浆料的发展趋势所在。
目前国内高强自流平无收缩灌浆料是由高强胶结成分、超塑化组分、膨胀组分、优选高强微骨料组分以及一些微量改性组分以适当比例共同粉磨而成。
可以预见,通过在特种骨料和胶凝材料中加入各种高效减水剂、硅微粉、矿渣微粉、阻裂纤维、可再分散乳胶粉等聚合物添加剂, 新一代的灌浆料今后会朝着性能优越、成本低廉的方向有更大的发展。
1.2 国内外灌浆材料研究概况1.2.1 国外灌浆材料研究概况灌浆材料的发展已有近百年的历史。
早在1802年,法国人开辟了灌浆施工的先河,用木制冲击泵注入粘土和石灰浆液加固地层[3,4]。
1826年英国人发明了波特兰水泥(硅酸盐水泥),大约1858年英国人W.R.Kinippe首次将水泥用于灌浆。
英国于1864年在阿里因普瑞贝矿首次用水泥灌浆对井筒进行灌浆堵水,成功地解决了井筒漏水问题。
1886年,英国研制成功了压缩空气灌浆机,促进了水泥灌浆的发展。
19世纪末20世纪初,灌浆技术在法国和秘鲁煤矿的竖井施工堵水中获得巨大成就,同时高压灌浆泵也研制成功。
20世纪40年代,灌浆技术的研究和应用的发展进入了一个鼎盛时期[5],各种水泥浆材相继问世,水泥作为灌浆材料,具有强度高、耐久性好、无毒、无味、材料来源方便、成本低等优点,因此,灌浆多采用普通水泥[6,7]。
瑞士大学的R.H.EV ANS教授早在1953年就提出了灌浆质量问题,他在预应力混凝土横梁的承载力测试的破坏性试验中,从横梁的裂缝中观察到水泥浆因泌水而形成的自由水流出,从而开始提出改善水泥浆的质量和灌浆方法。
上个世纪80年代中期,欧洲几座预应力混凝土大桥的倒塌,暴露出预应力混凝土破坏的一个重要因素。
从那时起,人们才开始关注灌浆材料的质量问题,在施工中有针对性地进行灌浆试验。
随着灌浆材料的飞速发展,灌浆工艺和灌浆设备也得到了巨大发展,各国大力发展和研制灌浆材料及其灌浆技术。
灌浆技术应用工程规模越来越广,它涉及到几乎所有的土木工程领域。
本世纪40 年代,灌浆技术的研究和应用得到了迅速的发展,各种水泥浆材相继问世,特别是60 年代以来,各国大力发展新型灌浆材料,灌浆材料和灌浆技术得到了空前的进步,其应用范围越来越广[8,9]。
1.2.2 国内灌浆材料研究概况我国对灌浆材料和灌浆技术的研究和应用起步较晚,但发展很快,某些方面已达到世界先进水平。
50年代初期,我国开始了矽化法的研究,在固矽、防止湿陷性黄土的湿陷、加固构筑物等方面做了大量工作;同时,矿山行业逐渐采用井巷灌浆技术;50年代后期,灌浆技术在水坝防渗和加固工程中逐步应用。
20世纪50年代初期,我国才开始在煤矿竖井堵水、加固工程中使用灌浆技术,70年代改革开放之初,为了满足进口设备的需要,我国开始了灌浆料的研制工作,并于1977年研制成功,开始在冶金设备安装中大量应用。
经过20多年的研究、实践,我国灌浆料的技术性能逐步提高,其各项技术性能已达到国际水平。
在灌浆料的使用上获得了良好的效果。
但经三次压浆后,24小时在孔道的观察段仍能看到宽度为2~4cm的稀浆微沫带。
在水平孔道灌浆试验中,待水泥浆凝固后,将孔道锯开,测得孔道顶部的月牙形孔隙最大宽度为35mm,最大高度为3mm。
但总的来说灌浆效果还是较好的。
近年来,超细水泥的开发克服了水泥浆材难以渗入较细(<0.6mm)颗粒岩土层中的缺点,并具有水泥浆材和化学浆材的优点,且对环境无污染。
这种新型水泥为灌浆界开辟了新的领域,有逐步取代化学浆材的趋势。
但是目前我国超细水泥价格较贵,另外对超细水泥的渗透机理还有待进一步研究。
2水泥基灌浆料特性的物理化学性质高自流性:现场只需加水搅拌即可,使用不需要振捣便可自动填充所需灌注空隙:不泌水、不分层。
早强高强:一天强度最高可达50MPa以上,设备安装一天后即可运行生产。
微膨胀性:粘结强度高。
具有微膨胀性能,无收缩,可确保地脚螺栓、设备与基础以及新老混凝土间的牢固结合。
抗腐蚀性:早强型灌浆料抗侵蚀,耐冲刷,具有良好的抗硫酸盐抗污水侵蚀性能,有较强的抗冲刷性,可用于海港污水处理厂等工程。
抗油渗性:在机油中浸泡30天后其强度可以提高10%以上,耐久性本产品属无机灌浆材料不老化对钢筋无锈蚀200万次疲劳试验50次冻融循环试验强度无明显变化。
[10]水泥基灌浆料是由水泥为基本材料,适量的细骨料及加入少量的混凝土外加剂及其它材料组成的干混材料。
具有无收缩、高强度、自密实、施工方便等特点。
为获得无收缩、高流态、防离析、高有效承载面等性能,水泥基灌浆料需掺加较多组分,例如膨胀剂,减水剂,早强剂,消泡剂等,这些组分物质,特别是外加剂掺量少,但对性能的影响较大,需经严谨探讨,方可使用自如。
[11-16]水泥基灌浆料是以高强度材料作为骨料,以水泥作为结合剂,辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。
它在施工现场加入一定量的水,搅拌均匀后即可使用[17]。
水泥基灌浆料组分对性能的影响包括水泥硅灰胶砂比和外加剂的选用和大致掺量。
【18】水泥的种类也对水泥基灌浆料性能有着巨大的影响。
【19】钢渣微粉取代硅酸盐水泥时,水泥基灌浆料的流动性能得到改善早期强度下降显著后期强度则变化不大。
[20]减水剂掺量过大和过小都会影响灌浆料的工作性能并会导致超出规范的要求,因此减水剂的含量对水泥基灌浆料有着重要影响。
[21]随着受火温度的升高,冷却方式对水泥基灌浆料棱柱体试块在低周重复荷载作用下的应力-应变曲线影响明显,喷水冷却下试块的应力-应变曲线较自然冷却下更为饱满,残余塑性变形更大。
[22]HLCPE与硫铝酸钙膨胀剂复合使用可有效防止各类水泥基灌浆材料早期及后期收缩,有效保证灌浆质量。
[23]很多文章研究了不同种类的水泥基灌浆料的性能及一些外加剂对水泥基灌浆料的影响,本文主要研究高强水泥基灌浆料的性能。
[24-31]3.高性能水泥基灌浆料性能试验3.1实验材料水泥:安徽珍珠水泥集团股份有限公司生产的P. O42.5级普通硅酸盐水泥;细骨料:安徽省凤阳县生产的石英砂,细度模数Mx=2.93,堆积密度1750kg/m2;矿物掺合料:安徽合肥电厂产I级粉煤灰和安徽庐江县产细度为800目的矾土矿粉;外加剂:江苏苏州产聚羧酸系高性能减水剂和安徽庐江县产高效膨胀剂;灌浆料:分别为FA、FB、DC和CGM-300、CGM-340,拌和水:普通自来水。
灌浆料:FA、FB、DC和CGM-300、CGM-340,3.2试验主要测试技术指标试验中,根据GB/T50448-2008水泥基灌浆材料主要性能指标要求,重点考察了高性能水泥基灌浆料的流动度( 包括初始值和30min保留值) 竖向膨胀率抗压强度( 包括1328d) ,测试性能指标参考值见表1 同时试验还重点研究了高性能水泥基灌浆料的抗折强度,并研究了流动度和强度随加水量变化规律以及强度龄期发展的规律。