应用成熟度推算冬施混凝土强度.pdf

第 4 1 卷第 8期 2 0 1 0年 8月 V0 1 41 No 8 Au g 2 O1 O 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o z v 7 4 3 应用成熟度推算冬施混凝土强度 何晓慧 ，何绮嗣2 ，詹丽娟 ，王守 良4 ，周云麟4 ( 1 辽宁科技大学资源与土木工程学院 ， 1 1 4 0 5 1 ， 辽宁鞍 山 ； 2 辽 阳县城 乡规划管理处 ， 1 1 1 2 0 0 ， 辽 宁辽 阳； 3 鞍 山双鼎商品混凝土有限责任 公司 ， 1 1 4 0 4 4， 辽 宁鞍 山 ； 4 鞍 山天达建筑材料公 司， 1 1 4 0 4 0 ， 辽宁鞍 山) 摘要 ： 根据成熟度 ( M a t u r i t y ) 学说和J G J 1 0 4 1 9 9 7 ( 建筑工程冬期施工规 程 推导 的公式和 阿罕尼乌斯 公 式来推算 的混凝土强度与实际工程结构 中混凝土的实测强度来比较其精度之后 ， 推荐其中一种公式 ， 可供推算 冬施混凝土的强度时参考。 关键词 ： 混凝土成熟度 ； 混凝土强度 ； 回归方程 中图分类号 ： T U 7 5 5 8 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 0) 0 8 0 7 4 3 0 2 AP P L I C AT I oN OF MATURI TY oF P RoJ EC TE D S T RE NGT H oF CoNCRETE I N W D ER H E X i a o h u i ， H E Qi s i ， Z H A N L i - j u a n ， WA N G S h o u - l i a n g ， Z H O U Y u n - l i n ( 1 S c h o o l o f R e s o u r c e s a n d C i v l1 E n g i n e e r i n g ， U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y L i a o n i n g ， 1 1 4 0 5 1 ， A n s h a n ， L i a o n i n g ， C h i n a ； 2Ur b a n a n d Ru r a l P l a n ni n g a n d Mana g e me n t De p a r t me n t o f L i a o y a n g Co u n t y， 1 1 1 2 0 0， L i a o y an g ， L i a o n i n g， Ch i na ； 3 Do u b l e Di n g mi x e d Co n c r e t e Co mp a n y i n An s h an ，1 1 4 0 4 4， An s h a n， L i a o n i n g， Ch i n a； 4 A n s h an d a y s u p b u i l d i n g m a t e r i al s c o mp any ， 1 1 4 0 4 0 ， A n s h a n ， L i a o n i n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ac c o r d i n g t o Ma t u ri t y T h e o r y a n d J G J 1 0 4 1 9 9 7 “ w i n t e r c o n s t r u c t i o n w o r k s T e c h n i c a l R e g u l a t i o n s ， ”D e ri v a t i o n o f f o r m u l a s a n d A r r h e n i u s f o rmu l a t o p r o j e c t t h e s t r e n g t h o f c o n c r e t e i n e n g i n e e ri n g s t ruc t u r e s a n d t h e a c t u a l c o n c r e t e s t r e n gth me a s u r e d t o c o mp a r e i t s a c c u r a c y a f t e r t h e r e c o mme n d o n e f o rm u l a f o r t h e p r o j e c t e d s t r e n gth o f c o n c r e t e i n w i n t e r r e f e r e n c e Ke y wo r ds ：c o n c r e t e ma t u rit y ；c o n c r e t e s t r e n gth ；r e g r e s s i o n e q u a t i o n 冬期施工阶段 ， 由于温度正负交替频繁变动 ， 使结 缝隙中流失 ， 水灰比降低 ， 以及水泥水化热不宜散失等 构混凝土与现场预留试件的覆盖条件难以一致 ， 因此 因素 ，使得结构混凝土强度往往略高于同条件下养护 应用成熟度来推算结构混凝土的强度 ， 对于冬施混凝 混凝土试件 的强度。在这种情况下 ，通过实测结构混 土的质量监控 ， 具有重要的现 实意义。 凝土的养护温度和时间的历程 ，利用成熟度推算其强 1 利用成熟度推算混凝土 强度 的适 用范围 F Ha n S e n 提出的成熟度学说认 为， 在某种范围内 无论养护温度和时间如何不同 ， 混凝土的结构形状 、 大 小干差万别 ， 只要时间轴与养护温度所围成 的面积相 等 ， 即可得到同一强度。 基于冬期施工阶段混凝土处于正负温频繁波动 ， 其结构形状 、 大小不一致 ， 混凝土水灰比和人模初始温 度以及外加剂 ( 防冻剂) 品种、 掺量等各不相同 ， 但最终 都通过影响水泥水化动力学的水化热和混凝土实际温 度反映出来。这充分表明了利用成熟度推算结构混凝 土强度的科学性。 大多数混凝土结构远比混凝土试件尺寸大 由于 自重的压实作用， 使混凝土振动成型后 ， 游离水从模板 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 5 2 8 基金项 目： 鞍山市科技基金项 目( 0 9 S F 0 9 ) 作者简介 ： 何晓慧( 1 9 5 9 - ) ， 女 ， 辽宁辽阳人 ， 副教授 ， 主要研究方向为混凝 土材料 e ma i l ： h x h 5 9 s i n a c o m 度 ， 将显示其真实性 、 准确性和实用性。 应用成熟度推算结构混凝土强度必须符合下列条 件 ： ( 1 )避免混凝土初期冻害 ， 如确因技术原因不可 避免受冻时 ， 应按 建筑工程冬期施工规程 ( J G J 1 0 4 1 9 9 7 ) 要求 ， 达到相应最低气温下的临界强度 。 ( 2 )冬施混凝土须按规定要求掺人防冻剂 ， 此时 ， 混凝土中水泥水化 的最低极限温度为一 1 5 。 ( 3 )混凝土养护温度的范围应是一 1 5 5 0 ；施工 环境温度可能低于一 1 5 。 可采用J G J 1 0 4 1 9 9 7 导 的 综合蓄热法 ， 采取热拌、 复合防冻剂、 覆盖保温 、 保湿措 施 。只要结构混凝土的实际养护温度高于一 1 5 ， 仍然 符合应用成熟度推算混凝土强度的条件 。 2 混凝 土成 熟度一 强度关 系算式 2 1 成熟度计算式 1 t r ， + A ) d =f ( t + A ) d t ( 1 ) 7 4 4 建筑技术 第 4 1 卷第 8 期 式中： 为成熟度 ( C h 或 C d ) ； f 为代表出时间内的 混凝土养护温度( c 【 = ) ； 为常数 ， 亦称基准温度 ， 一般未 掺防冻剂的混凝土为1 0 c I ： ，当掺入复合防冻剂时 ， 4= l 5 o C； d r 为时间( h 或d ) 。 而混凝土强度与成熟度 的关系如下 ： 。； A + B l g ( M) ( 2 ) 式 中： A， 为常数 ， 可通过一组试件试验获得的 和 值， 经回归分析求得。 掺防冻剂时 ， 混凝土采用综合蓄热法养护 ， 则成熟 度计算公式如下【 l J ： ( t + 1 5 ) d t ( 3 ) 式中 ： 为成 熟度 ( C h ) ； f 为混凝土温度 ( ) ； d t 为 温度为t 持续时间( h ) 。 根据成熟度推算混凝土强度按下式计算 ： ， L、 a e = x p ) ( 4 ) 式中： a ， b 为系数 ， 同样可通过试验数据 ， 经回归分 析求得 。 2 2 标准( 等效 ) 龄期换算法 ( 1 )阿 罕尼乌斯 ( A r r h e n i u s ) 公式 。推 算相 当于 2 0 标准养护条件下混凝土的相 当龄期公式如下 ： = 百E I 1 一 ) (5 ) 式中： 为相 当于标准养护温度的龄期( h ) ； 为实 际养护温度 ( K) ； T s 为2 7 3 ( K) ； E 为活化能 ， 作为化学反 应的水泥水化热有固定值 ， 当 2 0 时为 3 3 5 + 1 4 7 ( 2 O 一 ) k J to o l ；当 2 0 时 为 3 3 5 k J mo l ； R为气 体 常数 ， 取8 3 1 4 J too l即0 0 0 8 3 1 4 k J m o l 。 ( 2 )J G J 1 0 4 1 9 9 7 推荐公式 ： m ( 6 ) 式中 ： 为等效龄期 ( h ) ； mt 为温度为 ( ) 的m值 ； at 为温度为t 的持续时间( h ) 。 图解法求 ， 的混凝土强度 ， 我国G B 5 0 2 0 4 1 9 9 2 规范中附录二给出了不同水泥品种混凝土各等温条件 下强度增长曲线 ， 即可查得混凝土强度。 一 数解法 A= a e ( 7 ) 式中： 0 ， b 为系数 ， 预拌混凝土站或施工单位 ， 可通 过混凝土+ 2 0 C 标养强度试验数据 ， 经回归分析求得a ， 6 值 ； D为混凝土在标准条件下养护龄期。 3 成熟度推算混凝土强度 的工程应用 3 1实例 1 某2 8 层混凝土框架剪力墙结构 ，于初冬一 9 4 环 境 下施 工C 3 0 混凝 土 梁 。应 用P 0 4 2 5 水 泥及 D 一 3 N a 复 合 防冻剂按 一 I O C 设计 ，其掺 量 占胶凝 材料总 量 的 4 6 ， 水灰比为0 3 8 ， 混凝 土坍落度1 9 0 m m， 确定其达 到允许受冻临界强度的时间。 由统计结果 ： 在不低于一 1 5 ， 一 3 0 环境 中， 混凝 土允许受 冻临界强度 为4 0 MP a I 5 0 MP a 所 需时间 ， 分别为5 6 h H 6 8 h ， 其相 当于2 0 标准养护 的时间 。 既 有等效龄期分别 为2 3 h 和3 3 7 h：在一 9 4 o C 环境温度 下的时间分别为5 2h $ 11 6 8 h ， 此时 ， 混凝 土实测强度分 别为4 8 MP a 6 3 MP a ，分别高于文献 1 附录中温度 ， 龄 期 对 混 凝 土 强度 影 响 曲线 分 别 为5 1 MP a 和 6 0 MP a ， 推算与实测强度误 差分别为6 _ 3 和4 8 ， 表明 强度计算值和实测值吻合较好。 3 2实例2 某住宅楼C 2 0 混凝 土楼板 ， 跨度 为7 8 I n ， 于一 1 1 3 环境下冬期 施工 ，按一 1 0 掺 入P 0 4 2 5 水泥和 4 的D一 3 N a 复合 防冻剂 。混凝土坍落度 为1 9 0 mm， 水 灰比 为0 4 8 ，经试 验测 得2 C标准 养护 下强度 值 ( 表 1 ) 。 表 1 各标养龄期混凝土强度 龄期 d 1 2 3 5 7 强度 MP a 3 7 5 4 1 0 4 1 4 4 1 6 9 成熟度， h 8 4 0 1 6 8 0 2 5 2 0 4 2 0 o 5 8 8 0 按表1 中成熟度一 强度数据拟合曲线方程如下： = 垒 ： 鱼 1 9 9 8 5 e ( 8 ) 结构混凝土 的养护成 熟度达5 2 9 0 C h 时 ，试推算 其抗压强度 ， 并判断是否满足底模的拆模强度。 数值代入( 8 ) 式 ， 得户1 5 2 M P a ， 达7 ， 5 丘k 依 据 混 凝 土 结 构 施 工 质 量 验 收 规 范 ( G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 )规定 ，当板的跨度大于2 m 且不大于8 m 时， 混凝土强度达到7 5 ， 允许拆底模 。 参考文献 1 J G J 1 0 4 1 9 9 7 ， 建筑工程冬期施工技术规程 I S 2 周云麟利用成熟度推算混凝土强度技术新进展 J 建筑技术， 1 9 9 3 ， 2 4 ( 1 0 ) ： 6 0 1 - 6 0 2 3 3 P K u ma r Me h t a 混凝土微 观结构 、 性能和材 料 M 罩 维祖 ， 王栋 民 丁建彤 北京 ： 中国电力出版社，2 0 0 8 4 G B 5 0 2 04 2 0 0 2 ， 混凝土结构施工质量验收规范 S 5 孙无二 ， 冬 期混 凝土施工作业指 导书 J 建筑技术 ， 2 0 0 4 ， 3 5 ( 1 0 ) ： 7 28 - 7 31 6 何晓 慧大型钢管 混凝土 工程 冬期施 工 J 建 筑技术 ， 2 0 0 4 ， 3 5 ( 1 0 ) ： 7 7 4 7 7 5 7 罗听 ， 卫军 冻融条件 下混凝土损伤演变与强度相 关研 究 J 】 华中 科技 大学学报 ( 自然科学版 ) ， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 1 ) ： 9 8