冬季施工砼強(qiáng)度曲線

1、22-5-4 混凝土強(qiáng)度估算1.在冬期施工中，需要及時了解混凝土強(qiáng)度的發(fā)展情況。例如當(dāng)采用蓄熱養(yǎng)護(hù)工藝時，混凝土冷卻至0前是否已達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度；當(dāng)采用人工加熱養(yǎng)護(hù)時，在停止加熱前混凝土是否已達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度；當(dāng)采用綜合養(yǎng)護(hù)時，混凝土的預(yù)養(yǎng)時間是否足夠等。在施工現(xiàn)場留置同條件養(yǎng)護(hù)試件做抗壓強(qiáng)度試驗，固然可以解決一部分問題，但所做試件很難與結(jié)構(gòu)物保持相同的溫度，因此代表性較差。又由于模板未拆，也不能使用任何非破損方法進(jìn)行測試。因此，運(yùn)用計算的方法對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行估計或預(yù)測是很有實用價值的。2用普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，在各種養(yǎng)護(hù)溫度下的強(qiáng)度增長率分別如圖22-22和圖22-23。

2、圖22-22 用普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土圖22-23 用礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土3.用普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制并摻有早強(qiáng)減水劑的混凝土，在各種養(yǎng)護(hù)溫度下的強(qiáng)度增長率分別如圖22-24和圖22-25。圖22-24 用普通水泥拌制并摻有早強(qiáng)減水劑的混凝土圖22-25 用礦渣水泥拌制并摻有早強(qiáng)減水劑的混凝土4.采用負(fù)溫混凝土工藝，用普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制，并摻有適量防凍劑的混凝土，在負(fù)溫條件下的強(qiáng)度增長率分別如圖22-26和圖22-27。圖22-26 用普通硅酸鹽水泥拌制并摻有防凍劑的混凝土圖22-27 用礦渣硅酸鹽水泥拌制并摻有防凍劑的混凝土5.當(dāng)混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度為一變量

3、時，混凝土的強(qiáng)度可用成熟度的方法來估算。其原理是：相同配合比的混凝土，在不同的溫度、時間下養(yǎng)護(hù)，只在成熟度相等，其強(qiáng)度大致相同。計算方法如下：（1）適用范圍本法適用于不摻外加劑在50以下正溫養(yǎng)護(hù)和摻外加劑在30以下正溫養(yǎng)護(hù)的混凝土，亦可用于摻防凍劑的負(fù)溫混凝土。本法適用于估算混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值60以內(nèi)的強(qiáng)度值。（2）前提條件使用本法估算混凝土強(qiáng)度，需要用實際工程使用的混凝土原材料和配合比，制作不少于5組混凝土立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，得出1、2、3、7、28d的強(qiáng)度值。使用本法同時需取得現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)混凝土的溫度實測資料（溫度、時間）。（3）用計算法估算混凝土強(qiáng)度的步驟1）用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件17d

4、齡期強(qiáng)度數(shù)據(jù)，經(jīng)回歸分析擬合成下列形式曲線方程：（22-14）式中 f混凝土立方體抗壓強(qiáng)度（N/mm2）；D混凝土養(yǎng)護(hù)齡期（d）；a、b參數(shù)。2）根據(jù)現(xiàn)場的實測混凝土養(yǎng)護(hù)溫度資料，用式（22-15）計算混凝土已達(dá)到的等效齡期（相當(dāng)于20標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的時間）。tT·tT （22-15）式中 t等效齡期（h）；T溫度為T的等效系數(shù)，按表22-30采用；tT溫度為T的持續(xù)時間（h）。3）以等效齡期t代替D代入公式（22-14）可算出強(qiáng)度。（4）用圖解法估算混凝土強(qiáng)度的步驟等效系數(shù)T 表22-30溫度T（）等效系數(shù)T溫度T（）等效系數(shù)T溫度T（）等效系數(shù)T503.16281.4560.43493

5、.07271.3950.40482.97261.3340.37472.88251.2730.35462.80241.2220.32452.71231.1610.30442.62221.1100.27432.54211.05-10.25422.46201.00-20.23412.38190.95-30.21402.30180.91-40.20392.22170.86-50.18382.14160.81-60.16372.07150.77-70.15361.99140.73-80.14351.92130.68-90.13341.85120.64-100.12331.78110.61-110.113

6、21.71100.57-120.11311.6590.53-130.10301.5880.50-140.10291.5270.46-150.091）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件各齡期強(qiáng)度數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上畫出齡期-強(qiáng)度曲線；2）根據(jù)現(xiàn)場實測的混凝土養(yǎng)護(hù)溫度資料，計算混凝土達(dá)到的等效齡期；3）根據(jù)等效齡期數(shù)值，在齡期-強(qiáng)度曲線上查出相應(yīng)強(qiáng)度值，即為所求值?！纠磕郴炷猎谠囼炇覝y得20標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的各齡期強(qiáng)度值如表22-31?；炷翝仓鬁y得構(gòu)件的溫度如表22-32。試估算混凝土澆筑后38h時的強(qiáng)度。標(biāo)養(yǎng)試件試驗結(jié)果 表22-31標(biāo)養(yǎng)齡期（d）1237抗壓強(qiáng)度（N/mm2）4.011.015.421.8測溫

7、記錄 表22-32從澆筑起算的時間（h）02468101238溫度（）1420263032364040【解】（1）當(dāng)采用計算法時，根據(jù)表22-31的數(shù)據(jù)，通過回歸分析求得曲線方程為：（2）當(dāng)采用圖解法時，將表22-31中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪出齡期-強(qiáng)度曲線，如圖22-28。圖22-28 某混凝土的齡期-強(qiáng)度曲線（標(biāo)養(yǎng)）（3）根據(jù)測溫記錄，計算出整個養(yǎng)護(hù)過程中的時間-溫度關(guān)系如表22-33。并計算等效齡期。養(yǎng)護(hù)過程的時間-溫度關(guān)系 表22-33時間間隔（h）22222226平均溫度（）17232831343840等效齡期：t2×0.862×1.162×1.452

8、15;1.652×1.852×2.1426×2.3078h（3.25d）（4）根據(jù)等效齡期估算混凝土強(qiáng)度。當(dāng)采用計算法時，將t值作為齡期D代入曲線方程，得：16.0N/mm2當(dāng)采用圖解法時，在圖22-28上找到相應(yīng)的點，查得強(qiáng)度值為16.0N/mm2。6.當(dāng)采用綜合蓄熱法施工時，混凝土如果在達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度值之前就撤除保溫材料，混凝土?xí)馐軆龊?；如果在達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度值之后繼續(xù)保溫，則勢必影響工程進(jìn)度。用以下方法可以找到混凝土澆筑后達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時刻。（1）使用與施工混凝土相同的材料和配合比，配制混凝土并制備抗壓試件6塊，成型后立即放進(jìn)20標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)至2

9、4h時取出試壓，從試壓數(shù)據(jù)中舍棄最大和最小值，取中間4個數(shù)據(jù)計算其平均值，作為該種混凝土標(biāo)養(yǎng)24h的強(qiáng)度（f1）。（2）根據(jù)f1與該種混凝土的設(shè)計強(qiáng)度（f設(shè)）的比值，按表22-34查出該種混凝土強(qiáng)度0點的標(biāo)養(yǎng)時間。強(qiáng)度0點取值表 表22-34f1/f設(shè)比值（）強(qiáng)度0點的標(biāo)養(yǎng)時間（h）1012102092030730405.5404（3）以標(biāo)養(yǎng)時間（h）為橫坐標(biāo)，以強(qiáng)度（MPa）為縱坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系。將強(qiáng)度0點的標(biāo)養(yǎng)時間標(biāo)繪在橫坐標(biāo)上，再將f1標(biāo)繪在24h處，做直線相連，在該直線上查到強(qiáng)度達(dá)到4MPa時所需的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時間t0（h）。（4）計算成熟度的公式如下：M （22-16）式中 M混凝土成熟

10、度（·h）；T混凝土溫度（）；t兩次測溫間隔時間（h）。（5）將t0作為t，T為20代入公式（22-16）再除以平均差值系數(shù)0.8，所得值即為達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的成熟度值。（6）工地在實際施工時，應(yīng)做好測溫記錄，根據(jù)混凝土的實際養(yǎng)護(hù)溫度與養(yǎng)護(hù)時間，按公式（22-16）計算成熟度，當(dāng)達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的成熟度時，即可停止保溫。22-5-5 蓄熱法養(yǎng)護(hù)1工藝特點將混凝土的組成材料進(jìn)行加熱然后攪拌，在經(jīng)過運(yùn)輸、振搗后仍具有一定溫度，澆筑后的混凝土周圍用保溫材料嚴(yán)密覆蓋。利用這種預(yù)加的熱量和水泥的水化熱量，使混凝土緩慢冷卻，并在冷卻過程中逐漸硬化，當(dāng)混凝土溫度降至0時可達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度或預(yù)期的強(qiáng)

11、度要求。蓄熱法具有經(jīng)濟(jì)、簡便、節(jié)能等優(yōu)點，混凝土在較低溫度下硬化，其最終強(qiáng)度損失小，耐久性較高，可獲得較優(yōu)質(zhì)量的制品。但用蓄熱法施工，強(qiáng)度增長較慢，因此宜選用強(qiáng)度等級較高、水化熱較大的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或快硬硅酸鹽水泥。同時選用導(dǎo)熱系數(shù)小、價廉耐用的保溫材料。保溫層敷設(shè)后要注意防潮和防止透風(fēng)，對于構(gòu)件的邊棱、端部和凸角要特別加強(qiáng)保溫，新澆混凝土與已硬化混凝土連接處，為避免熱量的傳導(dǎo)損失，必要時應(yīng)采取局部加熱措施。2適用范圍當(dāng)結(jié)構(gòu)表面系數(shù)較小或氣溫不太低時，應(yīng)優(yōu)先采用蓄熱法施工。蓄熱法的適用范圍大致如表22-35所示。蓄熱法適用范圍 表22-35室外平均氣溫（）結(jié)構(gòu)表面系數(shù)57.57.5

12、101012.512.5150蓄熱法蓄熱法蓄熱法蓄熱法-2蓄熱法蓄熱法蓄熱法綜合蓄熱法-5蓄熱法蓄熱法綜合蓄熱法綜合蓄熱法-8蓄熱法綜合蓄熱法綜合蓄熱法-10綜合蓄熱法綜合蓄熱法 注：綜合蓄熱法即在蓄熱法工藝的基礎(chǔ)上，在混凝土中摻入防凍劑，以延長硬化時間和提高抗凍害能力。3熱工計算蓄熱法熱工計算的依據(jù)是熱量平衡原理，即每立方米混凝土從澆筑完畢時的溫度下降到0的過程中，透過模板和保溫層所放出的熱量，等于混凝土預(yù)加熱量和水泥在此期間所放出的水化熱之和。當(dāng)施工條件（結(jié)構(gòu)尺寸、材料配比、澆筑后的溫度和養(yǎng)護(hù)期間的預(yù)測氣溫）確定以后，先初步選定保溫材料的種類、厚度和構(gòu)造，然后計算出混凝土冷卻到0的延續(xù)時間

13、和混凝土在此期間的平均溫度。據(jù)此再用成熟度方法估算出混凝土可能獲得的強(qiáng)度。如所得結(jié)果達(dá)不到抗凍臨界強(qiáng)度值或預(yù)期的強(qiáng)度要求，則需調(diào)整某些施工條件或修改保溫層設(shè)計，再進(jìn)行計算，直至符合要求為止。蓄熱法的熱工計算按以下方法進(jìn)行：（1）混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時刻t的溫度，可按下式計算： （22-17）（2）混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時刻t的平均溫度，可按下式計算： （22-18）其中、，為綜合參數(shù)，按下式計算：式中 T混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時刻t的溫度（）；Tm混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時刻t的平均溫度（）；t混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時刻的時間（h）；Tm，a混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時刻t的平均氣溫（

14、）；c混凝土的質(zhì)量密度（kg/m3）；mce每立方米混凝土水泥用量（kg/m3）；Qce水泥水化累積最終放熱量（kJ/kg）；vce水泥水化速度系數(shù)（h-1）；透風(fēng)系數(shù)；M結(jié)構(gòu)表面系數(shù)（m-1）；K結(jié)構(gòu)圍護(hù)層的總傳熱系數(shù)kJ/（m2·h·K）；e自然對數(shù)底，可取e=2.72。注：結(jié)構(gòu)表面系數(shù)M值可按下式計算：MA/V式中 A混凝土結(jié)構(gòu)表面積（m2）；v混凝土結(jié)構(gòu)的體積（m3）。結(jié)構(gòu)圍護(hù)層總傳熱系數(shù)可按下式計算：di第i層圍護(hù)層厚度（m）；i第i層圍護(hù)層的導(dǎo)熱系數(shù)W/（m·K）。平均氣溫Tm,a取法，可采用蓄熱養(yǎng)護(hù)開始至t時氣象預(yù)報的平均氣溫，亦可按每時或每日平均氣

15、溫計算。水泥水化累積最終放熱量Qce、水泥水化速度系數(shù)vce及透風(fēng)系數(shù)取值見表22-36和表22-37。水泥水化累積最終放熱量Qce和水化速度系數(shù)vce 表22-36水泥品種及強(qiáng)度等級Qce（kJ/kg）vce（h-1）52.5號硅酸鹽水泥40052.5號普通硅酸鹽水泥36042.5號普通硅酸鹽水泥3300.01342.5號礦渣、火山灰、粉煤灰硅酸鹽水泥240透風(fēng)系數(shù) 表22-37圍護(hù)層種類透風(fēng)系數(shù)小風(fēng)中風(fēng)大風(fēng)圍護(hù)層由易透風(fēng)材料組成2.02.53.0易透風(fēng)保溫材料外包不易透風(fēng)材料1.51.82.0圍護(hù)層由不易透風(fēng)材料組成1.31.451.6 注：小風(fēng)風(fēng)速vw3m/s；中風(fēng)風(fēng)速3vw5m/s；大

16、風(fēng)風(fēng)速vw5m/s。（3）當(dāng)需要計算混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)冷卻至0的時間時，、可根據(jù)公式（22-17）采用逐次逼近的方法進(jìn)行計算。如果蓄熱養(yǎng)護(hù)條件滿足，且KM50時，也可按下式直接計算： （22-19）式中 t0混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)冷卻至0的時間（h）?；炷晾鋮s至0的時間內(nèi)，其平均溫度可根據(jù)公式（22-18）取tt0進(jìn)行計算。（4）混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)的有關(guān)參數(shù)，也可用圖22-29和表22-38查得。各種保溫模板的傳熱系數(shù) 表22-38保溫模板構(gòu)造傳熱系數(shù)K W/（m2·K）鋼模板，區(qū)格間填以聚苯乙烯板50mm厚3.0鋼模板，區(qū)格間填以聚苯乙烯板50mm厚，外包巖棉氈30mm厚0.9鋼模板，外包毛氈三

17、層20mm厚3.5木模板25mm厚，外包巖棉氈30mm厚1.1木模板25mm厚，外包草簾50mm厚1.0圖22-29 用普通42.5級水泥拌制的混凝土蓄熱計算圖（入模溫度：20）【例】一批鋼筋混凝土柱，斷面為300mm×400mm，用普通42.5號水泥拌制，混凝土澆筑后的溫度為20，預(yù)計養(yǎng)護(hù)期間室外平均氣溫為-10，要求混凝土溫度降至0時達(dá)到50%的設(shè)計強(qiáng)度。求保溫條件和構(gòu)件冷卻時間、平均溫度?！窘狻肯扔嬎銟?gòu)件的表面系數(shù)：使用圖22-29中M12.5的一欄。在“達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的百分率”中找出50的強(qiáng)度線與-10的氣溫線相交，在縱坐標(biāo)上查得K0.9W/（m2·K），然后在K0.9的水平線與-10氣溫線相交處分別查得冷卻時間為5d，平均溫度為10。根據(jù)K值在表22-38“各種保溫模板的傳熱系數(shù)”中選用：鋼模板，在鋼模板的區(qū)格間填以聚苯乙烯