冬季施工砼強度曲線

1、22-5-4 混凝土強度估算1.在冬期施工中，需要及時了解混凝土強度的發(fā)展情況。例如當(dāng)采用蓄熱養(yǎng)護工藝時，混凝土冷卻至0前是否已達到抗凍臨界強度；當(dāng)采用人工加熱養(yǎng)護時，在停止加熱前混凝土是否已達到預(yù)定的強度；當(dāng)采用綜合養(yǎng)護時，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)護試件做抗壓強度試驗，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行測試。因此，運用計算的方法對混凝土強度進行估計或預(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)護溫度下的強度增長率分別如圖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減水劑的混凝土，在各種養(yǎng)護溫度下的強度增長率分別如圖22-24和圖22-25。圖22-24 用普通水泥拌制并摻有早強減水劑的混凝土圖22-25 用礦渣水泥拌制并摻有早強減水劑的混凝土4.采用負溫混凝土工藝，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，在負溫條件下的強度增長率分別如圖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)護溫度為一變量

3、時，混凝土的強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，只在成熟度相等，其強度大致相同。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)護和摻外加劑在30以下正溫養(yǎng)護的混凝土，亦可用于摻防凍劑的負溫混凝土。本法適用于估算混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)值60以內(nèi)的強度值。（2）前提條件使用本法估算混凝土強度，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，得出1、2、3、7、28d的強度值。使用本法同時需取得現(xiàn)場養(yǎng)護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度的步驟1）用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件17d

4、齡期強度數(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度（N/mm2）；D混凝土養(yǎng)護齡期（d）；a、b參數(shù)。2）根據(jù)現(xiàn)場的實測混凝土養(yǎng)護溫度資料，用式（22-15）計算混凝土已達到的等效齡期（相當(dāng)于20標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的時間）。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）可算出強度。（4）用圖解法估算混凝土強度的步驟等效系數(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)護試件各齡期強度數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上畫出齡期-強度曲線；2）根據(jù)現(xiàn)場實測的混凝土養(yǎng)護溫度資料，計算混凝土達到的等效齡期；3）根據(jù)等效齡期數(shù)值，在齡期-強度曲線上查出相應(yīng)強度值，即為所求值。【例】某混凝土在試驗室測得20標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下的各齡期強度值如表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-強度曲線，如圖22-28。圖22-28 某混凝土的齡期-強度曲線（標(biāo)養(yǎng)）（3）根據(jù)測溫記錄，計算出整個養(yǎng)護過程中的時間-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，混凝土如果在達到抗凍臨界強度值之前就撤除保溫材料，混凝土?xí)馐軆龊Γ蝗绻谶_到抗凍臨界強度值之后繼續(xù)保溫，則勢必影響工程進度。用以下方法可以找到混凝土澆筑后達到抗凍臨界強度的時刻。（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20標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室，養(yǎng)護至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的強度（f1）。（2）根據(jù)f1與該種混凝土的設(shè)計強度（f設(shè)）的比值，按表22-34查出該種混凝土強度0點的標(biāo)養(yǎng)時間。強度0點取值表 表22-34f1/f設(shè)比值（）強度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)，以強度（MPa）為縱坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系。將強度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，在該直線上查到強度達到4MPa時所需的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護時間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，所得值即為達到抗凍臨界強度的成熟度值。（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)護溫度與養(yǎng)護時間，按公式（22-16）計算成熟度，當(dāng)達到抗凍臨界強度的成熟度時，即可停止保溫。22-5-5 蓄熱法養(yǎng)護1工藝特點將混凝土的組成材料進行加熱然后攪拌，在經(jīng)過運輸、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時可達到抗凍臨界強度或預(yù)期的強

11、度要求。蓄熱法具有經(jīng)濟、簡便、節(jié)能等優(yōu)點，混凝土在較低溫度下硬化，其最終強度損失小，耐久性較高，可獲得較優(yōu)質(zhì)量的制品。但用蓄熱法施工，強度增長較慢，因此宜選用強度等級較高、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度。如所得結(jié)果達不到抗凍臨界強度值或預(yù)期的強度要求，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行：（1）混凝土蓄熱養(yǎng)護開始到任一時刻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)護開始到任一時刻t的溫度（）；Tm混凝土蓄熱養(yǎng)護開始到任一時刻t的平均溫度（）；t混凝土蓄熱養(yǎng)護開始到任一時刻的時間（h）；Tm，a混凝土蓄熱養(yǎng)護開始到任一時刻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)圍護層總傳熱系數(shù)可按下式計算：di第i層圍護層厚度（m）；i第i層圍護層的導(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圍護層種類透風(fēng)系數(shù)小風(fēng)中風(fēng)大風(fēng)圍護層由易透風(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行計算。如果蓄熱養(yǎng)護條件滿足，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進行計算。（4）混凝土蓄熱養(yǎng)護的有關(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)護期間室外平均氣溫為-10，要求混凝土溫度降至0時達到50%的設(shè)計強度。求保溫條件和構(gòu)件冷卻時間、平均溫度。【解】先計算構(gòu)件的表面系數(shù)：使用圖22-29中M12.5的一欄。在“達到設(shè)計強度的百分率”中找出50的強度線與-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