冬季施工混凝土強(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(shí)了解混凝土強(qiáng)度的開展情況。例如當(dāng)采用蓄熱養(yǎng)護(hù)工藝時(shí)，混凝土 冷卻至0C前是否已到達(dá)抗凍臨界強(qiáng)度；當(dāng)采用人工加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，在停止加熱前混凝土是否已到達(dá) 預(yù)定的強(qiáng)度；當(dāng)采用綜合養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土的預(yù)養(yǎng)時(shí)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(yàn)，固然可以解決一局部問題，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(jì)算的方法對混凝土 強(qiáng)度進(jìn)行估計(jì)或預(yù)測是很有實(shí)用價(jià)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2

2、2-23。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)溫度為一變量時(shí)，

3、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(shí)間下養(yǎng)護(hù)，只在成熟度相等，其強(qiáng)度大致相同。計(jì)算方法如下：1適用范圍本法適用于不摻外加劑在50C以下正溫養(yǎng)護(hù)和摻外加劑在 30C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(shí)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(shí)需取得現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)混凝土的溫度實(shí)測資料溫度、時(shí)間。3用計(jì)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齡期強(qiáng)度

4、數(shù)據(jù)，經(jīng)回歸分析擬合成以下形式曲線方程：bf ae& 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(shí)測混凝土養(yǎng)護(hù)溫度資料，用式22-15計(jì)算混凝土已到達(dá)的等效齡期相當(dāng) 于20E標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的時(shí)間。t=2 a tT22-15式中t等效齡期h；a溫度為TC的等效系數(shù)，按表22-30采用；tT溫度為TC的持續(xù)時(shí)間h3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)a表22-30溫度T等效系數(shù)溫度T等效系數(shù)溫度T等效系數(shù)CaCaCa503.16281.4560.43493.07271.3950.40482.97261.3

5、340.37472.88251.2730.35462.80241.2220.32452.71231.1610.30442.62221.1100.27432.54211.05-10.25422.46201.00-20.23412.38190.95-30.21402.30180.91-40.20392.22170.86-50.18382.14160.81-60.16372.07150.77-70.15361.99140.73-80.14351.92130.68-90.13341.85120.64-100.12331.78110.61-110.11321.71100.57-120.11311.659

6、0.53-130.10301.5880.50-140.10291.5270.46-150.091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(shí)測的混凝土養(yǎng)護(hù)溫度資料，計(jì)算混凝土到達(dá)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。【例】某混凝土在試驗(yàn)室測得20C標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的各齡期強(qiáng)度值如表 22-31。混凝土澆筑后 測得構(gòu)件的溫度如表22-32。試估算混凝土澆筑后38h時(shí)的強(qiáng)度。標(biāo)養(yǎng)試件試驗(yàn)結(jié)果表22-31標(biāo)養(yǎng)齡期d1237抗壓強(qiáng)度N/mm24.011.015.421.8測溫記錄表22-32從澆筑起算的時(shí)間h02468101238溫度

7、C1420263032364040【解】1當(dāng)采用計(jì)算法時(shí)，根據(jù)表22-31的數(shù)據(jù)，通過回歸分析求得曲線方程為:1.989f 29.459e D2當(dāng)采用圖解法時(shí)，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(jì)算出整個(gè)養(yǎng)護(hù)過程中的時(shí)間-溫度關(guān)系如表22-33。并計(jì)算等效齡期養(yǎng)護(hù)過程的時(shí)間-溫度關(guān)系 表22-33時(shí)間間隔h22222226平均溫度C17232831343840等效齡期:t= 2X 0.86 + 2X 1.16+ 2X 1.45+ 2X 1.65+ 2X 1.85+ 2X 2.14+ 26X 2.30= 78

8、h3.25d4根據(jù)等效齡期估算混凝土強(qiáng)度。當(dāng)采用計(jì)算法時(shí)，將t值作為齡期D代入曲線方程，得：1.989f 29.459e 花=16.0N/mm2當(dāng)采用圖解法時(shí)，在圖22-28上找到相應(yīng)的點(diǎn)，查得強(qiáng)度值為16.0N/mm2。6.當(dāng)采用綜合蓄熱法施工時(shí)，混凝土如果在到達(dá)抗凍臨界強(qiáng)度值之前就撤除保溫材料，混凝土?xí)馐軆龊?；如果在到達(dá)抗凍臨界強(qiáng)度值之后繼續(xù)保溫， 那么勢必影響工程進(jìn)度。用以下方法可以 找到混凝土澆筑后到達(dá)抗凍臨界強(qiáng)度的時(shí)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)20E標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)至24h時(shí)取出試壓，從試壓數(shù)據(jù)中舍棄最大和最小值，取中間 4

9、個(gè)數(shù) 據(jù)計(jì)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(jì)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(diǎn)的 標(biāo)養(yǎng)時(shí)間。強(qiáng)度0點(diǎn)取值表 表22-34f1/f設(shè)比值強(qiáng)度0點(diǎn)的標(biāo)養(yǎng)時(shí)間hv 101210 20920 30730 405.5 4043以標(biāo)養(yǎng)時(shí)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(diǎn)的標(biāo)養(yǎng) 時(shí)間標(biāo)繪在橫坐標(biāo)上，再將fi標(biāo)繪在24h處，做直線相連，在該直線上查到強(qiáng)度到達(dá)4MPa時(shí)所需 的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間t0h。4計(jì)算成熟度的公式如下：M = 0T 15 t 22-16式中 M混凝土成熟度h；T混凝土溫度C; t兩次測溫間隔時(shí)間h。5將to

10、作為 t，T為20C代入公式22-16再除以平均差值系數(shù)0.8，所得值即為到達(dá)抗 凍臨界強(qiáng)度的成熟度值。6工地在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)做好測溫記錄，根據(jù)混凝土的實(shí)際養(yǎng)護(hù)溫度與養(yǎng)護(hù)時(shí)間，按公式22-16計(jì)算成熟度，當(dāng)?shù)竭_(dá)抗凍臨界強(qiáng)度的成熟度時(shí)，即可停止保溫。22-5-5蓄熱法養(yǎng)護(hù)1工藝特點(diǎn)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 0C時(shí)可到達(dá)抗凍臨界強(qiáng)度或預(yù)期的強(qiáng)度要求。蓄熱法具有經(jīng)濟(jì)、簡便、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，混凝土在較低溫度下硬化，其最終強(qiáng)

11、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(shí)選用導(dǎo)熱系數(shù)小、價(jià)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，為防止熱量的傳導(dǎo)損失，必要時(shí)應(yīng)采取局部加熱措施。2適用范圍當(dāng)結(jié)構(gòu)外表系數(shù)較小或氣溫不太低時(shí)，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C結(jié)構(gòu)外表系數(shù)57.57.5 1010 12.512.5 150蓄熱法蓄熱法蓄熱法蓄熱法-2蓄熱法蓄

12、熱法蓄熱法綜合蓄熱法-5r蓄熱法蓄熱法綜合畜熱法 :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根底上，在混凝土中摻入防凍劑，以延長硬化時(shí)間和提高抗凍害能力。3熱工計(jì)算蓄熱法熱工計(jì)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(shí)的溫度下降到 0C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(jì)算出混凝土冷卻到0C的延續(xù)時(shí)間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

13、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，那么需調(diào)整某些施工條件或修改保溫層設(shè)計(jì)， 再進(jìn)行計(jì)算，直至符合要求為止 蓄熱法的熱工計(jì)算按以下方法進(jìn)行：1丨混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的溫度，可按下式計(jì)算:T =平/ -樣一7 + Tm,22-172混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的平均溫度，可按下式計(jì)算:7 +衛(wèi)-彈6e Yrns日22-18、n，為綜合參數(shù)，按下式計(jì)算: Qcefic _ 3丁3 f+ p式中 T混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻 t的溫度C；Tm混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的平均溫度C；t混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻的時(shí)間h；Tm, a混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)

14、開始到任一時(shí)刻t的平均氣溫C；P 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；3 透風(fēng)系數(shù)； M結(jié)構(gòu)外表系數(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=2.72o 注：結(jié)構(gòu)外表系數(shù)M值可按下式計(jì)算：式中 A混凝土結(jié)構(gòu)外表積m2；v混凝土結(jié)構(gòu)的體積m3。3.6n di 結(jié)構(gòu)圍護(hù)層總傳熱系數(shù)可按下式計(jì)算：0.04Kdi第i層圍護(hù)層厚度m；入i第i層圍護(hù)層的導(dǎo)熱系數(shù)W/m K: o 平均氣溫Tm,a取法，可采用蓄熱養(yǎng)護(hù)開始至t時(shí)氣象預(yù)報(bào)的平均氣溫，亦可按每時(shí)或每日平

15、均氣溫計(jì)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)3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/kgvce h-152.5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)3 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)一風(fēng)速 Vw v 3m/s;中風(fēng)一風(fēng)

16、速 3 Vw 5m/s。3當(dāng)需要計(jì)算混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)冷卻至0C的時(shí)間時(shí)，、可根據(jù)公式22-17采用逐次逼近的方法進(jìn)行計(jì)算。如果蓄熱養(yǎng)護(hù)條件滿足1.5，且KM 50時(shí)，也可按下式直接計(jì)算:t0丄In -VceTm,a22-19Tm,a式中to 一一混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)冷卻至0C的時(shí)間h混凝土冷卻至0C的時(shí)間內(nèi)，其平均溫度可根據(jù)公式22-18取t= to進(jìn)行計(jì)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/ m2K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

17、鋼模板，外包毛氈三層 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1.010J5 20 0檜卻時(shí)阿何平均 ifl 度cXLtok.L 1厶-710汁。乂70 唄達(dá)列設(shè)il悔度的Wfi%圖22-29用普通42.5級水泥拌制的混凝土蓄熱計(jì)算圖入模溫度：20 C【例】一批鋼筋混凝土柱，斷面為 300mmx400mm,用普通42.5號水泥拌制，混凝土澆筑后 的溫度為20C，預(yù)計(jì)養(yǎng)護(hù)期間室外平均氣溫為-10C，要求混凝土溫度降至0C時(shí)到達(dá)50%的設(shè)計(jì) 強(qiáng)度。求保溫條件和構(gòu)件冷卻時(shí)間、平均溫度。【解】先計(jì)算構(gòu)件的外表系數(shù):(0.30.4) 20.3 0.411.750%的強(qiáng)度線與-10 C使用圖22-29中M = 12.5的一欄。在“到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的百分率中找出的氣溫線相交，在縱坐標(biāo)上查得K = 0.9W/ m2 K，然后在K = 0.9的水平線與-10C氣溫線相交處分別查得冷卻時(shí)間為5d，平均溫度為10C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)