冬季施工砼強度曲線

冬季混凝土強度發(fā)展的規(guī)律性1.在冬期施工中，須要剛好了解混凝土強度的發(fā)展狀況。例如當采納蓄熱養(yǎng)護工藝時，混凝土冷卻至0℃前是否已達到抗凍臨界強度；當采納人工加熱養(yǎng)護時，在停止加熱前混凝土是否已達到預定的強度；當采納綜合養(yǎng)護時，混凝土的預養(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，當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，也不能運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料是很有好用價值的。2．用一般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。圖22-22用一般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.用一般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用一般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.采納負溫混凝土工藝，用一般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用一般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.當混凝土的養(yǎng)護溫度為一變量時，混凝土的強度可用成熟度的方法來估算。其原理是：相同協(xié)作比的混凝土，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準值60％以內(nèi)的強度值。（2）前提條件運用本法估算混凝土強度，須要用實際工程運用的混凝土原材料和協(xié)作比，制作不少于5組混凝土立方體標準試件，在標準條件下養(yǎng)護，得出1、2、3、7、28d的強度值。運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）用標準養(yǎng)護試件1～7d齡期強度數(shù)據(jù)，經(jīng)回來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）依據(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（相當于20℃標準養(yǎng)護的時間）。t＝ΣαT·tT（22-15）式中t——等效齡期（h）；αT——溫度為T℃的等效系數(shù)，按表22-30采納；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)αT表22-30溫度T（℃）等效系數(shù)αT溫度T（℃）等效系數(shù)αT溫度T（℃）等效系數(shù)αT503.16281.4560.43493.07271.3950.40482.97261.3340.37472.88251.2730.35462.80241.2220.32452.71231.1610.30442.62221.1100.27432.54211.05-10.25422.46201.00-20.23412.38190.95-30.21402.30180.91-40.20392.22170.86-50.18382.14160.81-60.16372.07150.77-70.15361.99140.73-80.14351.92130.68-90.13341.85120.64-100.12331.78110.61-110.11321.71100.57-120.11311.6590.53-130.10301.5880.50-140.10291.5270.46-150.091）依據(jù)標準養(yǎng)護試件各齡期強度數(shù)據(jù)，在坐標紙上畫出齡期-強度曲線；2）依據(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）依據(jù)等效齡期數(shù)值，在齡期-強度曲線上查出相應強度值，即為所求值。【例】某混凝土在試驗室測得20℃標準養(yǎng)護條件下的各齡期強度值如表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時的強度。標養(yǎng)試件試驗結(jié)果表22-31標養(yǎng)齡期（d）1237抗壓強度（N/mm2）4.011.015.421.8測溫記錄表22-32從澆筑起算的時間（h）02468101238溫度（℃）1420263032364040【解】（1）當采納計算法時，依據(jù)表22-31的數(shù)據(jù)，通過回來分析求得曲線方程為：（2）當采納圖解法時，將表22-31中的數(shù)據(jù)在坐標紙上繪出齡期-強度曲線，如圖22-28。圖22-28某混凝土的齡期-強度曲線（標養(yǎng)）（3）依據(jù)測溫記錄，計算出整個養(yǎng)護過程中的時間-溫度關系如表22-33。并計算等效齡期。養(yǎng)護過程的時間-溫度關系表22-33時間間隔（h）22222226平均溫度（℃）17232831343840等效齡期：t＝2×0.86＋2×1.16＋2×1.45＋2×1.65＋2×1.85＋2×2.14＋26×2.30＝78h（3.25d）（4）依據(jù)等效齡期估算混凝土強度。當采納計算法時，將t值作為齡期D代入曲線方程，得：＝16.0N/mm2當采納圖解法時，在圖22-28上找到相應的點，查得強度值為16.0N/mm2。6.當采納綜合蓄熱法施工時，混凝土假如在達到抗凍臨界強度值之前就撤除保溫材料，混凝土會遭遇凍害；假如在達到抗凍臨界強度值之后接著保溫，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）運用與施工混凝土相同的材料和協(xié)作比，配制混凝土并制備抗壓試件6塊，成型后馬上放進20℃標準養(yǎng)護室，養(yǎng)護至24h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，作為該種混凝土標養(yǎng)24h的強度（f1）。（2）依據(jù)f1與該種混凝土的設計強度（f設）的比值，按表22-34查出該種混凝土強度0點的標養(yǎng)時間。強度0點取值表表22-34f1/f設比值（％）強度0點的標養(yǎng)時間（h）＜101210～20920～30730～405.5＞404（3）以標養(yǎng)時間（h）為橫坐標，以強度（MPa）為縱坐標，建立坐標系。將強度0點的標養(yǎng)時間標繪在橫坐標上，再將f1標繪在24h處，做直線相連，在該直線上查到強度達到4MPa時所需的標準養(yǎng)護時間t0（h）。（4）計算成熟度的公式如下：M＝（22-16）式中M——混凝土成熟度（℃·h）；T——混凝土溫度（℃）；Δt——兩次測溫間隔時間（h）。（5）將t0作為Δt，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，應做好測溫記錄，依據(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、振搗后仍具有肯定溫度，澆筑后的混凝土四周用保溫材料嚴密覆蓋。利用這種預加的熱量和水泥的水化熱量，使混凝土緩慢冷卻，并在冷卻過程中漸漸硬化，當混凝土溫度降至0℃時可達到抗凍臨界強度或預期的強度要求。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、一般硅酸鹽水泥或快硬硅酸鹽水泥。同時選用導熱系數(shù)小、價廉耐用的保溫材料。保溫層敷設后要留意防潮和防止透風，對于構(gòu)件的邊棱、端部和凸角要特殊加強保溫，新澆混凝土與已硬化混凝土連接處，為避開熱量的傳導損失，必要時應實行局部加熱措施。2．適用范圍當結(jié)構(gòu)表面系數(shù)較小或氣溫不太低時，應優(yōu)先采納蓄熱法施工。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)5～7.57.5～1010～12.512.5～150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上，在混凝土中摻入防凍劑，以延長硬化時間和提高抗凍害實力。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，等于混凝土預加熱量和水泥在此期間所放出的水化熱之和。當施工條件（結(jié)構(gòu)尺寸、材料配比、澆筑后的溫度和養(yǎng)護期間的預料氣溫）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℃的持續(xù)時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期的強度要求，則需調(diào)整某些施工條件或修改保溫層設計，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)護起先到任一時刻t的溫度，可按下式計算：（22-17）（2）混凝土蓄熱養(yǎng)護起先到任一時刻t的平均溫度，可按下式計算：（22-18）其中θ、φ、η，為綜合參數(shù)，按下式計算：式中T——混凝土蓄熱養(yǎng)護起先到任一時刻t的溫度（℃）；Tm——混凝土蓄熱養(yǎng)護起先到任一時刻t的平均溫度（℃）；t——混凝土蓄熱養(yǎng)護起先到任一時刻的時間（h）；Tm，a——混凝土蓄熱養(yǎng)護起先到任一時刻t的平均氣溫（℃）；ρc——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）；ω——透風系數(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：①結(jié)構(gòu)表面系數(shù)M值可按下式計算：M＝A/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）。②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）；λi——第i層圍護層的導熱系數(shù)[W/（m·K）]。③平均氣溫Tm,a取法，可采納蓄熱養(yǎng)護起先至t時氣象預報的平均氣溫，亦可按每時或每日平均氣溫計算。④水泥水化累積最終放熱量Qce、水泥水化速度系數(shù)vce及透風系數(shù)ω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號一般硅酸鹽水泥36042.5號一般硅酸鹽水泥3300.01342.5號礦渣、火山灰、粉煤灰硅酸鹽水泥240透風系數(shù)ω表22-37圍護層種類透風系數(shù)小風中風大風圍護層由易透風材料組成2.02.53.0易透風保溫材料外包不易透風材料1.51.82.0圍護層由不易透風材料組成1.31.451.6注：小風—風速vw＜3m/s；中風—風速3≤vw≤5m/s；大風—風速vw＞5m/s。（3）當須要計算混凝土蓄熱養(yǎng)護冷卻至0℃的時間時，、可依據(jù)公式（22-17）采納逐次靠近的方法進行計算。假如蓄熱養(yǎng)護條件滿意，且KM≥50時，也可按下式干脆計算：（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)，其平均溫度可依據(jù)公式（22-18）取t＝t0進行計算。（4）混凝土蓄熱養(yǎng)護的有關參數(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用一般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，用一般42.5號水泥拌制，混凝土澆筑后的溫度為20℃，預料養(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%的設計強度。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)：運用圖22-29中M＝12.5的一欄。在“達到設計強度的百分率”中找出50％的強度線與-10℃的氣溫線相交，在縱坐標上查得K＝0.9W/（m2·K），然后在K＝0.9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℃。依據(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