冬季施工砼強(qiáng)度曲線

冬季施工砼強(qiáng)度曲線1.在冬期施工中，需要及時(shí)了解混凝土強(qiáng)度的進(jìn)展情形。例如當(dāng)采納蓄熱養(yǎng)護(hù)工藝時(shí)，混凝土冷卻至0℃前是否已達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度；當(dāng)采納人工加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，在停止加熱前混凝土是否已達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度；當(dāng)采納綜合養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土的預(yù)養(yǎng)時(shí)刻是否足夠等。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)，因此能夠解決一部分問題，但所做試件專門難與結(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舊方法進(jìn)行測試。因此，運(yùn)用運(yùn)算的方法對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行估量或推測是專門有有用價(jià)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(hù)溫度下的強(qiáng)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(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用一般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.采納負(fù)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(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(dāng)混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度為一變量時(shí)，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)刻下養(yǎng)護(hù)，只在成熟度相等，其強(qiáng)度大致相同。運(yùn)算方法如下：〔1〕適用范疇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?！?〕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，制作許多于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)刻〕。〔3〕用運(yùn)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1～7d齡期強(qiáng)度數(shù)據(jù)，經(jīng)回來分析擬合成以下形式曲線方程：〔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〕依照現(xiàn)場的實(shí)測混凝土養(yǎng)護(hù)溫度資料，用式〔22-15〕運(yùn)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(shí)刻〕。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℃的連續(xù)時(shí)刻〔h〕。3〕以等效齡期t代替D代入公式〔22-14〕可算出強(qiáng)度?！?〕用圖解法估算混凝土強(qiáng)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〕依照標(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〕依照現(xiàn)場實(shí)測的混凝土養(yǎng)護(hù)溫度資料，運(yùn)算混凝土達(dá)到的等效齡期；3〕依照等效齡期數(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(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〔d〕1237抗壓強(qiáng)度〔N/mm2〕4.011.015.421.8測溫記錄表22-32從澆筑起算的時(shí)刻〔h〕02468101238溫度〔℃〕1420263032364040【解】〔1〕當(dāng)采納運(yùn)算法時(shí)，依照表22-31的數(shù)據(jù)，通過回來分析求得曲線方程為：〔2〕當(dāng)采納圖解法時(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〕依照測溫記錄，運(yùn)算出整個(gè)養(yǎng)護(hù)過程中的時(shí)刻-溫度關(guān)系如表22-33。并運(yùn)算等效齡期。養(yǎng)護(hù)過程的時(shí)刻-溫度關(guān)系表22-33時(shí)刻間隔〔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〕依照等效齡期估算混凝土強(qiáng)度。當(dāng)采納運(yùn)算法時(shí)，將t值作為齡期D代入曲線方程，得：＝16.0N/mm2當(dāng)采納圖解法時(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)采納綜合蓄熱法施工時(shí)，混凝土假如在達(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?；假如在達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度值之后連續(xù)保溫，那么勢必阻礙工程進(jìn)度。用以下方法能夠找到混凝土澆筑后達(dá)到抗凍臨界強(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，成型后趕忙放進(jìn)20℃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個(gè)數(shù)據(jù)運(yùn)算其平均值，作為該種混凝土標(biāo)養(yǎng)24h的強(qiáng)度〔f1〕?！?〕依照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)刻。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)刻〔h〕＜101210～20920～30730～405.5＞404〔3〕以標(biāo)養(yǎng)時(shí)刻〔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)刻標(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(shí)所需的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)刻t0〔h〕?！?〕運(yùn)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(shí)刻〔h〕?！?〕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(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的成熟度值?！?〕工地在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)做好測溫記錄，依照混凝土的實(shí)際養(yǎng)護(hù)溫度與養(yǎng)護(hù)時(shí)刻，按公式〔22-16〕運(yùn)算成熟度，當(dāng)達(dá)到抗凍臨界強(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，在通過運(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，并在冷卻過程中逐步硬化，當(dāng)混凝土溫度降至0℃時(shí)可達(dá)到抗凍臨界強(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)度缺失小，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(jí)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(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)，關(guān)于構(gòu)件的邊棱、端部和凸角要專門加強(qiáng)保溫，新澆混凝土與已硬化混凝土連接處，為幸免熱量的傳導(dǎo)缺失，必要時(shí)應(yīng)采取局部加熱措施。2．適用范疇當(dāng)結(jié)構(gòu)表面系數(shù)較小或氣溫不太低時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采納蓄熱法施工。蓄熱法的適用范疇大致如表22-35所示。蓄熱法適用范疇表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(chǔ)上，在混凝土中摻入防凍劑，以延長硬化時(shí)刻和提高抗凍害能力。3．熱工運(yùn)算蓄熱法熱工運(yùn)算的依據(jù)是熱量平穩(wěn)原理，即每立方米混凝土從澆筑完畢時(shí)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)期間的推測氣溫〕確定以后，先初步選定保溫材料的種類、厚度和構(gòu)造，然后運(yùn)算出混凝土冷卻到0℃的連續(xù)時(shí)刻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，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)行運(yùn)算，直至符合要求為止。蓄熱法的熱工運(yùn)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(shí)刻t的溫度，可按下式運(yùn)算：〔22-17〕〔2〕混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的平均溫度，可按下式運(yùn)算：〔22-18〕其中θ、φ、η，為綜合參數(shù)，按下式運(yùn)算：式中T——混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的溫度〔℃〕；Tm——混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的平均溫度〔℃〕；t——混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻的時(shí)刻〔h〕；Tm，a——混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)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(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：①結(jié)構(gòu)表面系數(shù)M值可按下式運(yùn)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(hù)層總傳熱系數(shù)可按下式運(yùn)算：di——第i層圍護(hù)層厚度〔m〕；λi——第i層圍護(hù)層的導(dǎo)熱系數(shù)[W/〔m·K〕]。③平均氣溫Tm,a取法，可采納蓄熱養(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)或每日平均氣溫運(yùn)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(fēng)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(qiáng)度等級(jí)Qce〔kJ/kg〕vce〔h-1〕52.5號(hào)硅酸鹽水泥40052.5號(hào)一般硅酸鹽水泥36042.5號(hào)一般硅酸鹽水泥3300.01342.5號(hào)礦渣、火山灰、粉煤灰硅酸鹽水泥240透風(fēng)系數(shù)ω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vw＜3m/s；中風(fēng)—風(fēng)速3≤vw≤5m/s；大風(fēng)—風(fēng)速vw＞5m/s。〔3〕當(dāng)需要運(yùn)算混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)冷卻至0℃的時(shí)刻時(shí)，、可依照公式〔22-17〕采納逐次靠近的方法進(jìn)行運(yùn)算。假如蓄熱養(yǎng)護(hù)條件滿足，且KM≥50時(shí)，也可按下式直截了當(dāng)運(yùn)算：〔22-19〕式中t0——混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)冷卻至0℃的時(shí)刻〔h〕?；炷晾鋮s至0℃的時(shí)刻內(nèi)，其平均溫度可依照公式〔22-18〕取t＝t0進(jìn)行運(yùn)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(jí)水泥拌制的混凝土蓄熱運(yùn)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(hào)水泥拌制，混凝土澆筑后的溫度為20℃，估量養(yǎng)護(hù)期間室外平均氣溫為-10℃，要求混凝土溫度降至0℃時(shí)達(dá)到50%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。求保溫條件和構(gòu)件冷卻時(shí)刻、平均溫度?！窘狻肯冗\(yùn)算構(gòu)件的表面系數(shù)：使用圖22-29中M＝12.5的一欄。在〝達(dá)到設(shè)計(jì)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(shí)刻為5d，平均溫度為10℃。依照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