冬季施工砼强度曲线

冬季施工砼强度曲线1.在冬期施工中，需要及时了解混凝土强度的进展情形。例如当采纳蓄热养护工艺时，混凝土冷却至0℃前是否已达到抗冻临界强度；当采纳人工加热养护时，在停止加热前混凝土是否已达到预定的强度；当采纳综合养护时，混凝土的预养时刻是否足够等。在施工现场留置同条件养护试件做抗压强度试验，因此能够解决一部分问题，但所做试件专门难与结构物保持相同的温度，因此代表性较差。又由于模板未拆，也不能使用任何非破旧方法进行测试。因此，运用运算的方法对混凝土强度进行估量或推测是专门有有用价值的。2．用一般硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，在各种养护温度下的强度增长率分别如图22-22和图22-23。图22-22用一般硅酸盐水泥拌制的混凝土图22-23用矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土3.用一般硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制并掺有早强减水剂的混凝土，在各种养护温度下的强度增长率分别如图22-24和图22-25。图22-24用一般水泥拌制并掺有早强减水剂的混凝土图22-25用矿渣水泥拌制并掺有早强减水剂的混凝土4.采纳负温混凝土工艺，用一般硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制，并掺有适量防冻剂的混凝土，在负温条件下的强度增长率分别如图22-26和图22-27。图22-26用一般硅酸盐水泥拌制并掺有防冻剂的混凝土图22-27用矿渣硅酸盐水泥拌制并掺有防冻剂的混凝土5.当混凝土的养护温度为一变量时，混凝土的强度可用成熟度的方法来估算。其原理是：相同配合比的混凝土，在不同的温度、时刻下养护，只在成熟度相等，其强度大致相同。运算方法如下：〔1〕适用范畴本法适用于不掺外加剂在50℃以下正温养护和掺外加剂在30℃以下正温养护的混凝土，亦可用于掺防冻剂的负温混凝土。本法适用于估算混凝土强度标准值60％以内的强度值。〔2〕前提条件使用本法估算混凝土强度，需要用实际工程使用的混凝土原材料和配合比，制作许多于5组混凝土立方体标准试件，在标准条件下养护，得出1、2、3、7、28d的强度值。使用本法同时需取得现场养护混凝土的温度实测资料〔温度、时刻〕。〔3〕用运算法估算混凝土强度的步骤1〕用标准养护试件1～7d龄期强度数据，经回来分析拟合成以下形式曲线方程：〔22-14〕式中f——混凝土立方体抗压强度〔N/mm2〕；D——混凝土养护龄期〔d〕；a、b——参数。2〕依照现场的实测混凝土养护温度资料，用式〔22-15〕运算混凝土已达到的等效龄期〔相当于20℃标准养护的时刻〕。t＝ΣαT·tT〔22-15〕式中t——等效龄期〔h〕；αT——温度为T℃的等效系数，按表22-30采纳；tT——温度为T℃的连续时刻〔h〕。3〕以等效龄期t代替D代入公式〔22-14〕可算出强度。〔4〕用图解法估算混凝土强度的步骤等效系数αT表22-30温度T〔℃〕等效系数αT温度T〔℃〕等效系数αT温度T〔℃〕等效系数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〕依照标准养护试件各龄期强度数据，在坐标纸上画出龄期-强度曲线；2〕依照现场实测的混凝土养护温度资料，运算混凝土达到的等效龄期；3〕依照等效龄期数值，在龄期-强度曲线上查出相应强度值，即为所求值。【例】某混凝土在试验室测得20℃标准养护条件下的各龄期强度值如表22-31。混凝土浇筑后测得构件的温度如表22-32。试估算混凝土浇筑后38h时的强度。标养试件试验结果表22-31标养龄期〔d〕1237抗压强度〔N/mm2〕4.011.015.421.8测温记录表22-32从浇筑起算的时刻〔h〕02468101238温度〔℃〕1420263032364040【解】〔1〕当采纳运算法时，依照表22-31的数据，通过回来分析求得曲线方程为：〔2〕当采纳图解法时，将表22-31中的数据在坐标纸上绘出龄期-强度曲线，如图22-28。图22-28某混凝土的龄期-强度曲线〔标养〕〔3〕依照测温记录，运算出整个养护过程中的时刻-温度关系如表22-33。并运算等效龄期。养护过程的时刻-温度关系表22-33时刻间隔〔h〕22222226平均温度〔℃〕17232831343840等效龄期：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〕依照等效龄期估算混凝土强度。当采纳运算法时，将t值作为龄期D代入曲线方程，得：＝16.0N/mm2当采纳图解法时，在图22-28上找到相应的点，查得强度值为16.0N/mm2。6.当采纳综合蓄热法施工时，混凝土假如在达到抗冻临界强度值之前就撤除保温材料，混凝土会遭受冻害；假如在达到抗冻临界强度值之后连续保温，那么势必阻碍工程进度。用以下方法能够找到混凝土浇筑后达到抗冻临界强度的时刻。〔1〕使用与施工混凝土相同的材料和配合比，配制混凝土并制备抗压试件6块，成型后赶忙放进20℃标准养护室，养护至24h时取出试压，从试压数据中舍弃最大和最小值，取中间4个数据运算其平均值，作为该种混凝土标养24h的强度〔f1〕。〔2〕依照f1与该种混凝土的设计强度〔f设〕的比值，按表22-34查出该种混凝土强度0点的标养时刻。强度0点取值表表22-34f1/f设比值〔％〕强度0点的标养时刻〔h〕＜101210～20920～30730～405.5＞404〔3〕以标养时刻〔h〕为横坐标，以强度〔MPa〕为纵坐标，建立坐标系。将强度0点的标养时刻标绘在横坐标上，再将f1标绘在24h处，做直线相连，在该直线上查到强度达到4MPa时所需的标准养护时刻t0〔h〕。〔4〕运算成熟度的公式如下：M＝〔22-16〕式中M——混凝土成熟度〔℃·h〕；T——混凝土温度〔℃〕；Δt——两次测温间隔时刻〔h〕。〔5〕将t0作为Δt，T为20℃代入公式〔22-16〕再除以平均差值系数0.8，所得值即为达到抗冻临界强度的成熟度值。〔6〕工地在实际施工时，应做好测温记录，依照混凝土的实际养护温度与养护时刻，按公式〔22-16〕运算成熟度，当达到抗冻临界强度的成熟度时，即可停止保温。22-5-5蓄热法养护1．工艺特点将混凝土的组成材料进行加热然后搅拌，在通过运输、振捣后仍具有一定温度，浇筑后的混凝土周围用保温材料严密覆盖。利用这种预加的热量和水泥的水化热量，使混凝土缓慢冷却，并在冷却过程中逐步硬化，当混凝土温度降至0℃时可达到抗冻临界强度或预期的强度要求。蓄热法具有经济、简便、节能等优点，混凝土在较低温度下硬化，其最终强度缺失小，耐久性较高，可获得较优质量的制品。但用蓄热法施工，强度增长较慢，因此宜选用强度等级较高、水化热较大的硅酸盐水泥、一般硅酸盐水泥或快硬硅酸盐水泥。同时选用导热系数小、价廉耐用的保温材料。保温层敷设后要注意防潮和防止透风，关于构件的边棱、端部和凸角要专门加强保温，新浇混凝土与已硬化混凝土连接处，为幸免热量的传导缺失，必要时应采取局部加热措施。2．适用范畴当结构表面系数较小或气温不太低时，应优先采纳蓄热法施工。蓄热法的适用范畴大致如表22-35所示。蓄热法适用范畴表22-35室外平均气温〔℃〕结构表面系数5～7.57.5～1010～12.512.5～150蓄热法蓄热法蓄热法蓄热法-2蓄热法蓄热法蓄热法综合蓄热法-5蓄热法蓄热法综合蓄热法综合蓄热法-8蓄热法综合蓄热法综合蓄热法-10综合蓄热法综合蓄热法注：综合蓄热法即在蓄热法工艺的基础上，在混凝土中掺入防冻剂，以延长硬化时刻和提高抗冻害能力。3．热工运算蓄热法热工运算的依据是热量平稳原理，即每立方米混凝土从浇筑完毕时的温度下降到0℃的过程中，透过模板和保温层所放出的热量，等于混凝土预加热量和水泥在此期间所放出的水化热之和。当施工条件〔结构尺寸、材料配比、浇筑后的温度和养护期间的推测气温〕确定以后，先初步选定保温材料的种类、厚度和构造，然后运算出混凝土冷却到0℃的连续时刻和混凝土在此期间的平均温度。据此再用成熟度方法估算出混凝土可能获得的强度。如所得结果达不到抗冻临界强度值或预期的强度要求，那么需调整某些施工条件或修改保温层设计，再进行运算，直至符合要求为止。蓄热法的热工运算按以下方法进行：〔1〕混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的温度，可按下式运算：〔22-17〕〔2〕混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的平均温度，可按下式运算：〔22-18〕其中θ、φ、η，为综合参数，按下式运算：式中T——混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的温度〔℃〕；Tm——混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的平均温度〔℃〕；t——混凝土蓄热养护开始到任一时刻的时刻〔h〕；Tm，a——混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的平均气温〔℃〕；ρc——混凝土的质量密度〔kg/m3〕；mce——每立方米混凝土水泥用量〔kg/m3〕；Qce——水泥水化累积最终放热量〔kJ/kg〕；vce——水泥水化速度系数〔h-1〕；ω——透风系数；M——结构表面系数〔m-1〕；K——结构围护层的总传热系数[kJ/〔m2·h·K〕]；e——自然对数底，可取e=2.72。注：①结构表面系数M值可按下式运算：M＝A/V式中A——混凝土结构表面积〔m2〕；v——混凝土结构的体积〔m3〕。②结构围护层总传热系数可按下式运算：di——第i层围护层厚度〔m〕；λi——第i层围护层的导热系数[W/〔m·K〕]。③平均气温Tm,a取法，可采纳蓄热养护开始至t时气象预报的平均气温，亦可按每时或每日平均气温运算。④水泥水化累积最终放热量Qce、水泥水化速度系数vce及透风系数ω取值见表22-36和表22-37。水泥水化累积最终放热量Qce和水化速度系数vce表22-36水泥品种及强度等级Qce〔kJ/kg〕vce〔h-1〕52.5号硅酸盐水泥40052.5号一般硅酸盐水泥36042.5号一般硅酸盐水泥3300.01342.5号矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥240透风系数ω表22-37围护层种类透风系数小风中风大风围护层由易透风材料组成2.02.53.0易透风保温材料外包不易透风材料1.51.82.0围护层由不易透风材料组成1.31.451.6注：小风—风速vw＜3m/s；中风—风速3≤vw≤5m/s；大风—风速vw＞5m/s。〔3〕当需要运算混凝土蓄热养护冷却至0℃的时刻时，、可依照公式〔22-17〕采纳逐次靠近的方法进行运算。假如蓄热养护条件满足，且KM≥50时，也可按下式直截了当运算：〔22-19〕式中t0——混凝土蓄热养护冷却至0℃的时刻〔h〕。混凝土冷却至0℃的时刻内，其平均温度可依照公式〔22-18〕取t＝t0进行运算。〔4〕混凝土蓄热养护的有关参数，也可用图22-29和表22-38查得。各种保温模板的传热系数表22-38保温模板构造传热系数K[W/〔m2·K〕]钢模板，区格间填以聚苯乙烯板50mm厚3.0钢模板，区格间填以聚苯乙烯板50mm厚，外包岩棉毡30mm厚0.9钢模板，外包毛毡三层20mm厚3.5木模板25mm厚，外包岩棉毡30mm厚1.1木模板25mm厚，外包草帘50mm厚1.0图22-29用一般42.5级水泥拌制的混凝土蓄热运算图〔入模温度：20℃〕【例】一批钢筋混凝土柱，断面为300mm×400mm，用一般42.5号水泥拌制，混凝土浇筑后的温度为20℃，估量养护期间室外平均气温为-10℃，要求混凝土温度降至0℃时达到50%的设计强度。求保温条件和构件冷却时刻、平均温度。【解】先运算构件的表面系数：使用图22-29中M＝12.5的一栏。在〝达到设计强度的百分率〞中找出50％的强度线与-10℃的气温线相交，在纵坐标上查得K＝0.9W/〔m2·K〕，然后在K＝0.9的水平线与-10℃气温线相交处分别查得冷却时刻为5d，平均温度为10℃。依照K值在表22-38〝各种保温模板的传热系数〞中选用：钢模板，在钢模板的区格间填以