摘要：結構中的混凝土實體強度與標準養(yǎng)護強度是有差別的, 施工質量驗收規(guī)范已提出了用同條件養(yǎng)護試件強度檢驗實體強度的要求。通過對唐山地區(qū)同條件養(yǎng)護混凝土試件強度的系統(tǒng)試驗研究, 探討了其增長規(guī)律, 并在此基礎上建議了反映實體強度的同條件養(yǎng)護試件強度檢驗的等效養(yǎng)護齡期及強度折算系數(shù)。
關鍵詞：實體強度成熟度等效養(yǎng)護齡期強度折算系數(shù)
根據唐山市建設局2002 年科學技術基金資助項目“唐山市泵送混凝土實體強度試驗研究”的要求; 唐山市建設工程質量監(jiān)督站對本地區(qū)泵送混凝土的結構實體強度驗收方法進行了系統(tǒng)的試驗研究, 探討了混凝土實體強度增長的規(guī)律及其與成熟度、等效養(yǎng)護齡期的關系, 提出了唐山地區(qū)泵送混凝土實體強度檢查驗收方法的建議。
1 試驗研究目的
( 1) 尋求泵送混凝土標準養(yǎng)護強度的增長規(guī)律;
( 2) 尋求泵送混凝土同條件養(yǎng)護強度的增長規(guī)律;
( 3) 復核同條件養(yǎng)護試件的等效養(yǎng)護齡期;
( 4) 復核同條件養(yǎng)護試件的強度折算系數(shù);
( 5) 提出泵送混凝土結構實體強度檢查驗收的建議。
2 試驗方案
( 1) 混凝土強度等級及配合比
采用唐山地區(qū)常用的混凝土強度等級C20~C50。試驗用的混凝土為來自唐山建設集團混凝土攪拌站的商品混凝土。在攪拌站以強制式攪拌機攪拌后, 用罐車運輸?shù)绞┕すさ? 泵送至現(xiàn)場后制作試件?；炷僚浜媳热绫? 所示。
混凝土原材料來源如下:
水泥: 啟新PO42.5R 水泥;
砂: 遷安中砂, 細度模數(shù)M2.6~2.8;
石子: 豐潤連續(xù)級配石子, 粒徑5~31.5mm;
摻合料: 礦渣粉及粉煤灰;
外加劑: 自制YTB 外加劑。
( 2) 試件及其養(yǎng)護
混凝土試件150 mm×150 mm×150mm, 標準方法成型, 3 個一組共44 組。標準養(yǎng)護試件在( 20±2) ℃及95%濕度條件下養(yǎng)護, 按標準方法試驗。
同條件養(yǎng)護試件成型后, 在自然條件下澆水養(yǎng)護14d, 再置于露天背陰處。在齡期為7、14、28、60、90d 及成熟度為560℃·d 時, 按標準方法進行試驗。記錄養(yǎng)護期間的大氣溫度并求得日平均溫度。
3 標準養(yǎng)護強度的增長規(guī)律
3.1 標養(yǎng)強度隨齡期的增長
以唐山建設集團混凝土攪拌站為代表的唐山地區(qū)泵送混凝土, 標準養(yǎng)護試件的強度( fcu,o) 增長趨勢如表2 所示, 隨齡期增長的曲線如圖1 所示。
3.2 相對標養(yǎng)強度的增長規(guī)律
標養(yǎng)強度除以每個強度級別的28d 強度( fcu,k) ,而求得其相對強度f 'cu,o( fcu,o / fcu,k) , 并作出其隨齡期的增長曲線如圖2 所示。分析相對標養(yǎng)強度的增長規(guī)律, 可得出以下結論:
( 1) 唐山地區(qū)泵送混凝土施工配制強度偏高, 超強現(xiàn)象比較嚴重, 其中尤以低強混凝土最為明顯。例如C20 級混凝土, 28d 標養(yǎng)強度超強達59% 。配制混凝土超強的目的是為了避免強度驗收不合格, 但超強過多不僅造成水泥耗費加大, 還會使混凝土收縮加劇, 從而引起間接裂縫, 故應加以控制。
( 2) 低強混凝土后期強度增長尚有相當?shù)脑Ａ? 而高強混凝土后期強度趨于停滯, 強度增長相對較小。
( 3) 混凝土標養(yǎng)強度增長規(guī)律是先快后慢。28d以前快速增長, 28d 以后增長減慢, 大體呈對數(shù)變化趨勢。這與全國其它地區(qū)的試驗結果基本相同, 反映了混凝土強度隨齡期增長的一般規(guī)律。
( 4) 統(tǒng)計回歸可得標養(yǎng)相對強度隨齡期增長的計算公式為
f 'cu,o = 0.2 lnt + 0.33 ( 1)
式中f 'cu,o———混凝土的相對標養(yǎng)強度( fcu,o /fcu,k) ;t———混凝土養(yǎng)護齡期( d) 。
( 5) 如果考慮熱效應的影響, 強度還可以表達為隨成熟度( M) 增長的關系如圖2 下一橫坐標所示。同樣, 統(tǒng)計回歸可得以下公式
f 'cu,o = 0.2 ln M- 0.27 ( 2)
式中M為養(yǎng)護混凝土的成熟度( ℃·d) 。
4 同條件養(yǎng)護強度的增長規(guī)律
4.1 同條件養(yǎng)護強度隨齡期的增長
在進行標養(yǎng)試件試驗的同時, 還進行了同條件養(yǎng)護試件的試驗。同條件養(yǎng)護試件強度隨齡期增長情況如表3 及圖3 所示。由于氣候變化以及養(yǎng)護溫度的不確定性很大, 同條件養(yǎng)護強度隨齡期增長的規(guī)律很難分析。顯然, 描述強度增長的參量不應是齡期t( d) , 而應是能夠反映溫度變化的另一參量———成熟度M( ℃·d) 。
4.2 成熟度對強度增長的影響
自然條件下同條件養(yǎng)護試件強度的增長受大氣環(huán)境影響而難循規(guī)律。為消除自然氣候條件下溫度變化不同而引起的熱效應對混凝土強度增長的影響, 不用齡期而以成熟度作為參數(shù)來反映溫度對混凝土強度增長的影響。
記錄試件養(yǎng)護期間氣象臺站公布的最高、最低溫度, 計算當日的日平均溫度, 并做出隨時間的變化曲線如圖4 所示。由逐日累積的日平均溫度可以計算出反映溫度影響的成熟度如表4 所示。
為了進行比較, 同條件養(yǎng)護試件混凝土強度fcu,t均除以相應強度等級的28d 標養(yǎng)強度fcu,k 而得到相對強度f 'cu,t, 而齡期t( d) 則換算成成熟度M( ℃·d)表達。圖3 可以轉換為同條件相對強度f 'cu,t ( fcu,t /fcu,k)隨成熟度M增長的曲線如圖5 所示。
自然養(yǎng)護的同條件試件強度隨齡期的增長比較離散, 但如果考慮溫度的影響, 用逐日累積日平均溫度的成熟度表達, 則由于反映了熱效應的影響, 圖5顯示的規(guī)律性就明顯得多了。
4.3 同條件養(yǎng)護強度隨成熟度增長的規(guī)律
分析圖5 可得出以下結論:
( 1) 處于自然環(huán)境中的同條件養(yǎng)護試件, 其強度增長與逐日積累的成熟度呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性和對應關系。
( 2) 同條件養(yǎng)護試件強度的增長, 早期較快而后期滯緩, 大體呈對數(shù)變化趨勢。這與在全國其它地區(qū)進行的類似試驗得出的規(guī)律相同。
( 3) 統(tǒng)計回歸可得同條件養(yǎng)護試件相對強度隨成熟度增長的計算公式如下:
f 'cu,t = 0.23 ln M - 0.52 ( 3)
式中f 'cu,t———同條件養(yǎng)護試件的相對強度;
M———同條件養(yǎng)護試件的成熟度( ℃·d) 。
( 4) 同條件養(yǎng)護強度比標養(yǎng)強度相對較低。這是由于同條件自然養(yǎng)護在濕度方面不如標準養(yǎng)護( 95% 濕度) 的差異而造成的。
( 5) 兩者的差異, 當為標養(yǎng)強度等效的成熟度560℃·d 時, 比值為0.935, 減小6.5%; 當按施工驗收規(guī)范取整為600℃·d 時, 比值為0.951, 減小4.9%。
( 6) 成熟度及等效養(yǎng)護齡期反映了溫度對強度增長的影響, 但無法反映濕度(水化程度)的影響, 故應乘以折算系數(shù)來加以補償。考慮到必要的檢驗裕量, 此折算系數(shù)宜取為1.10。
5 結論及建議
現(xiàn)行《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB50204-2002 中規(guī)定了采用同條件養(yǎng)護試件強度檢查驗收結構實體強度的方法。具體做法是, 取累積成熟度600℃·d 時為等效養(yǎng)護齡期進行試驗; 強度代表值乘折算系數(shù)1.10 取值。
通過唐山地區(qū)泵送混凝土的系統(tǒng)試驗復核, 代表結構實體強度的同條件養(yǎng)護試件強度可按GB50204-2002 的方法檢查驗收。根據試驗研究的結論, 并結合本地區(qū)的實際情況, 提出唐山地區(qū)混凝土結構實體強度檢查驗收方法的建議如下;
( 1) 記錄每日氣象臺站公布的最高、最低溫度,計算出當日的日平均溫度。
( 2) 逐日累積日平均溫度作為成熟度以反映溫度對強度增長的影響。
( 3) 當日平均溫度累積的成熟度達到或超過600℃·d 時, 取該時作為同條件養(yǎng)護試件的等效養(yǎng)護齡期, 進行強度試驗。
( 4) 反映濕度條件差異影響的同條件養(yǎng)護試件強度的代表值應乘折算系數(shù)1.10 取值。
為驗證施工驗收規(guī)范對結構混凝土實體強度檢查驗收方法的適用性, 進行了本次試驗研究。試驗分析結果證實了規(guī)范的適用性, 并對其在唐山地區(qū)的具體應用提出了更實用的方法。本文可供有關施工質檢監(jiān)理人員參考。
參考文獻：
[1]國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB50204-2002
[2]王有宗, 李柯, 劉立新, 徐有鄰.結構中混凝土實體強度的檢驗.混凝土.2006 年第3 期
