摘要：結(jié)構(gòu)中的混凝土實體強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度是有差別的, 施工質(zhì)量驗收規(guī)范已提出了用同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度檢驗實體強(qiáng)度的要求。通過對唐山地區(qū)同條件養(yǎng)護(hù)混凝土試件強(qiáng)度的系統(tǒng)試驗研究, 探討了其增長規(guī)律, 并在此基礎(chǔ)上建議了反映實體強(qiáng)度的同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度檢驗的等效養(yǎng)護(hù)齡期及強(qiáng)度折算系數(shù)。
關(guān)鍵詞：實體強(qiáng)度成熟度等效養(yǎng)護(hù)齡期強(qiáng)度折算系數(shù)
根據(jù)唐山市建設(shè)局2002 年科學(xué)技術(shù)基金資助項目“唐山市泵送混凝土實體強(qiáng)度試驗研究”的要求; 唐山市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站對本地區(qū)泵送混凝土的結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)度驗收方法進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗研究, 探討了混凝土實體強(qiáng)度增長的規(guī)律及其與成熟度、等效養(yǎng)護(hù)齡期的關(guān)系, 提出了唐山地區(qū)泵送混凝土實體強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度的增長規(guī)律;
( 2) 尋求泵送混凝土同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度的增長規(guī)律;
( 3) 復(fù)核同條件養(yǎng)護(hù)試件的等效養(yǎng)護(hù)齡期;
( 4) 復(fù)核同條件養(yǎng)護(hù)試件的強(qiáng)度折算系數(shù);
( 5) 提出泵送混凝土結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)度檢查驗收的建議。
2 試驗方案
( 1) 混凝土強(qiáng)度等級及配合比
采用唐山地區(qū)常用的混凝土強(qiáng)度等級C20~C50。試驗用的混凝土為來自唐山建設(shè)集團(tuán)混凝土攪拌站的商品混凝土。在攪拌站以強(qiáng)制式攪拌機(jī)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(xì)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(hù)
混凝土試件150 mm×150 mm×150mm, 標(biāo)準(zhǔn)方法成型, 3 個一組共44 組。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件在( 20±2) ℃及95%濕度條件下養(yǎng)護(hù), 按標(biāo)準(zhǔn)方法試驗。
同條件養(yǎng)護(hù)試件成型后, 在自然條件下澆水養(yǎng)護(hù)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(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行試驗。記錄養(yǎng)護(hù)期間的大氣溫度并求得日平均溫度。
3 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度的增長規(guī)律
3.1 標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度隨齡期的增長
以唐山建設(shè)集團(tuán)混凝土攪拌站為代表的唐山地區(qū)泵送混凝土, 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件的強(qiáng)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(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度的增長規(guī)律
標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度除以每個強(qiáng)度級別的28d 強(qiáng)度( fcu,k) ,而求得其相對強(qiáng)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(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度的增長規(guī)律, 可得出以下結(jié)論:
( 1) 唐山地區(qū)泵送混凝土施工配制強(qiáng)度偏高, 超強(qiáng)現(xiàn)象比較嚴(yán)重, 其中尤以低強(qiáng)混凝土最為明顯。例如C20 級混凝土, 28d 標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度超強(qiáng)達(dá)59% 。配制混凝土超強(qiáng)的目的是為了避免強(qiáng)度驗收不合格, 但超強(qiáng)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(yīng)加以控制。
( 2) 低強(qiáng)混凝土后期強(qiáng)度增長尚有相當(dāng)?shù)脑Ａ? 而高強(qiáng)混凝土后期強(qiáng)度趨于停滯, 強(qiáng)度增長相對較小。
( 3) 混凝土標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)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(jié)果基本相同, 反映了混凝土強(qiáng)度隨齡期增長的一般規(guī)律。
( 4) 統(tǒng)計回歸可得標(biāo)養(yǎng)相對強(qiáng)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(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度( fcu,o /fcu,k) ;t———混凝土養(yǎng)護(hù)齡期( d) 。
( 5) 如果考慮熱效應(yīng)的影響, 強(qiáng)度還可以表達(dá)為隨成熟度( M) 增長的關(guān)系如圖2 下一橫坐標(biāo)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(hù)混凝土的成熟度( ℃·d) 。
4 同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度的增長規(guī)律
4.1 同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度隨齡期的增長
在進(jìn)行標(biāo)養(yǎng)試件試驗的同時, 還進(jìn)行了同條件養(yǎng)護(hù)試件的試驗。同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)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(hù)溫度的不確定性很大, 同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度隨齡期增長的規(guī)律很難分析。顯然, 描述強(qiáng)度增長的參量不應(yīng)是齡期t( d) , 而應(yīng)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(qiáng)度增長的影響
自然條件下同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)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(yīng)對混凝土強(qiáng)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(qiáng)度增長的影響。
記錄試件養(yǎng)護(hù)期間氣象臺站公布的最高、最低溫度, 計算當(dāng)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(jìn)行比較, 同條件養(yǎng)護(hù)試件混凝土強(qiáng)度fcu,t均除以相應(yīng)強(qiáng)度等級的28d 標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度fcu,k 而得到相對強(qiáng)度f 'cu,t, 而齡期t( d) 則換算成成熟度M( ℃·d)表達(dá)。圖3 可以轉(zhuǎn)換為同條件相對強(qiáng)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(hù)的同條件試件強(qiáng)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(dá), 則由于反映了熱效應(yīng)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(hù)強(qiáng)度隨成熟度增長的規(guī)律
分析圖5 可得出以下結(jié)論:
( 1) 處于自然環(huán)境中的同條件養(yǎng)護(hù)試件, 其強(qiáng)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(yīng)關(guān)系。
( 2) 同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)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(jìn)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(hù)試件相對強(qiáng)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(hù)試件的相對強(qiáng)度;
M———同條件養(yǎng)護(hù)試件的成熟度( ℃·d) 。
( 4) 同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度比標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度相對較低。這是由于同條件自然養(yǎng)護(hù)在濕度方面不如標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)( 95% 濕度) 的差異而造成的。
( 5) 兩者的差異, 當(dāng)為標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度等效的成熟度560℃·d 時, 比值為0.935, 減小6.5%; 當(dāng)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(hù)齡期反映了溫度對強(qiáng)度增長的影響, 但無法反映濕度(水化程度)的影響, 故應(yīng)乘以折算系數(shù)來加以補償?？紤]到必要的檢驗裕量, 此折算系數(shù)宜取為1.10。
5 結(jié)論及建議
現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2002 中規(guī)定了采用同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度檢查驗收結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)度的方法。具體做法是, 取累積成熟度600℃·d 時為等效養(yǎng)護(hù)齡期進(jìn)行試驗; 強(qiáng)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(fù)核, 代表結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)度的同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度可按GB50204-2002 的方法檢查驗收。根據(jù)試驗研究的結(jié)論, 并結(jié)合本地區(qū)的實際情況, 提出唐山地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)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(dāng)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(qiáng)度增長的影響。
( 3) 當(dāng)日平均溫度累積的成熟度達(dá)到或超過600℃·d 時, 取該時作為同條件養(yǎng)護(hù)試件的等效養(yǎng)護(hù)齡期, 進(jìn)行強(qiáng)度試驗。
( 4) 反映濕度條件差異影響的同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度的代表值應(yīng)乘折算系數(shù)1.10 取值。
為驗證施工驗收規(guī)范對結(jié)構(gòu)混凝土實體強(qiáng)度檢查驗收方法的適用性, 進(jìn)行了本次試驗研究。試驗分析結(jié)果證實了規(guī)范的適用性, 并對其在唐山地區(qū)的具體應(yīng)用提出了更實用的方法。本文可供有關(guān)施工質(zhì)檢監(jiān)理人員參考。
參考文獻(xiàn)：
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