陜西建工集團第二建筑工程有限公司 

李成敏

    冬期施工中，防止混凝土受凍的主要方法是實時監測具有代表性部位混凝土的實體溫度，是否低于冬期計算溫度。往往是比較被動的，如何在施工現場快速獲取早期混凝土強度值是一項比較困難的事情。雖然獲取混凝土抗壓強度值的方法很多，基本上是在試驗室獲取的，或者是現場回彈等其它方法間接獲取。不能夠簡便實時的掌握混凝土在受凍條件下的強度增長情況。

  

    成熟度的概念是混凝土澆筑入模后在養護的持續時間內，混凝土的平均溫度與養護持續時間的乘積。由于混凝土強度增長規律是與養護溫度（正溫條件）和養護時間成正相關的，其數學模型符合指數型方程；大量試驗表明混凝土在自然條件下養護與在標準條件下（溫度（20±2）℃、濕度95%）養護，在強度相同的情況下，二者的成熟度是一致的。所以這一規律為預先建立數學模型提供了理論依據。下面就現行《建筑工程冬期施工規程》中推薦的“用成熟度計算混凝土早期強度”的方法，結合在具體工程上的應用分別說明應用的具體步驟和注意事項。

 

    1.本法使用于不摻外加劑在50℃以下正溫養護和摻外加劑在30℃以下養護的混凝土，亦可用于摻加防凍劑負溫養護法施工的混凝土。

    2.本法適用于預估混凝土強度標準值60%以內的強度值。

    3.使用本法預估混凝土強度，需用實際工程使用的混凝土原材料和配合比，制作不少于5組混凝土立方體標準件在標準條件下養護，得出1d、2d、3d、7d、28d的強度值。

    4.使用本法需取得現場養護混凝土的溫度實測資料（溫度、時間）。

 

    冬期混凝土的施工多采用的是蓄熱法或綜合蓄熱法，符合應用條件。使用本方法需要在試驗室條件下按照施工現場同條件使用的混凝土配合比制作數組混凝土抗壓試塊（組數越多相關性越好），成型后立即進行標準養護，在混凝土養護后的1d、2d、3d、7d、28d得出的強度值，依據成熟度與強度的關系，經過統計回歸計算得到成熟度―強度曲線方程，所以這項工作必須提前做。施工現場應用此方法推算混凝土的早期強度，只需測量具有代表性部位混凝土混凝土的養護溫度和記錄從澆注起累計養護的時間，經過計算就可快速的得出此時混凝土的強度值，這種方法特別適合在冬期混凝土的施工，可以及時推算混凝土的強度。

 

    1、用標準養護試塊各齡期強度數據，經回歸分析合成成熟度―強度曲線方程：

              (D.0.4-1)

    式中：ƒ―混凝土抗壓強度

             ɑ、ｂ―參數

    M―混凝土養護的成熟度(℃·h),按下式計算

    M=Σ(T+15)t       (D.0.4-2)

    式中：T—在時間段t內混凝土平均溫度(℃)

             t—溫度為T的持續時間(h)

    2、取成熟度M代入公式(D.0.4-1)可算出強度ƒ

    3、取強度ƒ乘以綜合蓄熱法調整系數0.8,即為經過n小時養護后混凝土的強度。

 

    采用成熟度方法監測冬季混凝土強度增長，前期必須完成工程進入冬季施工時，各種混凝土的特定試塊的制作和抗壓強度值的取得。通常應提前14天以上。制作試塊的混凝土配合比、原材料與冬季施工相同，制作5組混凝土立方體標準件在標準條件下養護，得出齡期為1d、2d、3d、7d、14d的強度值。

 

    成熟度―強度曲線方程，即： ，屬于指數型方程，結合具體工程說明應用。

    某大學教學綜合樓工程六層以上梁、板混凝土為C35（處于冬期施工）。下列強度值數據由商混站實驗室提供。

表1                                                                                                                                                       

   

    要依據時間和強度值求出方程中的常數ɑ、ｂ，這屬于雙變量統計回歸計算。用公式計算比較繁瑣，以下就使用卡西歐 -4800P型編程函數計算器（類似的計算器也可以）統計和計算，應用如下：

方程 可看作是 標準方程的變形式。

 

    取自然對數：

    用 -4800P型編程函數計算器計算流程：（雙變量統計計算）

    1、開機    MODE(模式鍵)    LD（雙變量（回歸）統計計算）    FUNCTIN（功能鍵）    DSP/CLR（顯示格式/清除選單）    SC1（清除統計存儲器內容）    EXE（執行）。此過程目的是在統計狀態下對對應儲存器清零。

 

    2、數據輸入，方法為：（數據X的值），ln（數據Y的值）   DT    ，重復輸入數據，……輸入完畢。

 

    3、求解常數項A，回歸系數B，相關系數r，方法為：

    FUNCTIN（功能鍵）    RESULTS（計算結果）    顯示“A、B、 ”計算值，其中相關系數 值越接近1，表明建立的方程相關性強。結合表1提供的數據求解。

  表2

 

數據組：           X   ，ln Y

               -1/840  ，ln5.6

               -1/1680 ，ln21.7

               -1/2520 ，ln27.5

               -1/5880 ，ln35.5

               -1/11760，ln40.7

計算得：A=3.946，B=1780.574， =0.987(相關性強)。

那么， 51.7325

      b=B=1780.574

經回歸分析合成的成熟度―強度曲線方程為：

  ＝51.7325· ^{－（1780.574/M）} 

 

    按照具體工程的冬期施工方案要求，對新澆筑的混凝土進行保溫養護，本工程養護條件為一層塑料薄膜，一層工業保溫棉氈。

   

    推算混凝土的養護過程中任意時刻的混凝土強度很方便，要求從混凝土入模開始測量混凝土的內部溫度，一般每隔4小時測量一次，將測得溫度值和間隔時間記入專用表格，在表格上進行簡單計算得出對應時刻的累計成熟度，就可以進行強度計算。

                    成熟法混凝土測溫記錄強度計算                        表3

記錄：                                               計算：

 

    依照公式 ，同樣用卡西歐 -4800P型編程函數計算器直接計算出修正后的強度值。取強度ƒ乘以綜合蓄熱法調整系數0.8,即為經過n小時養護后混凝土的強度。只需編制簡單的程序就可以了，流程如下：

 

    1、編寫程序名：(HNT-CHSHD混凝土-成熟度簡稱)

    開機    MODE（模式鍵）    PROG （程序命令選單）   (Program menu)NEW（建立新程序）    (Filename?（輸入文件名）) [HNT-CHSHD]    EXE(確認)

 

    2、程序編寫：

     PGM: HNT-CHSHD            (文件名：混凝土-成熟度)

     LD                   (雙變量統計計算模式)  

     A=51.7325    EXE     (51.7325置于儲存器A)       

         B=1780.574   EXE    （1780.574置于儲存器B）

         X“M”   EXE        （計算所用變量M累計成熟度）

         C=35     EXE        （對應混凝土的標準強度值ƒ）

         Y“Y”=0.8   (顯示計算ƒ×0.8強度值)

         100Y/C      EXE    (顯示ƒ×0.8的強度值百分比)

 

    3、運用程序計算：

    以九層頂板梁C35混凝土施工為例，2006年12月14日21：45時混凝土開盤。保溫條件為一層塑料薄膜，一層工業保溫棉氈。測溫點在A軸、A2軸處。養護至48.87小時，實測養護溫度4.5℃，成熟度M=1489.05，求解此時的混凝土強度值。

         開機  

         FILE                 （已編程序庫）

        “HNT-CHSHD”   EXE   （選擇“混凝土-成熟度”文件）

        “M？”               （提示輸入成熟度M值）   

         1489.05  EXE         （輸入48.87h的成熟度確認）  

         12.52    EXE         （求出0.8׃值確認）

         35.8                 （求出占設計強度的百分比）

  

    計算結果表明在累計成熟度為1489.05℃·h時，即混凝土澆筑后48.87小時（2.04天）此部位混凝土強度值以達到了12.52Mpa，占設計強度的35.8%，此時的混凝土已具備了抗凍性能，可以停止繼續生火升溫。

 

    本方法經過數個項目的實際應用，它的最大特點是可以隨時推算當時的混凝土強度的增長情況，很好的解決了混凝土冬期施工何時解除繼續升溫這一難題。而且通過同條件混凝土試塊強度與成熟度方法計算值對比，二者具有很好的一致性。而且可以擴展驗算混凝土強度是否達到了模板拆除的條件，效果良好。初次使用這種方法應注意用同條件混凝土試塊進行復核。本方法特別適合用于距離試驗室較遠的地區，具有一定的經濟效果。

 

簡介：李成敏, 陜西建工集團第二建筑工程有限公司，國家一級注冊建造師

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