5、低温混凝土强度增长规律的试验研究

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1、低温混凝土强度增长规律的试验研究（武汉市汉阳市政建设集团公司田伟陈琴）摘要：通过对低温混凝土试件强度的试验研究，探讨了低温混凝土强度在不同养护条件下随龄期和成熟度增长的规律。统计分析表明，低温混凝土强度增长与龄期的关系不确定性较大，但与成熟度呈明显的对应关系。低温条件下成熟度应根据冬季施工规程考虑温度等效系数进行折算，并由折算成熟度累积确定等效养护龄期。关键词：低温混凝土；强度增长；折算成熟度0引言由于混凝土强度的增长受温度和湿度的影响极大，低温条件下混凝土拆模时间不易确定。在低温条件下，混凝土强度发展缓慢，如果拆模过早，必然会对混凝土质量造成较大的负面影响[1]。如果能够根据环

2、境温度，推测混凝土强度发展趋势，确定脱模时间，不仅可以保证混凝土质量，也能保证模板充分利用，可防止工程进度被延误。为了进一步优化低温混凝土的施工技术，通过对低温混凝土强度变化规律的试验研究，可探讨在持续低温条件下混凝土强度增长的成熟度折算关系和等效养护龄期，从而能够更科学、合理地对混凝土实际强度进行验收，保证低温混凝土的施工质量。1原材料及实验方案设计1.1实验原材料水泥：亚东生产的P.O42.5水泥；粗骨料：产地为阳新的粒径范围5~31.5mm碎石；细骨料：细度模数为2.9的Ⅱ区中粗砂；掺合料：产地为汉川的Ⅱ级粉煤灰；外加剂：武汉联合生产的WLH-5减水剂1.2试验方法在某工地

3、现场取强度等级为C40的商品混凝土装模成型（混凝土配比如下表1所示），试件按标准条件和自然条件两种方式进行养护，以便进行对比。养护龄期为5d、10d、15d、20d、25d、30d、35d、40d、45d、50d、55d和60d，到龄期后进行混凝土抗压强度试验，同时记录养护期内每天的日平均温度和湿度，以便计算相应的成熟度。试件分13组，每组3个，共计39个试件。试验日期自2011年1月25日起至2011年3月26日止（在武汉为较冷季节）。表1混凝土配比每立方米砼各材料用量Kg水水泥砂石掺合料外加剂水灰比砂率%17540066510958010.9质量配合比例0.4411.662.

4、740.20.0270.49332混凝土强度变化规律2.1标准养护条件下强度随龄期变化的规律研究表明[1]，以28d标准龄期混凝土强度fcu,0作为基准，混凝土相对强度值f′cu，k=fcu，k/fcu,0随龄期的变化呈对数函数关系，如公式(1)、(2)所示：早期强度公式(1)后期强度公式(2)2.2标准养护条件下强度随成熟度变化的规律从热效应的角度考虑，养护温度对混凝土强度增长的影响可采用成熟度来描述。标准养护条件下混凝土相对强度随成熟度M(℃·d)增长的规律，可以按每1d增长20℃折算。若以标准龄期相应的560℃*d成熟度作为基准，同样地，相对强度随成熟度增长的计算公式如公式

5、(3)、(4)所示：早期强度公式(3)后期强度公式(4)2.3低温自然养护条件下强度增长分析自然养护条件下对应龄期混凝土相对强度如图1所示，28d混凝土标准强度值为44.7MPa。图1自然养护条件下混凝土相对强度增长曲线由图1可以看出，与标准养护强度类似，低温自然条件养护混凝土强度随龄期的增长也基本呈对数趋势。低温自然条件养护混凝土强度明显低于标准养护混凝土强度，28d强度约为标准强度的80%。混凝土强度增长受温度影响较大，应采用能反映低温影响的折算成熟度来描述混凝土的强度增长规律，并计算出相应的等效养护龄期。3混凝土累计等效养护龄期分析试验研究表明，混凝土浇筑以后水泥水化能够释

6、放热量，加上混凝土是热的不良导体而具有一定的保温蓄热性能。因此，即使在冬季温度很低(0℃以下)的情况下，其强度仍有增长，但增长速度明显下降。利用混凝土的这种特性，可以控制冬季混凝土施工，保证其应有的强度质量。3.1低温条件下的温度等效系数《建筑工程冬季施工规程》在附录D《用成熟度法计算混凝土早期强度》中给出了低温条件下混凝土强度增长的温度等效系数αt，如图2所示。从图中可以看出，只要在受冻之前达到受冻临界强度，即使在0℃以下的低温中，混凝土强度仍有增长(温度等效系数始终大于零)。当温度降到-15℃时，其强度增长率仍相当于标准养护(20℃)时的9%左右[2]。图2低温条件下混凝土温

7、度等效系数3.2简化成熟度计算方法分析对于常温养护的混凝土，GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》规定用简化的方法确定成熟度，即计算日平均温度并逐日累积[3]。这实际上是将温度对强度增长的影响视为线性关系：当20℃时为1.0，10℃为0.50，而0℃及以下时为0。显然，这种简化不符合低温混凝土强度增长的实际情况。3.3不同成熟度计算方法对应理论相对强度结果分析根据冬季施工规程的规定，在进入冬季施工阶段后，不宜再采用简化的成熟度计算方法，即简单地以逐日平均温度累