1、混泥土強度與溫度的關系曲線22-5-4混凝土強度估算1在冬期施工中，需要及時了解混凝土強度的發展情況。例如當采用蓄熱養護工藝時，混凝 土冷卻至0C前是否已達到抗凍臨界強度；當采用人工加熱養護時，在停止加熱前混凝土是否已 達到預定的強度；當采用綜合養護時，混凝土的預養時間是否足夠等。在施工現場留置同條件養 護試件做抗壓強度試驗，固然可以解決一部分問題，但所做試件很難與結構物保持相同的溫度， 因此代表性較差。又由于模板未拆，也不能使用任何非破損方法進行測試。因此，運用計算的方 法對混凝土強度進行估計或預測是很有實用價值的。2用普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土，在各種養護溫度下的強度增長率

2、分別如圖22-22和圖22-23。圖22-22用普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土圖22-23用礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土3用普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制并摻有早強減水劑的混凝土，在各種養護溫度下的強度增長率分別如圖22-24和圖22-25圖22-24用普通水泥拌制并摻有早強減水劑的混凝土圖22-25用礦渣水泥拌制并摻有早強減水劑的混凝土4.采用負溫混凝土工藝，用普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制，并摻有適量防凍劑的混凝土，在負溫條件下的強度增長率分別如圖22-26和圖22-27圖22-26用普通硅酸鹽水泥拌制并摻有防凍劑的混凝土圖22-27用礦渣硅酸鹽水泥拌制并摻有防凍劑的混凝土5當混凝土的養

3、護溫度為一變量時，混凝土的強度可用成熟度的方法來估算。其原理是：相同配合比的混凝土，在不同的溫度、時間下養護，只在成熟度相等，其強度大致相同。計算方法如下：（1）適用范圍本法適用于不摻外加劑在50C以下正溫養護和摻外加劑在 30C以下正溫養護的混凝土，亦可 用于摻防凍劑的負溫混凝土。本法適用于估算混凝土強度標準值 60%以內的強度值。（2）前提條件使用本法估算混凝土強度，需要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試件，在標準條件下養護，得出1、2、3、7、28d的強度值。使用本法同時需取得現場養護混凝土的溫度實測資料（溫度、時間）。（3）用計算法估算混凝土強度的步

4、驟1）用標準養護試件17d齡期強度數據，經回歸分析擬合成下列形式曲線方程：bf ae° （22-14）式中f混凝土立方體抗壓強度（N/mm2）;D混凝土養護齡期（d）;a、b參數2） 根據現場的實測混凝土養護溫度資料，用式（22-15）計算混凝土已達到的等效齡期（相 當于20C標準養護的時間）。t =20r （22-15）式中t等效齡期（h）;a溫度為TC的等效系數，按表22-30采用；tT溫度為TC的持續時間（h）。3）以等效齡期t代替D代入公式（22-14）可算出強度。（4）用圖解法估算混凝土強度的步驟等效系數a表22-30溫度T(C)等效系數a溫度T(C)等效系數a溫度T(C)

5、等效系數a503.16281.4560.43493.07271.3950.40482.97261.3340.37472.88251.2730.35462.80241.2220.32452.71231.16:10.30442.62221.1100.27432.54211.05:-10.25422.46201.00-20.23412.38190.95P -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.

6、64-100.12331.78110.61-110.11321.71100.57-120.11311.6590.53-130.10301.5880.50-140.10291.5270.46-150.091）根據標準養護試件各齡期強度數據，在坐標紙上畫出齡期 -強度曲線;2）根據現場實測的混凝土養護溫度資料，計算混凝土達到的等效齡期；3）根據等效齡期數值，在齡期-強度曲線上查出相應強度值，即為所求值。【例】某混凝土在試驗室測得 20C標準養護條件下的各齡期強度值如表 22-31。混凝土澆筑 后測得構件的溫度如表22-32。試估算混凝土澆筑后38h時的強度。標養試件試驗結果表22-31標養齡期（d

7、）1237抗壓強度（N/mm2）4.011.015.421.8測溫記錄表22-32從澆筑起算的時間（h）02468101238溫度（C）1420263032364040【解】（1）當采用計算法時，根據表22-31的數據，通過回歸分析求得曲線方程為：1.989f 29.459e "D"（2）當采用圖解法時，將表22-31中的數據在坐標紙上繪出齡期-強度曲線，如圖22-2825 r10520 01-111一 I_ 百j01234567齡期2 ）圖22-28某混凝土的齡期-強度曲線（標養）（3）根據測溫記錄，計算出整個養護過程中的時間-溫度關系如表22-33。并計算等效齡期養護過

8、程的時間-溫度關系 表22-33時間間隔（h）22222226平均溫度C）17232831343840 等效齡期:t= 2X0.86+ 2X1.16 + 2X1.45+ 2X1.65+ 2X1.85+ 2X2.14+ 26X2.30= 78h (3.25d)(4) 根據等效齡期估算混凝土強度。當采用計算法時，將t值作為齡期D代入曲線方程，得：1.989f 29.459e 険=16.0N/mm2當采用圖解法時，在圖22-28上找到相應的點，查得強度值為16.0N/mm2。6.當采用綜合蓄熱法施工時，混凝土如果在達到抗凍臨界強度值之前就撤除保溫材料，混凝 土會遭受凍害；如果在達到抗凍臨界強度值之后

9、繼續保溫，則勢必影響工程進度。用以下方法可 以找到混凝土澆筑后達到抗凍臨界強度的時刻。(1) 使用與施工混凝土相同的材料和配合比，配制混凝土并制備抗壓試件6塊，成型后立即 放進20E標準養護室，養護至24h時取出試壓，從試壓數據中舍棄最大和最小值，取中間 4個數 據計算其平均值，作為該種混凝土標養 24h的強度(f1)0(2) 根據f1與該種混凝土的設計強度(f設)的比值，按表22-34查出該種混凝土強度0點的 標養時間。強度0點取值表表22-34f1/f設比值()強度0點的標養時間(h)v 10121020920 30730 405.5> 404(3) 以標養時間(h)為橫坐標，以強度

10、(MPa)為縱坐標，建立坐標系。將強度 0點的標 養時間標繪在橫坐標上，再將f1標繪在24h處，做直線相連，在該直線上查到強度達到 4MPa時 所需的標準養護時間t0 ( h)o(4) 計算成熟度的公式如下：tM = 0(T 15) t(22-16)式中M 混凝土成熟度(Ch);T混凝土溫度(C)；準兩次測溫間隔時間(h)。(5) 將to作為At, T為20C代入公式(22-16)再除以平均差值系數0.8,所得值即為達到抗 凍臨界強度的成熟度值。(6) 工地在實際施工時，應做好測溫記錄，根據混凝土的實際養護溫度與養護時間，按公式 (22-16)計算成熟度，當達到抗凍臨界強度的成熟度時，即可停止

11、保溫。22-5-5蓄熱法養護1工藝特點將混凝土的組成材料進行加熱然后攪拌，在經過運輸、振搗后仍具有一定溫度，澆筑后的混 凝土周圍用保溫材料嚴密覆蓋。利用這種預加的熱量和水泥的水化熱量，使混凝土緩慢冷卻，并 在冷卻過程中逐漸硬化，當混凝土溫度降至 0C時可達到抗凍臨界強度或預期的強度要求。蓄熱法具有經濟、簡便、節能等優點，混凝土在較低溫度下硬化，其最終強度損失小，耐久 性較高，可獲得較優質量的制品。但用蓄熱法施工，強度增長較慢，因此宜選用強度等級較高、 水化熱較大的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或快硬硅酸鹽水泥。同時選用導熱系數小、價廉耐用 的保溫材料。保溫層敷設后要注意防潮和防止透風，對于構件的邊

12、棱、端部和凸角要特別加強保 溫，新澆混凝土與已硬化混凝土連接處，為避免熱量的傳導損失，必要時應采取局部加熱措施。2適用范圍當結構表面系數較小或氣溫不太低時，應優先采用蓄熱法施工。蓄熱法的適用范圍大致如表22-35所示。蓄熱法適用范圍表22-35室外平均氣溫C)結構表面系數5 7.57.5 1010 12.512.5 150蓄熱法蓄熱法蓄熱法蓄熱法-2 蓄熱法蓄熱法蓄熱法綜合蓄熱法-5蓄熱法蓄熱法綜合蓄熱法綜合蓄熱法-8蓄熱法綜合蓄熱法綜合蓄熱法-10r綜合蓄熱法r綜合蓄熱法注：綜合蓄熱法即在蓄熱法工藝的基礎上，在混凝土中摻入防凍劑，以延長硬化時間和提高抗凍 害能力3熱工計算蓄熱法熱工計算的依據

13、是熱量平衡原理，即每立方米混凝土從澆筑完畢時的溫度下降到0C的過程中，透過模板和保溫層所放出的熱量，等于混凝土預加熱量和水泥在此期間所放出的水化 熱之和。當施工條件(結構尺寸、材料配比、澆筑后的溫度和養護期間的預測氣溫)確定以后，先初 步選定保溫材料的種類、厚度和構造，然后計算出混凝土冷卻到0C的延續時間和混凝土在此期間的平均溫度。據此再用成熟度方法估算出混凝土可能獲得的強度。如所得結果達不到抗凍臨界 強度值或預期的強度要求，則需調整某些施工條件或修改保溫層設計，再進行計算，直至符合要 求為止。蓄熱法的熱工計算按以下方法進行：(1) 混凝土蓄熱養護開始到任一時刻t的溫度，可按下式計算:T =甲

14、一宀八-徉一f + Tm(22-17)(2) 混凝土蓄熱養護開始到任一時刻t的平均溫度，可按下式計算:(22-18)其中B、©、n，為綜合參數，按下式計算:ce * Qy * Pc* Qce 1 加"* Qgpc _ 3 K Mq = 5 Tga + <p式中T混凝土蓄熱養護開始到任一時刻 t的溫度（C）；Tm混凝土蓄熱養護開始到任一時刻t的平均溫度（C）；t混凝土蓄熱養護開始到任一時刻的時間（h）；Tm, a混凝土蓄熱養護開始到任一時刻 t的平均氣溫（C）；pc -混凝土的質量密度（kg/m ）7kg/m3）；mce每立方米混凝丄水泥用量（Qce-水泥水化累積最終放

15、熱量（kJ/kg）；Vce水泥水化速度系數（h1）；3 透風系數；M結構表面系數（m-1）;K結構圍護層的總傳熱系數kJ/ （m2hK）；e自然對數底，可取 e=2.72注：結構表面系數M值可按下式計算：M = A/V式中A混凝土結構表面積（m2）;v混凝土結構的體積（m3）。 結構圍護層總傳熱系數可按下式計算：3.60.04n didi 第i層圍護層厚度（m）；入一一第i層圍護層的導熱系數W/ （mK） 平均氣溫Tm,a取法，可采用蓄熱養護開始至t時氣象預報的平均氣溫，亦可按每時或每日平均氣溫計算 水泥水化累積最終放熱量 Qce、水泥水化速度系數vce及透風系數3取值見表22-36和表22-

16、（3）當需要計算混凝土蓄熱養護冷卻至0C的時間時，、可根據公式（22-17）采用逐次逼近的方法進行計算。如果蓄熱養護條件滿足T m,a1.5,且KM > 50時，也可按下式直接計算:t0vceIn Tm,a(22-19)式中t0混凝土蓄熱養護冷卻至0C的時間（h）混凝土冷卻至0C的時間內，其平均溫度可根據公式（22-18）取t= t0進行計算(4)混凝土蓄熱養護的有關參數，也可用圖22-29和表22-38查得2 2 L2"Y翼誥©旦童：一 H5 0 5 O 5 2.ZLhu.1;L一、7-rp一k1L各種保溫模板的傳熱系數表22-38保溫模板構造傳熱系數K W/ (m

17、2 K)鋼模板，區格間填以聚苯乙烯板 50mm厚3.0鋼模板，區格間填以聚苯乙烯板 50mm厚，外包巖棉氈30mm 厚0.9鋼模板，外包毛氈三層20mm厚3.5木模板25mm丿厚，外包巖棉氈30mm厚1.1木模板25mm丿厚，外包草簾50mm厚1.0101520 0510 J5 03070 1IN檢卻時伺 簡能昵上平均鳳廈 C)達訓誼忡匹度的百裁串3圖22-29用普通42.5級水泥拌制的混凝土蓄熱計算圖(入模溫度：20C)【例】一批鋼筋混凝土柱，斷面為 300mmMOOmm,用普通42.5號水泥拌制，混凝土澆筑后的溫度為20C，預計養護期間室外平均氣溫為-10C，要求混凝土溫度降至0C時達到50%的設計 強度。求保溫條件和構件冷卻時間、平均溫度【解】先計算構件的表面系數:(°3。 211.70.3 0.4使用圖22-29中M = 12.5的一欄。在“達到設計強度的百分率”中找出50%的強度線與-10 C的氣溫線相交，在縱坐標上查得 K = 0.9W/ (m2K)，然后在K = 0.9的水平線與-10C氣溫線相交處分別查得冷卻時間為5d，平均溫度為10C根據K值在表22-38 “各種保溫模板的傳熱系數”中選用：鋼模板，在鋼模板的區格間填以聚苯 乙烯板