陜西建工集團(tuán)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)具有代表性部位混凝土的實(shí)體溫度，是否低于冬期計(jì)算溫度。往往是比較被動(dòng)的，如何在施工現(xiàn)場(chǎng)快速獲取早期混凝土強(qiáng)度值是一項(xiàng)比較困難的事情。雖然獲取混凝土抗壓強(qiáng)度值的方法很多，基本上是在試驗(yàn)室獲取的，或者是現(xiàn)場(chǎng)回彈等其它方法間接獲取。不能夠簡(jiǎn)便實(shí)時(shí)的掌握混凝土在受凍條件下的強(qiáng)度增長(zhǎng)情況。

  

    成熟度的概念是混凝土澆筑入模后在養(yǎng)護(hù)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，混凝土的平均溫度與養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間的乘積。由于混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律是與養(yǎng)護(hù)溫度（正溫條件）和養(yǎng)護(hù)時(shí)間成正相關(guān)的，其數(shù)學(xué)模型符合指數(shù)型方程；大量試驗(yàn)表明混凝土在自然條件下養(yǎng)護(hù)與在標(biāo)準(zhǔn)條件下（溫度（20±2）℃、濕度95%）養(yǎng)護(hù)，在強(qiáng)度相同的情況下，二者的成熟度是一致的。所以這一規(guī)律為預(yù)先建立數(shù)學(xué)模型提供了理論依據(jù)。下面就現(xiàn)行《建筑工程冬期施工規(guī)程》中推薦的“用成熟度計(jì)算混凝土早期強(qiáng)度”的方法，結(jié)合在具體工程上的應(yīng)用分別說(shuō)明應(yīng)用的具體步驟和注意事項(xiàng)。

 

    1.本法使用于不摻外加劑在50℃以下正溫養(yǎng)護(hù)和摻外加劑在30℃以下養(yǎng)護(hù)的混凝土，亦可用于摻加防凍劑負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法施工的混凝土。

    2.本法適用于預(yù)估混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值60%以內(nèi)的強(qiáng)度值。

    3.使用本法預(yù)估混凝土強(qiáng)度，需用實(shí)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(biāo)準(zhǔn)件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，得出1d、2d、3d、7d、28d的強(qiáng)度值。

    4.使用本法需取得現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)混凝土的溫度實(shí)測(cè)資料（溫度、時(shí)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(yīng)用條件。使用本方法需要在試驗(yàn)室條件下按照施工現(xiàn)場(chǎng)同條件使用的混凝土配合比制作數(shù)組混凝土抗壓試塊（組數(shù)越多相關(guān)性越好），成型后立即進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，在混凝土養(yǎng)護(hù)后的1d、2d、3d、7d、28d得出的強(qiáng)度值，依據(jù)成熟度與強(qiáng)度的關(guān)系，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)回歸計(jì)算得到成熟度―強(qiáng)度曲線方程，所以這項(xiàng)工作必須提前做。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用此方法推算混凝土的早期強(qiáng)度，只需測(cè)量具有代表性部位混凝土混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度和記錄從澆注起累計(jì)養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，經(jīng)過(guò)計(jì)算就可快速的得出此時(shí)混凝土的強(qiáng)度值，這種方法特別適合在冬期混凝土的施工，可以及時(shí)推算混凝土的強(qiáng)度。

 

    1、用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊各齡期強(qiáng)度數(shù)據(jù)，經(jīng)回歸分析合成成熟度―強(qiáng)度曲線方程：

              (D.0.4-1)

    式中：ƒ―混凝土抗壓強(qiáng)度

             ɑ、ｂ―參數(shù)

    M―混凝土養(yǎng)護(hù)的成熟度(℃·h),按下式計(jì)算

    M=Σ(T+15)t       (D.0.4-2)

    式中：T—在時(shí)間段t內(nèi)混凝土平均溫度(℃)

             t—溫度為T的持續(xù)時(shí)間(h)

    2、取成熟度M代入公式(D.0.4-1)可算出強(qiáng)度ƒ

    3、取強(qiáng)度ƒ乘以綜合蓄熱法調(diào)整系數(shù)0.8,即為經(jīng)過(guò)n小時(shí)養(yǎng)護(hù)后混凝土的強(qiáng)度。

 

    采用成熟度方法監(jiān)測(cè)冬季混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)，前期必須完成工程進(jìn)入冬季施工時(shí)，各種混凝土的特定試塊的制作和抗壓強(qiáng)度值的取得。通常應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)件在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，得出齡期為1d、2d、3d、7d、14d的強(qiáng)度值。

 

    成熟度―強(qiáng)度曲線方程，即： ，屬于指數(shù)型方程，結(jié)合具體工程說(shuō)明應(yīng)用。

    某大學(xué)教學(xué)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(qiáng)度值數(shù)據(jù)由商混站實(shí)驗(yàn)室提供。

表1                                                                                                                                                       

   

    要依據(jù)時(shí)間和強(qiáng)度值求出方程中的常數(shù)ɑ、ｂ，這屬于雙變量統(tǒng)計(jì)回歸計(jì)算。用公式計(jì)算比較繁瑣，以下就使用卡西歐 -4800P型編程函數(shù)計(jì)算器（類似的計(jì)算器也可以）統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，應(yīng)用如下：

方程 可看作是 標(biāo)準(zhǔn)方程的變形式。

 

    取自然對(duì)數(shù)：

    用 -4800P型編程函數(shù)計(jì)算器計(jì)算流程：（雙變量統(tǒng)計(jì)計(jì)算）

    1、開(kāi)機(jī)    MODE(模式鍵)    LD（雙變量（回歸）統(tǒng)計(jì)計(jì)算）    FUNCTIN（功能鍵）    DSP/CLR（顯示格式/清除選單）    SC1（清除統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)器內(nèi)容）    EXE（執(zhí)行）。此過(guò)程目的是在統(tǒng)計(jì)狀態(tài)下對(duì)對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存器清零。

 

    2、數(shù)據(jù)輸入，方法為：（數(shù)據(jù)X的值），ln（數(shù)據(jù)Y的值）   DT    ，重復(fù)輸入數(shù)據(jù)，……輸入完畢。

 

    3、求解常數(shù)項(xiàng)A，回歸系數(shù)B，相關(guān)系數(shù)r，方法為：

    FUNCTIN（功能鍵）    RESULTS（計(jì)算結(jié)果）    顯示“A、B、 ”計(jì)算值，其中相關(guān)系數(shù) 值越接近1，表明建立的方程相關(guān)性強(qiáng)。結(jié)合表1提供的數(shù)據(jù)求解。

  表2

 

數(shù)據(jù)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(jì)算得：A=3.946，B=1780.574， =0.987(相關(guān)性強(qiáng))。

那么， 51.7325

      b=B=1780.574

經(jīng)回歸分析合成的成熟度―強(qiáng)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(duì)新澆筑的混凝土進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，本工程養(yǎng)護(hù)條件為一層塑料薄膜，一層工業(yè)保溫棉氈。

   

    推算混凝土的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中任意時(shí)刻的混凝土強(qiáng)度很方便，要求從混凝土入模開(kāi)始測(cè)量混凝土的內(nèi)部溫度，一般每隔4小時(shí)測(cè)量一次，將測(cè)得溫度值和間隔時(shí)間記入專用表格，在表格上進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算得出對(duì)應(yīng)時(shí)刻的累計(jì)成熟度，就可以進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。

                    成熟法混凝土測(cè)溫記錄強(qiáng)度計(jì)算                        表3

記錄：                                               計(jì)算：

 

    依照公式 ，同樣用卡西歐 -4800P型編程函數(shù)計(jì)算器直接計(jì)算出修正后的強(qiáng)度值。取強(qiáng)度ƒ乘以綜合蓄熱法調(diào)整系數(shù)0.8,即為經(jīng)過(guò)n小時(shí)養(yǎng)護(hù)后混凝土的強(qiáng)度。只需編制簡(jiǎn)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(jiǎn)稱)

    開(kāi)機(jī)    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(rèn))

 

    2、程序編寫：

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

     LD                   (雙變量統(tǒng)計(jì)計(jì)算模式)  

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

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

         X“M”   EXE        （計(jì)算所用變量M累計(jì)成熟度）

         C=35     EXE        （對(duì)應(yīng)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度值ƒ）

         Y“Y”=0.8   (顯示計(jì)算ƒ×0.8強(qiáng)度值)

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

 

    3、運(yùn)用程序計(jì)算：

    以九層頂板梁C35混凝土施工為例，2006年12月14日21：45時(shí)混凝土開(kāi)盤。保溫條件為一層塑料薄膜，一層工業(yè)保溫棉氈。測(cè)溫點(diǎn)在A軸、A2軸處。養(yǎng)護(hù)至48.87小時(shí)，實(shí)測(cè)養(yǎng)護(hù)溫度4.5℃，成熟度M=1489.05，求解此時(shí)的混凝土強(qiáng)度值。

         開(kāi)機(jī)  

         FILE                 （已編程序庫(kù)）

        “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(rèn)）  

         12.52    EXE         （求出0.8׃值確認(rèn)）

         35.8                 （求出占設(shè)計(jì)強(qiáng)度的百分比）

  

    計(jì)算結(jié)果表明在累計(jì)成熟度為1489.05℃·h時(shí)，即混凝土澆筑后48.87小時(shí)（2.04天）此部位混凝土強(qiáng)度值以達(dá)到了12.52Mpa，占設(shè)計(jì)強(qiáng)度的35.8%，此時(shí)的混凝土已具備了抗凍性能，可以停止繼續(xù)生火升溫。

 

    本方法經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用，它的最大特點(diǎn)是可以隨時(shí)推算當(dāng)時(shí)的混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)情況，很好的解決了混凝土冬期施工何時(shí)解除繼續(xù)升溫這一難題。而且通過(guò)同條件混凝土試塊強(qiáng)度與成熟度方法計(jì)算值對(duì)比，二者具有很好的一致性。而且可以擴(kuò)展驗(yàn)算混凝土強(qiáng)度是否達(dá)到了模板拆除的條件，效果良好。初次使用這種方法應(yīng)注意用同條件混凝土試塊進(jìn)行復(fù)核。本方法特別適合用于距離試驗(yàn)室較遠(yuǎn)的地區(qū)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效果。

 

簡(jiǎn)介：李成敏, 陜西建工集團(tuán)第二建筑工程有限公司，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建造師

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