冬季施工混凝土强度曲线

22-5-4 混凝土强度估算

1.在冬期施工中，需要及时了解混凝土强度的发展情况。例如当采用蓄热养护工艺时，混凝土冷却至0℃前是否已达到抗冻临界强度；当采用人工加热养护时，在停止加热前混凝土是否已达到预定的强度；当采用综合养护时，混凝土的预养时间是否足够等。在施工现场留置同条件养护试件做抗压强度试验，固然可以解决一部分问题，但所做试件很难与结构物保持相同的温度，因此代表性较差。又由于模板未拆，也不能使用任何非破损方法进行测试。因此，运用计算的方法对混凝土强度进行估计或预测是很有实用价值的。

2．用普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，在各种养护温度下的强度增长率分别如图22-22和图22-23。

图22-22 用普通硅酸盐水泥拌制的混凝土

图22-23 用矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土

3.用普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制并掺有早强减水剂的混凝土，在各种养护温度下的强度增长率分别如图22-24和图22-25。

图22-24 用普通水泥拌制并掺有早强减水剂的混凝土

图22-25 用矿渣水泥拌制并掺有早强减水剂的混凝土

4.采用负温混凝土工艺，用普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制，并掺有适量防冻剂的混凝土，在负温条件下的强度增长率分别如图22-26和图22-27。

图22-26 用普通硅酸盐水泥拌制并掺有防冻剂的混凝土

图22-27 用矿渣硅酸盐水泥拌制并掺有防冻剂的混凝土

5.当混凝土的养护温度为一变量时，混凝土的强度可用成熟度的方法来估算。其原理是：相同配合比的混凝土，在不同的温度、时间下养护，只在成熟度相等，其强度大致相同。计算方法如下：

（1）适用范围

本法适用于不掺外加剂在50℃以下正温养护和掺外加剂在30℃以下正温养护的混凝土，亦可用于掺防冻剂的负温混凝土。

本法适用于估算混凝土强度标准值60％以内的强度值。 （2）前提条件

使用本法估算混凝土强度，需要用实际工程使用的混凝土原材料和配合比，制作不少于5组混凝土立方体标准试件，在标准条件下养护，得出1、2、3、7、28d 的强度值。

使用本法同时需取得现场养护混凝土的温度实测资料（温度、时间）。 （3）用计算法估算混凝土强度的步骤

1）用标准养护试件1～7d 龄期强度数据，经回归分析拟合成下列形式曲线方程：

D

b

ae f （22-14）

式中 f ——混凝土立方体抗压强度（N/mm2）；

D ——混凝土养护龄期（d ）； a 、b ——参数。

2）根据现场的实测混凝土养护温度资料，用式（22-15）计算混凝土已达到的等效龄期（相当于20℃标准养护的时间）。

t ＝ΣαT ·t T （22-15）

式中t——等效龄期（h）；

αT——温度为T℃的等效系数，按表22-30采用；

t T——温度为T℃的持续时间（h）。

3）以等效龄期t代替D代入公式（22-14）可算出强度。

（4）用图解法估算混凝土强度的步骤

等效系数αT表22-30

1）根据标准养护试件各龄期强度数据，在坐标纸上画出龄期-强度曲线；

2）根据现场实测的混凝土养护温度资料，计算混凝土达到的等效龄期；

3）根据等效龄期数值，在龄期-强度曲线上查出相应强度值，即为所求值。

【例】某混凝土在试验室测得20℃标准养护条件下的各龄期强度值如表22-31。混凝土浇筑后测得构件的温度如表22-32。试估算混凝土浇筑后38h时的强度。

标养试件试验结果表22-31

测温记录 表22-32

从浇筑起算的时间（h ）

0 2 4 6 8 10 12 38 温度（℃）

14

20

26

30

32

36

40

40

【解】（1）当采用计算法时，根据表22-31的数据，通过回归分析求得曲线方程为：

D

e

f 989

.1459.29-=

（2）当采用图解法时，将表22-31中的数据在坐标纸上绘出龄期-强度曲线，如图22-28。

图22-28 某混凝土的龄期-强度曲线（标养）

（3）根据测温记录，计算出整个养护过程中的时间-温度关系如表22-33。并计算等效龄期。

养护过程的时间-温度关系 表22-33

时间间隔（h ） 2 2 2 2 2 2 26 平均温度（℃）

17

23

28

31

34

38

40

等效龄期：

t ＝2×0.86＋2×1.16＋2×1.45＋2×1.65＋2×1.85

＋2×2.14＋26×2.30＝78h （3.25d ）

（4）根据等效龄期估算混凝土强度。

当采用计算法时，将t 值作为龄期D 代入曲线方程，得：

25

.3989.1459.29-=e

f ＝16.0N/mm 2

当采用图解法时，在图22-28上找到相应的点，查得强度值为16.0N/mm 2。

6.当采用综合蓄热法施工时，混凝土如果在达到抗冻临界强度值之前就撤除保温材料，混凝土会遭受冻害；如果在达到抗冻临界强度值之后继续保温，则势必影响工程进度。用以下方法可以找到混凝土浇筑后达到抗冻临界强度的时刻。

（1）使用与施工混凝土相同的材料和配合比，配制混凝土并制备抗压试件6块，成型后立即

放进20℃标准养护室，养护至24h 时取出试压，从试压数据中舍弃最大和最小值，取中间4个数据计算其平均值，作为该种混凝土标养24h 的强度（f 1）。

（2）根据f 1与该种混凝土的设计强度（f 设）的比值，按表22-34查出该种混凝土强度0点的标养时间。

强度0点取值表 表22-34

（3）以标养时间（h ）为横坐标，以强度（MPa ）为纵坐标，建立坐标系。将强度0点的标养时间标绘在横坐标上，再将f 1标绘在24h 处，做直线相连，在该直线上查到强度达到4MPa 时所需的标准养护时间t0（h ）。

（4）计算成熟度的公式如下：

M ＝∑∆+t

t T 0)15( （22-16）

式中 M ——混凝土成熟度（℃·h ）；

T ——混凝土温度（℃）； Δt ——两次测温间隔时间（h ）。

（5）将t 0作为Δt ，T 为20℃代入公式（22-16）再除以平均差值系数0.8，所得值即为达到抗冻临界强度的成熟度值。

（6）工地在实际施工时，应做好测温记录，根据混凝土的实际养护温度与养护时间，按公式（22-16）计算成熟度，当达到抗冻临界强度的成熟度时，即可停止保温。

22-5-5 蓄热法养护

1．工艺特点

将混凝土的组成材料进行加热然后搅拌，在经过运输、振捣后仍具有一定温度，浇筑后的混凝土周围用保温材料严密覆盖。利用这种预加的热量和水泥的水化热量，使混凝土缓慢冷却，并在冷却过程中逐渐硬化，当混凝土温度降至0℃时可达到抗冻临界强度或预期的强度要求。

蓄热法具有经济、简便、节能等优点，混凝土在较低温度下硬化，其最终强度损失小，耐久性较高，可获得较优质量的制品。但用蓄热法施工，强度增长较慢，因此宜选用强度等级较高、水化