混泥土强度及温度的关系曲线Word格式.docx
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tT〔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;
tT——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
温度T
〔℃〕
等效系数
αT
50
3.16
28
1.45
6
0.43
49
3.07
27
1.39
5
0.40
48
2.97
26
1.33
4
0.37
47
2.88
25
1.27
3
0.35
46
2.80
24
1.22
2
0.32
45
2.71
23
1.16
1
0.30
44
2.62
22
1.11
0.27
43
2.54
21
1.05
-1
0.25
42
2.46
20
1.00
-2
0.23
41
2.38
19
0.95
-3
0.21
40
2.30
18
0.91
-4
0.20
39
2.22
17
0.86
-5
0.18
38
2.14
16
0.81
-6
0.16
37
2.07
15
0.77
-7
0.15
36
1.99
14
0.73
-8
0.14
35
1.92
13
0.68
-9
0.13
34
1.85
12
0.64
-10
0.12
33
1.78
11
0.61
-11
0.11
32
1.71
10
0.57
-12
31
1.65
9
0.53
-13
0.10
30
1.58
8
0.50
-14
29
1.52
7
0.46
-15
0.09
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,计算混凝土到达的等效龄期;
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
标养龄期〔d〕
抗压强度〔N/mm2〕
4.0
11.0
15.4
21.8
测温记录表22-32
从浇筑起算的时间〔h〕
温度〔℃〕
【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:
〔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〕
平均温度〔℃〕
等效龄期:
t=2×
0.86+2×
1.16+2×
1.45+2×
1.65+2×
+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:
=16.0N/mm2
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/mm2。
6.当采用综合蓄热法施工时,混凝土如果在到达抗冻临界强度值之前就撤除保温材料,混凝土会遭受冻害;
如果在到达抗冻临界强度值之后继续保温,那么势必影响工程进度。
用以下方法可以找到混凝土浇筑后到达抗冻临界强度的时刻。
〔1〕使用与施工混凝土一样的材料和配合比,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〔f1〕。
〔2〕根据f1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
f1/f设比值〔%〕
强度0点的标养时间〔h〕
<10
10~20
20~30
30~40
5.5
>40
〔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f1标绘在24h处,做直线相连,在该直线上查到强度到达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=
〔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t0作为Δt,T为20℃代入公式〔22-16〕再除以平均差值系数0.8,所得值即为到达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,当到达抗冻临界强度的成熟度时,即可停顿保温。
22-5-5蓄热法养护
1.工艺特点
将混凝土的组成材料进展加热然后搅拌,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℃时可到达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、水化热较大的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或快硬硅酸盐水泥。
同时选用导热系数小、价廉耐用的保温材料。
保温层敷设后要注意防潮和防止透风,对于构件的边棱、端部和凸角要特别加强保温,新浇混凝土与已硬化混凝土连接处,为防止热量的传导损失,必要时应采取局部加热措施。
2.适用围
当构造外表系数较小或气温不太低时,应优先采用蓄热法施工。
蓄热法的适用围大致如表22-35所示。
蓄热法适用围表22-35
室外平均气温
构造外表系数
5~7.5
7.5~10
10~12.5
12.5~15
蓄热法
综合蓄热法
注:
综合蓄热法即在蓄热法工艺的根底上,在混凝土中掺入防冻剂,以延长硬化时间和提高抗冻害能力。
3.热工计算
蓄热法热工计算的依据是热量平衡原理,即每立方米混凝土从浇筑完毕时的温度下降到0℃的过程中,透过模板和保温层所放出的热量,等于混凝土预加热量和水泥在此期间所放出的水化热之和。
当施工条件〔构造尺寸、材料配比、浇筑后的温度和养护期间的预测气温〕确定以后,先初步选定保温材料的种类、厚度和构造,然后计算出混凝土冷却到0℃的延续时间和混凝土在此期间的平均温度。
据此再用成熟度方法估算出混凝土可能获得的强度。
如所得结果达不到抗冻临界强度值或预期的强度要求,那么需调整某些施工条件或修改保温层设计,再进展计算,直至符合要求为止。
蓄热法的热工计算按以下方法进展:
〔1〕混凝土蓄热养护开场到任一时刻t的温度,可按下式计算:
〔22-17〕
〔2〕混凝土蓄热养护开场到任一时刻t的平均温度,可按下式计算:
〔22-18〕
其中θ、φ、η,为综合参数,按下式计算:
式中T——混凝土蓄热养护开场到任一时刻t的温度〔℃〕;
Tm——混凝土蓄热养护开场到任一时刻t的平均温度〔℃〕;
t——混凝土蓄热养护开场到任一时刻的时间〔h〕;
Tm,a——混凝土蓄热养护开场到任一时刻t的平均气温〔℃〕;
ρc——混凝土的质量密度〔kg/m3〕;
mce——每立方米混凝土水泥用量〔kg/m3〕;
Qce——水泥水化累积最终放热量〔kJ/kg〕;
vce——水泥水化速度系数〔h-1〕;
ω——透风系数;
M——构造外表系数〔m-1〕;
K——构造围护层的总传热系数[kJ/〔m2·
h·
K〕];
e——自然对数底,可取e=2.72。
注:
①构造外表系数M值可按下式计算:
M=A/V
式中A——混凝土构造外表积〔m2〕;
v——混凝土构造的体积〔m3〕。
②构造围护层总传热系数可按下式计算:
di——第i层围护层厚度〔m〕;
λi——第i层围护层的导热系数[W/〔m·
K〕]。
③平均气温Tm,a取法,可采用蓄热养护开场至t时气象预报的平均气温,亦可按每时或每日平均气温计算。
④水泥水化累积最终放热量Qce、水泥水化速度系数vce及透风系数ω取值见表22-36和表22-37。
水泥水化累积最终放热量Qce和水化速度系数vce表22-36
水泥品种及强度等级
Qce〔kJ/kg〕
vce〔h-1〕
52.5号硅酸盐水泥
400
52.5号普通硅酸盐水泥
360
42.5号普通硅酸盐水泥
330
0.013
42.5号矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥
240
透风系数ω表22-37
围护层种类
透风系数
小风
中风
大风
围护层由易透风材料组成
2.0
2.5
3.0
易透风保温材料外包不易透风材料
1.5
1.8
围护层由不易透风材料组成
1.3
1.6
小风—风速vw<3m/s;
中风—风速3≤vw≤5m/s;
大风—风速vw>5m/s。
〔3〕当需要计算混凝土蓄热养护冷却至0℃的时间时,、可根据公式〔22-17〕采用逐次逼近的方法进展计算。
如果蓄热养护条件满足
,且KM≥50时,也可按下式直接计算:
〔22-19〕
式中t0——混凝土蓄热养护冷却至0℃的时间〔h〕。
混凝土冷却至0℃的时间,其平均温度可根据公式〔22-18〕取t=t0进展计算。
〔4〕混凝土蓄热养护的有关参数,也可用图22-29和表22-38查得。
各种保温模板的传热系数表22-38
保温模板构造
传热系数K[W/〔m2·
K〕]
钢模板,区格间填以聚苯乙烯板50mm厚
钢模板,区格间填以聚苯乙烯板50mm厚,外包岩棉毡30mm厚
0.9
钢模板,外包毛毡三层20mm厚
3.5
木模板25mm厚,外包岩棉毡30mm厚
1.1
木模板25mm厚,外包草帘50mm厚
1.0
图22-29用普通42.5级水泥拌制的混凝土蓄热计算图
〔入模温度:
20℃〕
【例】一批钢筋混凝土柱,断面为300mm×
400mm,用普通42.5号水泥拌制,混凝土浇筑后的温度为20℃,预计养护期间室外平均气温为-10℃,要求混凝土温度降至0℃时到达50%的设计强度。
求保温条件和构件冷却时间、平均温度。
【解】先计算构件的外表系数:
使用图22-29中M=12.5的一栏。
在“到达设计强度的百分率〞中找出50%的强度线与-10℃的气温线相交,在纵坐标上查得K=0.9W/〔m2·
K〕,然后在K=0.9的水平线与-10℃气温线相交处分别查得冷却时间为5d,平均温度为10℃。
根据K值在表22-38“各种保温模板的传热系数〞中选用:
钢模板,在钢模板的区格间填以聚苯乙烯板50mm厚,外包岩棉毡30mm厚。
但在构件的自由端应将岩棉毡加厚至100mm,构件的根部与原有混凝土连接处应局部短期加热。
4.施工本卷须知
〔1〕混凝土浇筑后要在裸露的混凝土外表先用塑料薄膜等防水材料覆盖,然后铺设保温材料。
对于端部其厚度要增大到面部的2~3倍。
〔2〕混凝土浇筑后应有一套严格的测温制度,如发现混凝土温度下降过快或遇寒流袭击,应立即采取补加保温层或人工加热措施。
〔3〕采用组合钢模板时,宜采用整装整拆方案,并确保模板保温效果和减少材料消耗。
为了便于脱模,可在混凝土强度到达1N/mm2后,使侧模板轻轻脱离混凝土再合上继续养护到拆模。