一次大體積混凝土模擬養護試驗

一次大體積混凝土模擬養護試驗

袁棕1，付韜鋒2

(1.咸寧市華新楓丹混凝土有限公司，咸寧 437000；

2.咸寧市星晨建設工程質量檢測有限責任公司，咸寧 437000)

摘要：通過試驗研究了大體積混凝土標準養護、同條件養護、模擬養護條件下和實體回彈檢測的一致性比較。研究結果表明，冬季低溫環境下模擬養護試塊強度與實體結構強度一致性優于同條件試塊強度。

關鍵詞：大體積混凝土；模擬養護

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.03.013

Abstract:Mass concrete is studied through test standard curing, with the condition maintenance, simulated curing conditions and entity rebound testing the consistency of comparison. The research results show that the winter's low temperature curing test block intensity environment simulation and real structure strength consistency are better than that of block strength with conditions.

收稿日期：2015-05-05.

作者簡介：袁棕(1975-),工程師.E-mail:674296701@qq.com

A Large Volume of Concrete Curing Simulation Test

YUANZong1,FUTao-feng2

(1.The Xianning City Huaxinfengdan Concrete Co,Ltd,Xianning 437000,China；

2.The Xianning City Stars Construction Engineering Detection Co, Ltd，Xianning 437000,China)

Key words:mass concrete;simulation of curing

用于判斷現場預應力混凝土結構強度的混凝土試件，應置于現場和構件同條件養護[1]，同條件試塊強度是否達到目標值在大體積預應力混凝土中直接關系到整個施工安排和工期。在冬季低溫自然環境中大體積混凝土同條件試塊與混凝土實體兩者水化反應速度不一致，強度發展趨勢不一致，按照同條件試塊強度安排施工進度明顯不科學，為此找到一種較為準確的體現大體積預應力混凝土實體強度的方法，具有重要的現實意義。《公路橋涵施工技術規范》(JTG/TF50—2011)規定，后張法預應力筋的張拉時，混凝土強度應不低于設計強度的80%，彈性模量應不低于混凝土28 d彈性模量的80%[2]。張拉前獲得混凝土實體強度是必須完成的前提性工作,對整個施工安排和工期有著決定性影響，直接關系到經濟效益和社會效益的實現。

筆者受早期推定混凝土強度試驗方法(JGJ/T15—2008)啟發[3]，在一次橋梁工程中嘗試運用模擬養護方法進行混凝土實體強度檢測與回彈檢測相互印證，較為準確地進行混凝土實體強度推定和檢測，取得較好的效果[4]。

1工程概況

淦河橋項目位于咸寧市金桂路西段，設計基準期100年，屬于城市次干道，設計荷載公路一級。橋梁上部結構采用主跨80 m下承式系桿混凝土拱橋.主梁采用單箱單室預應力混凝土箱型邊主梁截面，邊主梁箱寬2.2 m，中心處梁高2.019 m，總混凝土方量約2 300 m3，混凝土的強度等級為C50，屬于超長超寬的大體積混凝土結構，設計要求混凝土強度達到設計強度的90%以上進行張拉。

2混凝土設計配合比及原材料

該工程所使用的原材料如下：水泥采用PO42.5水泥，產自華新水泥股份有限(赤壁)公司。礦粉采用湖北新冶鋼有限公司生產的S95級礦粉，粉煤灰采用岳陽華能電廠生產的F類Ⅰ級灰，混合砂采用產自咸寧市恒大砂場的機制砂與長江特細沙6∶4混合，碎石采用產自咸寧官塘的5～25 mm連續級配碎石，外加劑采用咸寧市天安新型建材公司生產的15%的TA-2000聚羧酸緩凝型高效減水劑。混凝土設計配合比如表1所示。

表1

3試驗過程

混凝土澆筑時間為12月23日，整個施工振搗養護過程嚴格按照業主、施工、監理、商砼企業討論確定的施工養護方案進行。混凝土在澆筑的同時由技術人員現場制作試塊，對應3 d、7 d 、14 d、28 d、60 d標準、同條件和模擬溫度下的試塊強度。混凝土實體強度由檢測機構進行3 d、7 d、14 d、28 d、60 d回彈檢測，實體強度達到90%以上即進行張拉。

該大體積混凝土共設測溫點24個，分別在距混凝土上表面30 cm,100 cm、170 cm三個斷面上測量，取當日測量結果的平均值，繪制60 d升降溫度曲線如圖1所示。模擬養護設備采用符合JGJ/T15—2008規范要求的浙江華南儀器設備有限公司生產的水泥砼快速養護箱，該設備采用380 V電壓，3根2 000 W電加熱管，箱內溫度在100 ℃之間可以自由設置自動控制，工作室尺寸72 cm×52 cm×54 cm，可以同時養護8組150 mm×150 mm×150 mm試塊。水位需保持超過試塊頂部約5 cm以上， 模擬養護的溫度按照現場所測混凝土實體上表面、中心、下表面三個值計算平均值，由施工現場測溫人員測量各點取得平均值后通知商砼企業技術人員，人工設置到快速養護箱的控制面板中，形成自動恒溫養護。7 d齡期內每4 h設置調整一次、7 d后每8 h設置調整一次。28 d后每24 h調整一次。整個試驗期間養護箱持續工作，在混凝土升溫階段養護箱上蓋需要蓋好，在降溫階段采用打開養護箱上蓋，利用冬季低溫環境溫度來降溫。試塊按照齡期由商砼企業技術人員和施工單位技術人員共同進行破型檢測，實體回彈檢測由第三方檢測機構進行。

標準養護、同條件養護和模擬養護強度試塊和回彈檢測結果如表2所示。

表2　強度檢測對比結果

4種檢測方法60 d強度發展趨勢如圖2所示。

從表2和圖2可以看出:

1)模擬養護強度發展與混凝土實體回彈結果對應關系明顯強于同條件試塊，體現出較強的趨同性。

2)在早期模擬強度超過標養試塊強度和同條件試塊強度較多。60 d后與標準養護結果相差不大。

3)同條件試塊強度與標準養護強度和回彈強度差別較大，不能較好地體現混凝土實體強度。

試驗的環境溫度、模擬溫度和標養溫度累計值統計如表3所示。

表3　不同情況溫度累計值

由表3可以看出：

1)冬季低溫條件下混凝土實體強度達到設計值的100%左右滿足預應力混凝土張拉要求，混凝土實體強度和模擬養護試塊強度14 d左右即可達到，此時混凝土成熟度達到600 ℃·d，而同條件養護則需要更長的時間。

2)冬季低溫條件下模擬養護試塊優于同條件試塊體現大體積混凝土實體強度。

上述結果產生的原因與養護期內大體積混凝土實體內溫度變化有關。大量的研究表明，水泥水化速度和水泥的比表面積有關，比表面積越大反應越快。同時也隨溫度的變化而變化，溫度越高反應越快，溫度越低反應越慢。溫度對混凝土強度的影響主要體現在28 d以前，超過28 d則影響較小。

試驗中模擬養護14 d強度發展到接近設計強度的100%以上時，經過業主、施工、監理溝通，由檢測機構對混凝土實體再次進行回彈檢測復查，檢測結果顯示混凝土實體強度值為48.7 MPa，達到設計強度的97.4%。隨即安排進行張拉，張拉過程中未出現任何異常情況，大幅度地節約工期，提高了施工效率，效果反應良好。

4結論

a.冬季由于環境溫度比較低，同條件試塊強度的發展與大體積混凝土實體強度發展同步性較差。

b.冬季低溫狀態下，大體積混凝土強度發展可以按照混凝土實際測量溫度進行成熟度推算。

c.冬季低溫狀態下如何有效獲得混凝土大體積實體強度直接關系各方的經濟和社會效益，由于是單次試驗，數據的科學性有待進一步驗證，但采用模擬養護的方法獲得混凝土實體結構強度的思路是值得在冬季大體積預應力混凝土施工中運用的。

參考文獻

[1]GB 50204—2002，混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].

[2]JTG/TF50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[3]JGJ/T15—2008，早期推定混凝土強度試驗方法[S].

[4]呂建福,巴恒靜.大體積強度增長規律研究[A] .2013混凝土行業高峰論壇文集[C].北京，2013.