混凝土同條件養(yǎng)護(hù)等效養(yǎng)護(hù)齡期研究

（水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆烏魯木齊 830000）

當(dāng)前，混凝土依然是各種工程建設(shè)中不可或缺的建筑材料，其強(qiáng)度問題一直是研究混凝土的重要方向之一。混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)主要受養(yǎng)護(hù)溫度和養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響。因此，催生了混凝土成熟度這一概念，最初由英國(guó)學(xué)者紹耳在1951年提出，隨著對(duì)混凝土不斷深入研究，成熟度理論也被逐漸引入[1-4]，并應(yīng)用于混凝土的強(qiáng)度研究。

同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度是混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體驗(yàn)收的重要依據(jù)，GB 50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[5]（以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范 GB 50204”）明確規(guī)定，結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度應(yīng)按不同強(qiáng)度等級(jí)分別檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法宜采用同條件養(yǎng)護(hù)試件方法，混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)的等效養(yǎng)護(hù)齡期可取日平均溫度逐日累計(jì)，即簡(jiǎn)化成熟度[6]達(dá)到600℃?d時(shí)所對(duì)應(yīng)的齡期。由于各地氣候、混凝土原材料及施工管理水平的差異，不可一概而論地取成熟度達(dá)到600℃?d時(shí)所對(duì)應(yīng)的齡期作為混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)的等效養(yǎng)護(hù)齡期。基于此，特開展相應(yīng)研究，研究同條件養(yǎng)護(hù)混凝土的早期強(qiáng)度發(fā)展情況，對(duì)混凝土同條件養(yǎng)護(hù)等效養(yǎng)護(hù)齡期進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)確保建設(shè)工程質(zhì)量有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

混凝土同條件養(yǎng)護(hù)等效養(yǎng)護(hù)齡期的研究實(shí)際上為同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度（fcu，t）與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d試件強(qiáng)度（fcu，o）的對(duì)比研究，通過(guò)對(duì)新疆維吾爾自治區(qū)某地區(qū)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，確定混凝土早期相對(duì)強(qiáng)度（fcu，t/fcu，o）的增長(zhǎng)情況，以預(yù)測(cè)混凝土同條件養(yǎng)護(hù)等效養(yǎng)護(hù)齡期。

1 混凝土早期相對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)研究

因新疆維吾爾自治區(qū)在不同季節(jié)氣候環(huán)境條件差異較大，特選擇1 a中不同月份的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用每日養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)記錄的最高和最低氣溫，求其平均值以計(jì)算簡(jiǎn)化成熟度，分別研究不同時(shí)期不同成熟度下混凝土早期相對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)情況。通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，在混凝土早期，其相對(duì)強(qiáng)度與成熟度存在良好相關(guān)性。經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的初步處理發(fā)現(xiàn)，混凝土早期相對(duì)強(qiáng)度發(fā)展與與冪曲線、指數(shù)曲線和對(duì)數(shù)曲線較為接近。因此，用冪曲線、指數(shù)曲線和對(duì)數(shù)曲線分別對(duì)混凝土早期相對(duì)強(qiáng)度RS與成熟度M的關(guān)系進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)冪曲線擬合程度最高，以4月份試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，其擬合結(jié)果見圖1和表1。

通過(guò)表1中擬合結(jié)果可得出混凝土早期強(qiáng)度按式（1）增長(zhǎng)：

圖1 不同函數(shù)擬合曲線

表1 混凝土相對(duì)強(qiáng)度擬合結(jié)果及相關(guān)性

式中，M為混凝土的簡(jiǎn)化成熟度，℃·d；RS為成熟度M對(duì)應(yīng)的混凝土相對(duì)強(qiáng)度；a、b為常數(shù)（應(yīng)由實(shí)地試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)得）。

以上述方式對(duì)5～7月的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，其擬合曲線見圖2，擬合結(jié)果見表2。

圖2 混凝土早期相對(duì)強(qiáng)度擬合曲線

表2 5～7月混凝土相對(duì)強(qiáng)度擬合結(jié)果

從圖1的擬合曲線可看出，隨著成熟度的增長(zhǎng)，混凝土的早期相對(duì)強(qiáng)度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，當(dāng)M＜100℃·d時(shí)，增長(zhǎng)速度較快，說(shuō)明在混凝土成型的前幾天內(nèi)其同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度上升趨勢(shì)較為明顯。而且從圖2中可看出4～7月氣溫逐漸升高的過(guò)程中，早期相對(duì)強(qiáng)度也有上升的趨勢(shì)。當(dāng)100℃·d＜M＜600℃·d時(shí)，混凝土的相對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)有一定減緩，但仍有較大的增長(zhǎng)幅度；而當(dāng)M＞600℃·d時(shí)，增長(zhǎng)速度開始下降，增長(zhǎng)幅度也變小。

2 混凝土等效養(yǎng)護(hù)齡期分析

規(guī)范GB 50204中提出，可取簡(jiǎn)化成熟度M=600℃·d時(shí)所對(duì)應(yīng)的齡期作為等效養(yǎng)護(hù)齡期，因此有必要先對(duì)簡(jiǎn)化成熟度為600℃·d時(shí)的相對(duì)強(qiáng)度RS情況作出分析。利用表2中的擬合結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，可得出M=600℃·d時(shí)相對(duì)強(qiáng)度預(yù)測(cè)結(jié)果（見表3）。

表3 成熟度為600℃·d時(shí)混凝土相對(duì)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

從表3可看出，成型在4月份的混凝土相對(duì)強(qiáng)度預(yù)測(cè)值為1，即該月份混凝土的等效養(yǎng)護(hù)齡期可參照規(guī)范GB 50204進(jìn)行選取；而其他月份的混凝土相對(duì)強(qiáng)度預(yù)測(cè)值均不為1，甚至與1相差較大，因而不能一概而論地認(rèn)為成熟度達(dá)到600℃?d時(shí)所對(duì)應(yīng)的齡期即為混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)的等效養(yǎng)護(hù)齡期。

為了具體預(yù)測(cè)各月份混凝土的等效養(yǎng)護(hù)齡期，對(duì)式（1）進(jìn)行反函數(shù)求解，得出式（2）：

利用式（2）進(jìn)行混凝土等效養(yǎng)護(hù)齡期的預(yù)測(cè)，令RS=1，a、b由表1～2查得，由此可確定不同月份混凝土等效養(yǎng)護(hù)齡期的預(yù)測(cè)結(jié)果（見表4）。

表4 混凝土同條件養(yǎng)護(hù)等效養(yǎng)護(hù)齡期預(yù)測(cè)結(jié)果

通過(guò)表4可看出，不同月份混凝土的同條件養(yǎng)護(hù)等效養(yǎng)護(hù)齡期差異較大，因此建議在混凝土實(shí)體強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)考慮不同地區(qū)的不同氣候環(huán)境條件，根據(jù)實(shí)際情況選擇混凝土的等效養(yǎng)護(hù)齡期，如一味參照規(guī)范進(jìn)行選取，會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體檢驗(yàn)帶來(lái)一定的誤差，也會(huì)為工程的驗(yàn)收帶來(lái)不必要的麻煩。希望通過(guò)研究能為混凝土實(shí)體強(qiáng)度檢驗(yàn)提供參考，使同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度這種檢驗(yàn)方式更加合理有效。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)新疆維吾爾自治區(qū)某地區(qū)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，確定混凝土早期相對(duì)強(qiáng)度的增長(zhǎng)情況，以實(shí)現(xiàn)混凝土同條件養(yǎng)護(hù)等效養(yǎng)護(hù)齡期的預(yù)測(cè)。主要得出以下結(jié)論。

（1）混凝土同條件養(yǎng)護(hù)試件早期相對(duì)強(qiáng)度RS按RS=aMb增長(zhǎng)，該式的a、b值可由具體試驗(yàn)測(cè)得，的試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)該式擬合可得出較高的相關(guān)系數(shù)。

（2）利用所得擬合公式對(duì)簡(jiǎn)化成熟度M=600℃·d時(shí)混凝土相對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，得出僅4月的混凝土相對(duì)強(qiáng)度預(yù)測(cè)值為1，即該月混凝土等效養(yǎng)護(hù)齡期可參照規(guī)范GB 50204進(jìn)行選取，而其他月份的混凝土相對(duì)強(qiáng)度預(yù)測(cè)值均不為1，甚至與1相差較大，因而不能一概而論地取成熟度達(dá)到600℃·d時(shí)所對(duì)應(yīng)的齡期作為混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)的等效養(yǎng)護(hù)齡期。

（3）利用所得擬合公式具體預(yù)測(cè)了不同月份的混凝土同條件養(yǎng)護(hù)等效養(yǎng)護(hù)齡期值，這對(duì)實(shí)際指導(dǎo)混凝土的實(shí)體強(qiáng)度檢驗(yàn)具有重要意義。