簡論結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)的等效養(yǎng)護(hù)齡期

摘要：本文從分析影響混凝土強(qiáng)度增長的主要因素入手，對確定等效養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)養(yǎng)護(hù)溫度值取用問題進(jìn)行探討，提出不同情況下養(yǎng)護(hù)溫度值取用的建議，以及在特定情況下應(yīng)考慮養(yǎng)護(hù)濕度對同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度發(fā)育的不利影響。

關(guān)鍵詞：等效養(yǎng)護(hù)齡期、日均養(yǎng)護(hù)溫度、成熟度或積溫

前言

2002版GB 50204《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中首次提出混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體檢驗(yàn)之規(guī)定，2015版GB 50204延續(xù)這一要求，并使用等效養(yǎng)護(hù)齡期的同條件試件作為檢驗(yàn)實(shí)體混凝土強(qiáng)度的首選方法。這樣在實(shí)際工程施工和驗(yàn)收時(shí)，就涉及到合理、準(zhǔn)確確定同條件養(yǎng)護(hù)試件等效齡期問題，成為正確執(zhí)行該規(guī)范實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)規(guī)定的前提和基礎(chǔ)。自2002版GB 50204實(shí)行以來，工程界對等效養(yǎng)護(hù)齡期確定等相關(guān)問題，一直存在不同認(rèn)識(shí)與理解，給準(zhǔn)確執(zhí)行規(guī)范帶來偏差。為此，筆者通過學(xué)習(xí)研讀2002版、2015版GB 50204，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對等效養(yǎng)護(hù)齡期計(jì)算時(shí)使用的日均養(yǎng)護(hù)溫度、養(yǎng)護(hù)濕度等問題進(jìn)行分析研究，并提出準(zhǔn)確理解、執(zhí)行規(guī)范相應(yīng)規(guī)定的建議。

1、等效養(yǎng)護(hù)齡期與成熟度[1]

等效養(yǎng)護(hù)齡期是1992年由張德鸞在全國冬期施工學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表的論文中提出的基本概念，其要義是混凝土達(dá)到同一預(yù)定強(qiáng)度所需標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間與自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間之比值確定為等效齡期系數(shù)。然后以每一溫度下等效齡期系數(shù)與養(yǎng)護(hù)時(shí)間乘積的總合得到相當(dāng)于標(biāo)養(yǎng)的等效時(shí)間，這個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下齡期相對應(yīng)的等效時(shí)間即為等效養(yǎng)護(hù)齡期。

在混凝土組份已知時(shí)，其強(qiáng)度增長由養(yǎng)護(hù)溫度和養(yǎng)護(hù)時(shí)間決定。在1951年英國Saul將養(yǎng)護(hù)溫度與時(shí)間的乘積（即積溫）定義為成熟度，并認(rèn)為不管溫度與時(shí)間如何組合，只要成熟度相同，其強(qiáng)度大致相同。這一論斷后來為各國學(xué)者所驗(yàn)證并接受。顯然，成熟度與等效養(yǎng)護(hù)齡期有相應(yīng)的邏輯關(guān)系，即成熟度相同時(shí)，不同溫度下相對應(yīng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間即互為等效養(yǎng)護(hù)齡期。

2、現(xiàn)行規(guī)范對等效養(yǎng)護(hù)齡期的規(guī)定

修訂后的2015版GB 50204完善了結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)有關(guān)等效養(yǎng)護(hù)齡期相應(yīng)的規(guī)定，使其具有更強(qiáng)的可操作性。實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)的等效養(yǎng)護(hù)齡期可取日均溫度逐日累計(jì)的積溫達(dá)到600℃·d時(shí)所對應(yīng)齡期，并且最低養(yǎng)護(hù)齡期不小于14d，日均溫度小于0℃時(shí)不計(jì)入。

冬期施工時(shí)，等效養(yǎng)護(hù)齡期計(jì)算時(shí)溫度可取構(gòu)件實(shí)際養(yǎng)護(hù)溫度，也可根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際養(yǎng)護(hù)條件，按照同條件養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度與在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下28d齡期試件強(qiáng)度相等的原則，由監(jiān)理、施工等各方共同確定。

3、對等效養(yǎng)護(hù)齡期的討論

3.1 對日均養(yǎng)護(hù)溫度的確定

按照2015版GB 50204條文含義，日均養(yǎng)護(hù)溫度應(yīng)為混凝土構(gòu)件實(shí)際養(yǎng)護(hù)溫度，應(yīng)通過實(shí)時(shí)測定最為符合該規(guī)范本意。氣象學(xué)上，日均溫度是在特定環(huán)境、特定位置（距離地面1.5m的百葉箱內(nèi)），把一天中2時(shí)、8時(shí)、14時(shí)、20時(shí)四個(gè)時(shí)刻溫度值的平均值作為日均溫度，這與構(gòu)件實(shí)際養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度是有區(qū)別的。構(gòu)件施工操作面處于一定高度范圍，其溫度場是隨高度、風(fēng)速等境況而有所變化的。同時(shí)，在大體積混凝土或使用快硬水泥等水化熱較大時(shí)，在澆筑成型初期水泥水化熱將產(chǎn)生更為復(fù)雜的溫度場。據(jù)實(shí)測，現(xiàn)場溫度值與預(yù)報(bào)值相差3℃左右[2]，再加上硬化初期水化熱等因素的影響，差值將會(huì)更大。對于自然養(yǎng)護(hù)構(gòu)件，雖然實(shí)時(shí)測定養(yǎng)護(hù)溫度不難做到，但卻是一項(xiàng)繁重而繁瑣的工作。目前施工管理水平難以達(dá)到，且代價(jià)較大。

混凝土硬化相對穩(wěn)定后，等效養(yǎng)護(hù)齡期則是一個(gè)比寬泛的概念。對于非冬期施工的構(gòu)件而言，通過實(shí)時(shí)測定方法確定日均溫度，既不現(xiàn)實(shí)，也沒必要。因?yàn)椋Y(jié)構(gòu)實(shí)體強(qiáng)度檢驗(yàn)是驗(yàn)證性質(zhì)的檢驗(yàn)，等效養(yǎng)護(hù)齡期過后混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際強(qiáng)度仍會(huì)緩慢增長，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言是有利安全儲(chǔ)備。因此，2015版GB 50204在其條文說明中，給出用當(dāng)?shù)貧庀蟛块T公布的日最高溫度與日最低溫度平均值作為日均溫度，以便于實(shí)際操作和驗(yàn)證。

這里需要特別關(guān)注的是，自然養(yǎng)護(hù)條件下，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件與試件的比表面積相差懸殊（如大體積混凝土）時(shí)，或水化反應(yīng)相對集中（如使用快硬水泥）時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)時(shí)測溫情況，確定養(yǎng)護(hù)溫度并據(jù)此來調(diào)整同條件養(yǎng)護(hù)齡期。

再則，冬期施工時(shí)，0℃及以下時(shí)不計(jì)入齡期，即不考慮此時(shí)混凝土強(qiáng)度的增長。這只是一種偏于安全的簡化。事實(shí)上，混凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度值以后，溫度在-15℃時(shí)，混凝土強(qiáng)度仍會(huì)緩慢增長，只是負(fù)溫條件下，其微弱增長對實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)的等效齡期而言，可忽略不計(jì)。對于需要考慮這部分增長因素時(shí)，可按照現(xiàn)行JGJ/T 104《建筑工程冬期施工規(guī)程》附錄B中等效系數(shù)確定其相應(yīng)的積溫。

此外，使用回彈—取芯法檢驗(yàn)實(shí)體混凝土強(qiáng)度時(shí)，按2015版GB 50204的本意，也應(yīng)遵循累計(jì)積溫600℃·d的等效養(yǎng)護(hù)齡期的要求。這是與以往混凝土強(qiáng)度非破損或微破損檢測技術(shù)規(guī)程要求不同之處。

3.2 緩凝類混凝土構(gòu)件等效養(yǎng)護(hù)齡期確定[3]

對于摻加緩凝劑或礦物摻合料摻量較大混凝土，其凝結(jié)時(shí)間較長，混凝土初期強(qiáng)度增長緩慢，強(qiáng)度增長期將大幅度延長。因此，對于設(shè)計(jì)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件養(yǎng)護(hù)齡期大于28d的，其等效養(yǎng)護(hù)齡期也應(yīng)按比例延長。如規(guī)定養(yǎng)護(hù)齡期為60d時(shí)，則等效養(yǎng)護(hù)齡期的積溫應(yīng)為1200℃·d，并據(jù)此確定其等效養(yǎng)護(hù)齡期。

基于緩凝類混凝土需要超長強(qiáng)度增長發(fā)育期考量，2015版GB 50204取消了原規(guī)范等效養(yǎng)護(hù)齡期不宜大于60d的限制。

3.3 冬期施工等效養(yǎng)護(hù)齡期確定[4]

2015版GB 50204對冬期施工時(shí)等效養(yǎng)護(hù)齡期的規(guī)定，實(shí)際上等于提出了兩條操作路徑：一是，冬期施工時(shí)，混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)仍然按逐日累計(jì)積溫達(dá)到600℃·d時(shí)作為等效養(yǎng)護(hù)齡期。此時(shí)，日均養(yǎng)護(hù)溫度為構(gòu)件實(shí)際養(yǎng)護(hù)溫度，而不是大氣環(huán)境溫度，且0℃及以下的齡期不計(jì)入。如采用蓄熱法或綜合蓄熱法養(yǎng)護(hù)時(shí)，等效養(yǎng)護(hù)齡期計(jì)算時(shí)的溫度應(yīng)采用覆蓋物內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)測溫度。二是，冬期施工負(fù)溫環(huán)境中，進(jìn)行實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)齡期可根據(jù)混凝土強(qiáng)度增長規(guī)律及施工環(huán)境溫度等情況，由監(jiān)理、施工等各方共同確定。通常，可通過試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)確定。

3.4 養(yǎng)護(hù)濕度的考量

在自然養(yǎng)護(hù)條件下，影響混凝土強(qiáng)度發(fā)育主要因素除溫度與時(shí)間外，還有養(yǎng)護(hù)環(huán)境的濕度及與其相關(guān)的氣候因素等。在標(biāo)養(yǎng)條件下，環(huán)境濕度基本恒定，可不考慮濕度變化的影響。但在自然養(yǎng)護(hù)條件下，通常混凝土澆筑成型后澆水養(yǎng)護(hù)7d，特殊情況下養(yǎng)護(hù)14d，可認(rèn)為養(yǎng)護(hù)濕度有保障；其后的養(yǎng)護(hù)時(shí)段隨氣候情況而變化。若混凝土構(gòu)件處于高溫暴曬、風(fēng)速大、氣候干燥等不利狀況下，養(yǎng)護(hù)濕度會(huì)顯著降低，結(jié)構(gòu)表面混凝土?xí)S之迅速失水，造成混凝土水化反應(yīng)停滯。尤其是混凝土試件尺寸小，比表面積大，強(qiáng)度損失將更加明顯。這種情況下，除對澆筑成型結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，應(yīng)允許同條件養(yǎng)護(hù)試件放置在相應(yīng)陰涼避風(fēng)處；溫度低、風(fēng)速大、氣候干燥季節(jié)，養(yǎng)護(hù)齡期較長時(shí)，在澆水養(yǎng)護(hù)期過后，應(yīng)允許對試件進(jìn)行適當(dāng)密封處理。

4、相關(guān)建議

4.1 結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)時(shí)，自然養(yǎng)護(hù)條件下，使用當(dāng)?shù)貧庀蟛块T公布的最高與最低溫度的平均值作為日均溫度，逐日累計(jì)計(jì)算等效齡期是現(xiàn)實(shí)可行的辦法。在特定情況下，如大體積混凝土、使用快硬水泥等，要兼顧實(shí)際養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度與氣象日均溫度的差異，避免因取用的養(yǎng)護(hù)溫度值與實(shí)際養(yǎng)護(hù)溫度差異較大，造成實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)出現(xiàn)較大偏差。

4.2 等效養(yǎng)護(hù)齡期較長時(shí)，在多風(fēng)、干燥養(yǎng)護(hù)環(huán)境中，混凝土澆水養(yǎng)護(hù)期過后，應(yīng)注意養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度對強(qiáng)度增長的不利影響。由于混凝土試件比表面積較大，容易失水過渡而導(dǎo)致其強(qiáng)度偏低，在澆水養(yǎng)護(hù)期過后，可對試件進(jìn)行適當(dāng)密封處理。

參考文獻(xiàn)：

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