混凝土同條件養(yǎng)護等效養(yǎng)護齡期研究

（水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊 830000）

當前，混凝土依然是各種工程建設中不可或缺的建筑材料，其強度問題一直是研究混凝土的重要方向之一。混凝土強度的增長主要受養(yǎng)護溫度和養(yǎng)護時間的影響。因此，催生了混凝土成熟度這一概念，最初由英國學者紹耳在1951年提出，隨著對混凝土不斷深入研究，成熟度理論也被逐漸引入[1-4]，并應用于混凝土的強度研究。

同條件養(yǎng)護試件強度是混凝土結構實體驗收的重要依據(jù)，GB 50204-2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》[5]（以下簡稱“規(guī)范 GB 50204”）明確規(guī)定，結構實體混凝土強度應按不同強度等級分別檢驗，檢驗方法宜采用同條件養(yǎng)護試件方法，混凝土強度檢驗時的等效養(yǎng)護齡期可取日平均溫度逐日累計，即簡化成熟度[6]達到600℃?d時所對應的齡期。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到600℃?d時所對應的齡期作為混凝土強度檢驗時的等效養(yǎng)護齡期。基于此，特開展相應研究，研究同條件養(yǎng)護混凝土的早期強度發(fā)展情況，對混凝土同條件養(yǎng)護等效養(yǎng)護齡期進行預測，對確保建設工程質量有著重要的現(xiàn)實意義。

混凝土同條件養(yǎng)護等效養(yǎng)護齡期的研究實際上為同條件養(yǎng)護試件強度（fcu，t）與標準養(yǎng)護28 d試件強度（fcu，o）的對比研究，通過對新疆維吾爾自治區(qū)某地區(qū)的試驗數(shù)據(jù)進行匯總分析，確定混凝土早期相對強度（fcu，t/fcu，o）的增長情況，以預測混凝土同條件養(yǎng)護等效養(yǎng)護齡期。

1 混凝土早期相對強度的增長研究

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中不同月份的試驗數(shù)據(jù)進行分析，利用每日養(yǎng)護現(xiàn)場記錄的最高和最低氣溫，求其平均值以計算簡化成熟度，分別研究不同時期不同成熟度下混凝土早期相對強度的增長情況。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，在混凝土早期，其相對強度與成熟度存在良好相關性。經(jīng)過對試驗數(shù)據(jù)的初步處理發(fā)現(xiàn)，混凝土早期相對強度發(fā)展與與冪曲線、指數(shù)曲線和對數(shù)曲線較為接近。因此，用冪曲線、指數(shù)曲線和對數(shù)曲線分別對混凝土早期相對強度RS與成熟度M的關系進行擬合，發(fā)現(xiàn)冪曲線擬合程度最高，以4月份試驗數(shù)據(jù)為例，其擬合結果見圖1和表1。

通過表1中擬合結果可得出混凝土早期強度按式（1）增長：

圖1 不同函數(shù)擬合曲線

表1 混凝土相對強度擬合結果及相關性

式中，M為混凝土的簡化成熟度，℃·d；RS為成熟度M對應的混凝土相對強度；a、b為常數(shù)（應由實地試驗數(shù)據(jù)測得）。

以上述方式對5～7月的試驗數(shù)據(jù)進行擬合分析，其擬合曲線見圖2，擬合結果見表2。

圖2 混凝土早期相對強度擬合曲線

表2 5～7月混凝土相對強度擬合結果

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

2 混凝土等效養(yǎng)護齡期分析

規(guī)范GB 50204中提出，可取簡化成熟度M=600℃·d時所對應的齡期作為等效養(yǎng)護齡期，因此有必要先對簡化成熟度為600℃·d時的相對強度RS情況作出分析。利用表2中的擬合結果進行預測分析，可得出M=600℃·d時相對強度預測結果（見表3）。

表3 成熟度為600℃·d時混凝土相對強度統(tǒng)計結果

從表3可看出，成型在4月份的混凝土相對強度預測值為1，即該月份混凝土的等效養(yǎng)護齡期可參照規(guī)范GB 50204進行選取；而其他月份的混凝土相對強度預測值均不為1，甚至與1相差較大，因而不能一概而論地認為成熟度達到600℃?d時所對應的齡期即為混凝土強度檢驗時的等效養(yǎng)護齡期。

為了具體預測各月份混凝土的等效養(yǎng)護齡期，對式（1）進行反函數(shù)求解，得出式（2）：

利用式（2）進行混凝土等效養(yǎng)護齡期的預測，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)護齡期的預測結果（見表4）。

表4 混凝土同條件養(yǎng)護等效養(yǎng)護齡期預測結果

通過表4可看出，不同月份混凝土的同條件養(yǎng)護等效養(yǎng)護齡期差異較大，因此建議在混凝土實體強度檢驗時，應考慮不同地區(qū)的不同氣候環(huán)境條件，根據(jù)實際情況選擇混凝土的等效養(yǎng)護齡期，如一味參照規(guī)范進行選取，會對混凝土結構實體檢驗帶來一定的誤差，也會為工程的驗收帶來不必要的麻煩。希望通過研究能為混凝土實體強度檢驗提供參考，使同條件養(yǎng)護試件強度這種檢驗方式更加合理有效。

3 結論

通過對新疆維吾爾自治區(qū)某地區(qū)的試驗數(shù)據(jù)進行匯總分析，確定混凝土早期相對強度的增長情況，以實現(xiàn)混凝土同條件養(yǎng)護等效養(yǎng)護齡期的預測。主要得出以下結論。

（1）混凝土同條件養(yǎng)護試件早期相對強度RS按RS=aMb增長，該式的a、b值可由具體試驗測得，的試驗數(shù)據(jù)經(jīng)該式擬合可得出較高的相關系數(shù)。

（2）利用所得擬合公式對簡化成熟度M=600℃·d時混凝土相對強度進行預測分析，得出僅4月的混凝土相對強度預測值為1，即該月混凝土等效養(yǎng)護齡期可參照規(guī)范GB 50204進行選取，而其他月份的混凝土相對強度預測值均不為1，甚至與1相差較大，因而不能一概而論地取成熟度達到600℃·d時所對應的齡期作為混凝土強度檢驗時的等效養(yǎng)護齡期。

（3）利用所得擬合公式具體預測了不同月份的混凝土同條件養(yǎng)護等效養(yǎng)護齡期值，這對實際指導混凝土的實體強度檢驗具有重要意義。