混凝土同條件養護等效養護齡期研究

（水利部新疆維吾爾自治區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護溫度和養護時間的影響。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。

同條件養護試件強度是混凝土結構實體驗收的重要依據，GB 50204-2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》[5]（以下簡稱“規范 GB 50204”）明確規定，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護試件方法，混凝土強度檢驗時的等效養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護齡期。基于此，特開展相應研究，研究同條件養護混凝土的早期強度發展情況，對混凝土同條件養護等效養護齡期進行預測，對確保建設工程質量有著重要的現實意義。

混凝土同條件養護等效養護齡期的研究實際上為同條件養護試件強度（fcu，t）與標準養護28 d試件強度（fcu，o）的對比研究，通過對新疆維吾爾自治區某地區的試驗數據進行匯總分析，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護等效養護齡期。

1 混凝土早期相對強度的增長研究

因新疆維吾爾自治區在不同季節氣候環境條件差異較大，特選擇1 a中不同月份的試驗數據進行分析，利用每日養護現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。通過對比分析發現，在混凝土早期，其相對強度與成熟度存在良好相關性。經過對試驗數據的初步處理發現，混凝土早期相對強度發展與與冪曲線、指數曲線和對數曲線較為接近。因此，用冪曲線、指數曲線和對數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，發現冪曲線擬合程度最高，以4月份試驗數據為例，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（應由實地試驗數據測得）。

以上述方式對5～7月的試驗數據進行擬合分析，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其同條件養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 混凝土等效養護齡期分析

規范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護齡期可參照規范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護齡期。

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

利用式（2）進行混凝土等效養護齡期的預測，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護齡期的預測結果（見表4）。

表4 混凝土同條件養護等效養護齡期預測結果

通過表4可看出，不同月份混凝土的同條件養護等效養護齡期差異較大，因此建議在混凝土實體強度檢驗時，應考慮不同地區的不同氣候環境條件，根據實際情況選擇混凝土的等效養護齡期，如一味參照規范進行選取，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某地區的試驗數據進行匯總分析，確定混凝土早期相對強度的增長情況，以實現混凝土同條件養護等效養護齡期的預測。主要得出以下結論。

（1）混凝土同條件養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，的試驗數據經該式擬合可得出較高的相關系數。

（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護齡期可參照規范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護等效養護齡期值，這對實際指導混凝土的實體強度檢驗具有重要意義。