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混凝土結構實體強度檢驗的注意事項

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-09-15  來源:混凝土機械網  作者:混凝土機械網  瀏覽次數:774
核心提示:一、前言為落實強化驗收的原則,《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2002第一次列入了對結構實體混凝土強度檢驗的要求,并以同條件養護強度作為依據。規范公布執行兩年以來對加強施工質量控制、保證結構安全起到

一、前言

為落實強化驗收的原則,《商品混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2002第一次列入了對結構實體商品混凝土強度檢驗的要求,并以同條件養護強度作為依據。規范公布執行兩年以來對加強施工質量控制、保證結構安全起到了積極作用。但是,由于是新列入的檢查項目,與傳統習慣和概念有很大的差別。因此,在執行過程中往往引起誤解,甚至發生錯誤。現根據兩年來的執行情況,針對其中容易發生的問題,提出應該注意的事項和建議。

二、等效養護齡期的理解和執行

1.等效養護齡期的原理

水泥膠體的固化和商品混凝土強度的增長很大程度上取決于養護環境的熱工效應,表現為時間—溫度曲線下的積分面積(累積溫度),亦即成熟度,其量綱為 (度曰積)。標準養護的溫度為20 ,齡期是28 ,故成熟度是560 。

同條件養護所反映的結構實際環境受到大氣溫度和養護條件的限制,當然難以保證20 的恒溫條件,但從熱工效應的角度,如能保證按近560 的成熟度,則熱工對強度增長的影響基本可以“等效”。為簡化操作并留有一定裕量,修訂規范取成熟度為600 的相應齡期為等效養護齡期。

2.日平均溫度的確定

在為修訂規范而進行的試驗研究時,同條件養護試件的日平均溫度是取當地氣象臺站公布的日最高溫度與最低溫度的平均值。目前氣象預報已相當準確,而且根據積分中值定理,以最大、最小值的平均值對應的矩形面積末等效積分曲線所圍的面積,不會有很大的誤差。更何況在長達600 的等效養護齡期內,這種隨機誤差正負相抵,是不會有很大累積偏差的。上述做法的最大好處是簡便易操作,在施工現場很容易執行。

有些意見認為必須派專人在現場定時測溫,甚至必須用自動儀表連續紀錄溫度曲線,這種必要性不大。其實,無論定時測溫求平均,或對曲線進行數值積分,都屬于近似計算的范疇。更何況即使是結構實體,在其不同部位、不同方向上的溫度也是不一致的,過分苛求“精確”完全沒有必要。

目前,有關的科研正在進行。在我國不同的氣候區,連續觀察全年的氣溫變化,尋求氣象臺站公布數據與建筑工地實測數據的關系:平均溫度、正負溫差、離差范圍、隨季節變化的規律……等,并由此估計對于商品混凝土強度增長的影響。研究結束后將在刊物上介紹分析的結果。也希望各地有興趣的同志進行這項有意義的觀察試驗。但在目前,可取肖地氣象臺站公布的預數值為準。

3.等效養護齡期的限值

除按600 的等效養護齡期外,規范附錄第D.0.2條還規定:實際的齡期“不應小于14 ,也不宜大于60 。”這主要是出于以下的考慮。

商品混凝土的強度增長在早期很快,且趨勢不穩定。14 以內的齡期尚處于強度的早期快速增長階段,強度值尚不穩定,離差大而缺乏代表性,故等效養護齡期不得小于14 。實際只有日平均氣溫超過43 才有可能發生此種情況,在我國的氣候條件下實際上是不太可能的。

而另一方面,養護時間過長也可能引起不利于被檢驗方面的偏差,因此也要加以限制。試驗研究表明,由于同條件試件的比表面積(商品混凝土體積與表面積之比)很大,養護后期失水嚴重,因而強度不升反降,到90 后比較明顯。這種情況在干燥、炎熱、多風等氣候條件下更為突出。由試驗統計分析,確定等效養護齡期不宜超過60 ,也正是為了保護被檢驗方面不被誤判,減少施工單位的風險。

4.秋冬季節的等效養護齡期

在我國的北方地區的秋冬季節,由于持續降溫,同條件養護試件往往在成熟度未達600 時就已達到等效養護齡期的限值60 ,因而發生驗收齡期的困難。對此作出解釋如下。

規范中規定的限定詞是“宜”而不是“應”。這意味著并不一定要強制執行而有一定的靈活性。也就是說,在保證600 的條件下,如齡期超出60 ,也并非完全不允許。這里600 的成熟度倒是必須保證的,因為成熟度(積溫)對強度的發展具有更重要的影響。

為了減少齡期過長干燥失水對于試件強度的不利影響,建議在60 以后對同條件養護試件用塑料布覆蓋,防止試件在冬季干燥多風條件下繼續失水而降低強度,影響驗收結果。在這種覆蓋條件下繼續同條件養護,直到成熟度累計達到600 時再進行強度試驗即可。

5.等效養護齡期的誤差問題

規范規定達到600 的等效養護齡期時進行強度試驗。這應理解為在未達到600 時不試驗,而一旦達到或超過此值時即進行試驗。有的意見提出,規范應規定以成熟度( )或以天( )計的,允許誤差范圍。超過允許偏差范圍時試驗結果無效。

這種做法執行有難度,因為要恰好達到600 時試驗是很困難的。由于氣溫變化無規律以及求平均值等原因,成熟度一般總有超出,且數值范圍很難控制,對此不必過于苛求。與此類似,標準養護強度也只提出28 的養護齡期,而并未嚴格規定允許的齡期誤差。

實際上,齡期或成熟度對商品混凝土強度增長的影響是先快后慢,先強后弱。到28 齡期或600 的成熟度時,實際上已進入強度增長停滯期。即使有些誤差,對強度值的影響不會太大。因此不必斤斤計較于允許偏差的確定。當然在實際執行中,還是應該遵守規定的齡期或成熟度條件作為進行強度試驗的時間。

三、強度代表值的修正

1.同條件養護強度的代表性問題

同條件養護試件與結構實體的商品混凝土具有幾乎完全一致的原材料質量、配合比組成、攪拌運輸工藝以及養護條件。溫度差異引起熱工效應的影響已由成熟度所反映的等效養護齡期考慮,因此其有很大的代表性而被選定作為檢驗實體商品混凝土強度的依據。即使是直接從結構實體中取樣而測定的鉆芯強度,由于鉆芯工藝造成對芯樣的累積損傷以及試樣端面處理的操作,也會發生偏差。而同條件養護試件則不會有這種影響。

同條件養護試件與結構實體的最大差別在于比表面積,即商品混凝土表面積與其體積的比值。試件的比表面積大得多,因此炎熱、干燥、多風引起表面失水的情況比厚實的結構商品混凝土要嚴重得多。因此同條件養護試件的強度一般均小于其所代表的結構商品混凝土實際的強度。系統的試驗對比和分析研究證實了這種影響。因此,在驗收時應考慮這種濕度差別引起的不利影響。

2.強度代表值的折算系數

工程中商品混凝土澆筑后養護初期澆水,中后期則基本處于暴露的自然狀態,濕度條件變差,水化受到影響。這對體積厚實的結構商品混凝土不會有多大影響,而比表面積很大的試件就明顯不利。系統的試驗分析證明,同條件養護試件后期強度增長停滯,甚至因商品混凝土“粉化”有所下降。

反映這種差別帶來的不利影響,規范作了二條規定:限制同條件養護的等效養護齡期不宜大于60 ;對同條件養護試件的強度代表值進行修正,乘大于1的折算系數。對比試驗表明,比表面積不同,濕度差異引起的影響大約為4-6%,考慮必要的檢驗裕量,可取為10%。即折算系數為1.10。

國外規范對此問題的處理原則類似,但方式不同。如美國規范(ACI 318)規定:“對結構商品混凝土有懷疑時,可在56 時鉆芯取樣,強度驗收界限為0.85倍強度標準值,即驗收界限降低15%。我國規范為驗收方便,取與GBJ107標準完全相同的驗收界限,而采用對試件試驗強度代表值乘折算系數的方式表達,基本效果是相同的。

3.折算系數的調整

規范附錄D.0.3條第2款有關折算系數的規定為:“同條件養護試件的強度代表值應根據強度試驗結果按……GBJ107的規定確定后,乘折算系數取用;折算系數宜取為1.10,也可根據當地的試驗統計結果作適當調整。”這里包含了以下三重意思:

(1)試件試驗后的強度代表值應乘折算系數;

(2)折算系數宜取1.10;

(3)允許根據具體情況,由系統的試驗統計結果作適當調整。

請注意規范中對折算系數的用詞為“宜”而非“應”,即1.10僅為“建議”性質的系數。由于修訂規范時所進行的試驗雖已較多并有相當的統計依據,但難以全面、準確反應我國不同地域材料及氣候的影響,還可能有些出入。因此,應允許并鼓勵各地進行相應的系統試驗及統計分析,從而對驗收時的折算系數加以適當調整。

具體考慮的因素可以是材料,如摻入粉煤灰后強度增長滯后,可能對驗收帶來不利的試驗偏差;此外不同季節變化時,同樣的600cd成熟度可能會得到不同的強度,如秋季先熱后冷,春季先冷后熱,前者早期溫度較高對強度增長有利,強度可能大于后者……等。此時,可根據足夠數量的試驗統計,提出有根據的調整,調整幅度以5%為限,即0.05。

四、同條件養護強度的應用范圍

1.冬季施工

由于寒冷,冬季施工商品混凝土強度增長受到影響,且成本太高,一般并不提倡。如有需要必須在冬季澆筑商品混凝土時,同條件養護試件的養護齡期的累積不考慮0 以下的天數,即按0計入成熟度。應注意的是,對于低于日平均溫度0 以下的情況,也不以負成熟度從累積中扣除。這主要考慮0 以下的負溫時,水化作用基本停滯,商品混凝土強度增長已經中止。

對于我國嚴寒地區,持續低溫時間很長且溫度很低,則當連續5 平均溫度低于5 而進入規定的冬季施工條件時,按專門的冬期施工規范執行。對于冬期施工條件下商品混凝土同條件養護試件的強度驗收則由該規范的修訂解決。

2.人工加熱養護

人工加熱養護常用于冬季施工或預制商品混凝土構件的工廠化生產中。由于修訂規范時尚未進行這部分科研試驗工作,因此未作明確規定。僅在規范第D.0.4條中規定“可按結構構件的實際養護條件,由監理(建設)、施工等各方根據本附錄第D.0.2條的規定共同確定。”即按“與在標準養護條件下28 齡期試件強度相等的原則確定”。具體方法由各方協商解決。

經近期補充的試驗研究分析表明,人工加熱養護商品混凝土試件的早期強度增長很快,但中后期強度增長減緩。故參考人工加熱養護標準試件的方法并簡化處理,建議可將人工加熱養護溫度作為第1 的日平均溫度計入等效養護齡期,等達到600 d后再進行試驗。

3.保溫養護

冬季施工時,也有將原材料預熱后攪拌商品混凝土,并在澆筑后用塑料布和保溫材料(棉毯、草薕等)覆蓋結構構件造成局部的人工小氣候環境,以與外界的冬季氣溫環境隔絕。此時可以通過量測保溫養護實際的日平均溫度,按600 d累積成熟度作為等效養護齡期進行試驗。其原理是,此時商品混凝土強度增長只與局部養護小環境的溫度有關而并不取決于外界氣溫了。

五、結束語

根據規范執行二年以來出現的問題,作出了以上的解釋。希望施工、監理(建設)單位正確理解并執行,以保證工程質量和結構安全。對于一些暫未確定的問題目前正進行試驗研究,不久將來規范局部修訂的形式加以明確。在正式修訂之前,可按以上建議經協商后確定。本文不足之處,敬請批評指正。

 
 
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