【研究探索】快速養(yǎng)護(hù)法在混凝土質(zhì)量控制中的應(yīng)用研究

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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第4期

快速養(yǎng)護(hù)法在混凝土質(zhì)量控制中的應(yīng)用研究

孫志偉

［摘 要］通過混凝土的快速養(yǎng)護(hù)預(yù)測混凝土 28d 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度可以及時有效地反映混凝土質(zhì)量，這對混凝土生產(chǎn)企業(yè)的混凝土配合比設(shè)計和質(zhì)量控制有著重要作用。本文在沸水法、80℃熱水法、55℃溫水法的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種新方法，同時建立以上 4 種方法快速養(yǎng)護(hù)混凝土強度與混凝土 28 天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度之間的線性與冪函數(shù)回歸關(guān)系，探索滿足混凝土 28 天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度快速預(yù)測要求的快捷方式和科學(xué)步驟。

［關(guān)鍵詞］快速養(yǎng)護(hù)；回歸方程；推定強度

1 研究背景與現(xiàn)狀

目前混凝土原材料的品種和質(zhì)量變化較大，各種新技術(shù)新材料的成功應(yīng)用，對混凝土28天強度的增長貢獻(xiàn)不同，規(guī)律性也與水泥混凝土不同。近兩年來，工業(yè)廠房、高強現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的市場需求逐漸提高，工程施工周期比較短，進(jìn)度安排特別緊，試配混凝土需要進(jìn)行快速養(yǎng)護(hù)初步估計混凝土28天強度，研究加速養(yǎng)護(hù)方法在混凝土質(zhì)量控制中的作用日益突出。如果能通過試驗在短時間內(nèi)測試得到混凝土的快速養(yǎng)護(hù)強度，并與混凝土28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度之間建立相關(guān)性良好的公式，就可以實現(xiàn)混凝土出廠與混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度的同步推斷，有利于及時優(yōu)化混凝土配合比和進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

在快速養(yǎng)護(hù)試驗研究上，譚建湘^[1]曾用沸水法進(jìn)行混凝土快速養(yǎng)護(hù)強度預(yù)測，蔣德穩(wěn)等^[2]用微波蒸壓法進(jìn)行混凝土快速養(yǎng)護(hù)強度預(yù)測，曹日輝等^[3]用砂漿早期強度推斷混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度，羅昕旻等^[4]對比了55℃溫水法和80℃熱水法快速養(yǎng)護(hù)與28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度的關(guān)系。對混凝土生產(chǎn)企業(yè)來說操作性強、安全性高、用具簡單和科學(xué)合理在質(zhì)量控制手段上尤為重要。簡化強度快速檢測方法，積累試驗數(shù)據(jù)，探索快速養(yǎng)護(hù)試件強度與28天標(biāo)養(yǎng)強度的相關(guān)性及影響因素，完善企業(yè)早期推定混凝土強度試驗研究，可作為混凝土后期強度及時推斷的依據(jù)及參考。

2 試驗儀器情況

目前常用的加速養(yǎng)護(hù)箱型號為HJ84型，主要生產(chǎn)廠家有天津首科、無錫華南和北京科達(dá)京威，均可滿足使用需求。本試驗使用無錫華南實驗儀器公司出廠的快速養(yǎng)護(hù)箱，為保證混凝土試件浸入水中，在15min內(nèi)使水溫到達(dá)規(guī)定快速養(yǎng)護(hù)溫度，設(shè)置功率6kW。

3 加速養(yǎng)護(hù)試驗方案

3.1 原材料情況

選用天津地區(qū)混凝土行業(yè)比較常見的原材料進(jìn)行混凝土試驗試件的制作，具體參數(shù)如下：

（1）水泥：PO42.5水泥，主要物理性能見表1。

）粉煤灰：級，其主要物理性能見表

）粒化高爐礦渣粉：S95級，其主要物理性能見表

）砂：Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.72.8

（5）石：5～25mm連續(xù)級配碎石。

（6）減水劑：聚羧酸高性能減水劑。

3.2 加速養(yǎng)護(hù)試驗方法

依據(jù)《早期推定混凝土強度試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T 15—2021的要求，針對標(biāo)準(zhǔn)中提到的試驗方法，包括養(yǎng)護(hù)水溫度、時間和拆模等，認(rèn)真進(jìn)行了分析，見表4。通過調(diào)研天津市混凝土行業(yè)混凝土生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量控制體系，初步形成加速養(yǎng)護(hù)方法的思路，其中脫模養(yǎng)護(hù)的試件需要在成型室靜置24h±15min，成型后即刻進(jìn)行加速養(yǎng)護(hù)試驗的試件必須封閉試模。

混凝土拌合物的取樣、靜置和成型過程按照現(xiàn)行《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50080—2016執(zhí)行，與其他試驗試件留置過程保持一致，試驗員無需特殊培訓(xùn)，即可上手操作實施。養(yǎng)護(hù)時間從加水時間開始算起。

結(jié)合沸水法、80℃熱水法和55℃熱水法三種試驗方法的條件，本研究采用的方法（以下簡稱新方法），具體操作步驟為：將混凝土試件在(20±5)℃室溫下成型、抹面后以塑料布覆蓋，在成型室靜置24h±15min后脫模，這個操作過程該對組試塊完全一致。脫模后標(biāo)養(yǎng)試塊放入標(biāo)養(yǎng)室，速養(yǎng)試塊放入加速養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行試驗，養(yǎng)護(hù)箱熱水溫度80±2℃，養(yǎng)護(hù)24h±15min，取出試件在室溫(20±5)℃下靜置1h±10min使其冷卻。

新方法養(yǎng)護(hù)方式的設(shè)置有如下幾點考慮：

（1）規(guī)范要求封閉試模是防止熱水?dāng)_動未凝結(jié)混凝土表面，漏失水分?；炷劣不忾]試模過程比較繁瑣，而且脫模劑一般為油脂類，不利于加速養(yǎng)護(hù)的過程，油脂類侵入養(yǎng)護(hù)水中，還有可能造成水溫控制不力的情況，因此采用脫模后將計劃體制放入養(yǎng)護(hù)水中養(yǎng)護(hù)的方法。

（2）試驗試件拆模后，立即進(jìn)入(80±2)℃熱水中養(yǎng)護(hù)。選擇(80±2)℃熱水一是考慮節(jié)能減少能耗，保證加速養(yǎng)護(hù)的水溫，二是沸水對脫模后的混凝土試件可能會產(chǎn)生影響。該試驗方法并不適用于補償收縮和微膨脹混凝土。

（3）沸水法中使用溫度不低于98℃的Ca(OH)飽和水是為了促進(jìn)混凝土的水化，而新方法混凝土試件靜置24h后再熱水養(yǎng)護(hù)24h，混凝土加速養(yǎng)護(hù)強度已相對充分，可以不必用Ca(OH)飽和水。

（4）考慮到與其他試驗方法制備混凝土試件的制作、拆模、加速養(yǎng)護(hù)后的試壓試驗時間幾個關(guān)鍵時間點基本都在同一時間，適應(yīng)工作時間，易于操作。因此試驗試件在(80±2)℃熱水中養(yǎng)護(hù)時間仍然規(guī)定為24h± 15min。

依照新方法養(yǎng)護(hù)完成后，按《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50081—2019的規(guī)定進(jìn)行抗壓強度試驗，測得其加速養(yǎng)護(hù)強度，數(shù)據(jù)見表5。新方法加速養(yǎng)護(hù)試驗時長總計為49h±15min，可在3天之內(nèi)對試塊強度進(jìn)行推斷，對混凝土早期質(zhì)量風(fēng)險防控有重要作用。

在試驗室內(nèi)利用四種方法推測混凝土28天強度，分別建立回歸曲線和方程。以新方法為例，混凝土試件的28d強度回歸曲線見圖1，四種方法推測的方程列于表6。新方法環(huán)境誤差影響最小，是目前天津市混凝土行業(yè)內(nèi)經(jīng)過多年試驗經(jīng)驗積累普遍采用的試驗方法。

3.3 結(jié)果分析

快速養(yǎng)護(hù)關(guān)系式的相關(guān)性和準(zhǔn)確性是判斷該關(guān)系式能否用于強度預(yù)測的唯一依據(jù)，快速養(yǎng)護(hù)試驗中常用的數(shù)據(jù)處理方式為對快速養(yǎng)護(hù)強度和28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度進(jìn)行線性或冪函數(shù)的回歸擬合，線性回歸方程計算簡便，優(yōu)先選用線性回歸。用擬合回歸線的相關(guān)系數(shù) R 表征快速養(yǎng)護(hù)強度與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度間的相關(guān)性，用回歸曲線的剩余標(biāo)準(zhǔn)差S判斷快速養(yǎng)護(hù)強度對標(biāo)準(zhǔn)強度預(yù)測的準(zhǔn)確性。

本研究統(tǒng)計快速養(yǎng)護(hù)試驗記錄共3946條，從2021年1月至2023年12月的2569對組數(shù)據(jù)中篩選出相同強度等級、對組數(shù)不小于30的數(shù)據(jù)，一般集中在C20～C50混凝土，其中C20混凝土112對組、C25混凝土239對組、C30混凝土1348對組、C35混凝土549對組、C40混凝土204對組、C45混凝土67對組、C50混凝土50對組。以上強度等級基本涵蓋了天津市混凝土行業(yè)結(jié)構(gòu)主體設(shè)計使用的混凝土強度等級，將以上數(shù)據(jù)組成的加速養(yǎng)護(hù)強度和28天標(biāo)養(yǎng)強度對比，進(jìn)行分析研究。

通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，擬合方程為f_cu=a+b_cu

_cu是快速養(yǎng)護(hù)強度，得到各個等級線性擬合方程式，見表7。按回歸方法建立強度關(guān)系式時，其相關(guān)系數(shù)不小于0.90，關(guān)系式的剩余標(biāo)準(zhǔn)差不大于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d強度平均值的12%，均滿足《早期推定混凝土強度試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T 15—2021的要求，可用于混凝土28d 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度的推定。

結(jié)論

關(guān)于混凝土強度關(guān)系式的建立與強度推定，標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 15—2021條文說明因水泥品種、粗細(xì)骨料品種、礦物摻合料的品種和摻量以及外加劑的品種等均影響混凝土強度的增長速度，所以應(yīng)采用與工程相同的原材料建立強度關(guān)系式，當(dāng)任何一種原材料發(fā)生變化時需重新擬合推斷曲線；并且當(dāng)混凝土配合比不同時，其強度發(fā)展情況也有影響，不建議建立行業(yè)統(tǒng)一的混凝土強度關(guān)系式，而各企業(yè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)自己的原材料和配合比情況建立自己的混凝土強度推斷體系。

本研究設(shè)計的快速養(yǎng)護(hù)試驗方法，相比標(biāo)準(zhǔn)中的三種混凝土加速養(yǎng)護(hù)法，操作簡便、時間適宜，養(yǎng)護(hù)環(huán)境影響因素最?。幌啾仍琮g期法（3d或7d)，該方法又能在更快的時間內(nèi)對設(shè)計配合比進(jìn)行一個力學(xué)性能的評估。該方法混凝土強度發(fā)展較充分，更能反映混凝土28d強度增長情況，因此相比而言，更接近于混凝土標(biāo)養(yǎng)28d強度。

對于混凝土生產(chǎn)企業(yè)而言，針對目前推廣應(yīng)用的裝配式廠房建筑工程施工，結(jié)合混凝土強度的早期推定與質(zhì)量控制圖同時使用，可快速科學(xué)預(yù)測實體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，推進(jìn)工程工期。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚建湘．沸水法加速養(yǎng)護(hù)推定混凝土強度的應(yīng)用[J].商品混凝土，2017(3):57-58．

[2] 蔣德穩(wěn)，田安國，胡杰，等．應(yīng)用微波蒸壓技術(shù)的混凝土強度快速測定方法[J]．混凝土，2015,9．

[3] 曹日輝，郭偉，費洗非．砂漿早期強度與混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度的相關(guān)性研究[J]．廣東建材，2019,35 (01): 14-16．

[4] 羅昕旻，費洗非，郭偉，等混凝土快速養(yǎng)護(hù)強度與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強度的相關(guān)性研究[J]廣東建材，2019,35 (08): 9-11

供稿人：孫志偉

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS

《預(yù)拌混凝土使用說明書》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團(tuán)標(biāo)

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【期刊著作】

《新技術(shù)在混凝土中的應(yīng)用》圖書

《常見預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書

《預(yù)拌混凝土企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化試驗室建設(shè)指南》圖書

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中心每年參與多個混凝土技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)項目，包括雄安新區(qū)混凝土項目咨詢、河北省多個高速公路高性能混凝土技術(shù)咨詢、固廢基膠凝材料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)和制備技術(shù)，以及數(shù)十個混凝土企業(yè)的技術(shù)服務(wù)工作。開展預(yù)拌混凝土綠色產(chǎn)品認(rèn)證和科技成果評價工作。

咨詢電話：孫繼成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915

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