水工混凝土28d龄期强度控制范围确定方法探讨.pdf

第3 1 卷 第 1 0 期 2 0 1 4年 1 0月 长 江科学 院 院报 J o u r n a l o f Ya n g t z e R i v e r S c i e n t i fi c Re s e a r c h I n s ti t u t e V01 31 No 1 0 Oc t 2 0 l 4 DOI ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 5 4 8 5 2 0 1 4 1 0 0 2 5 水工混凝土 2 8 d龄期强度控制范 围确定方法探讨 郭文康 。 王述银， 兰道银 ( 长江科学院 工程质量检测中心，武汉4 3 0 0 1 0 ) 摘要： 为提高西南某大型水电站混凝土生产质量控制水平 ， 加强混凝土生产质量管理 ， 探讨了水工长龄期混凝土 2 8 d 龄期立方体抗压强度标准值及其立方体抗压强度建议控制范围的确定方法， 提出了2 8 d 龄期立方体抗压强度 标准值和建议控制范围的计算公式， 并结合工程应用实例对提出的计算确定方法进行了验证 ， 验证结果能较好地 指导水工混凝土生产质量控制。 关键词： 水工混凝土； 长龄期 ； 标准值； 控制范围； 2 8 d 龄期 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 2 文献标志码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 1 5 4 8 5 ( 2 0 1 4) l 0 0 1 5 6 0 3 1 研究背景 水工混凝土是指用于水工建筑的混凝土 ， 水工 建筑物一般体积较大 ， 相应 的混凝土块体尺寸也较 大 ， 通常称为水工大体积混凝土 。为 了避免 由于 温度的变化产生膨胀或收缩变形而产生温度应力 ， 导致大体积混凝土产生温度裂缝 ， 因此 ， 水工大体积 混凝土配合 比设计时一般采取如下方法加以控制 ： 大掺量粉煤灰、 磷 渣等掺合料 ， 最高掺量可高 达 6 0 左 右； 选用 中热、 低热或低热矿渣硅酸盐水 泥； 施工过程 中控制浇筑温度 ， 采取温控措施等。 由于大掺量粉煤灰 、 磷渣等掺合料混凝土和选 用 中热 、 低热或低热矿渣硅酸盐水泥混凝土均具有 早龄期( 2 8 d龄期之前) 强度较低 、 后期强度增长率 大的特点 ， 为了充分发挥各种材料 的特性并达到温 控防裂 的效果 ， 水工大体积混凝土大多选择 9 0 d ， 1 8 0 d甚至 3 6 5 d等长龄期作为设计龄期。 目前 ， 国 内关于水工大体积混凝土生产质量控制水平的标准 和规范主要有 ： 国家标 准 混凝土质量 控制标 准 ( G B 5 0 1 6 4 -2 0 1 1 ) 、 混凝土强度检验评定标准 ( G B T 5 0 1 0 7 -2 0 1 0 ) 和水工行业标准 水工混凝 土施工规范( D L T 5 1 4 4 2 0 0 1 ) t 4 j 。上述标准均 采用按照标准方法制作和养护的边长为 1 5 0 mm的 立方体试件 ， 用标准试验方法测得的 2 8 d龄期抗压 强度作为混凝土生产质量 控制水平的评定标准值。 因此 ， 依据上述标准或规范水工长龄期混凝土的生 产质量控制水平 仍需选用 2 8 d龄 期标准值进行评 定 ， 但 目前 国内 尚未 出台关 于水 工长龄 期混凝 土 2 8 d 龄期抗压强度标准值确定方法 ， 各工程应用过 程中 2 8 d龄期抗压强度标准值 的确定方法也不尽 相同， 为满足水工长龄期混凝土生产质量控制需要 ， 亟待探讨相关确定方法指导工程实践 。 中国西南部某 大型水 电站导流洞 工程 PL H 4 2 5 低热硅 酸盐水泥 C 3 0和 C 帅 4 0混凝 土总量 约 1 0 0万 m ， 为加强混凝土生产质量管理与控制 ， 提高 低热水泥混凝土生产水平， 依据 国内相关标准 ， 探讨 了 c 3 0和 c 4 0强度等级 2 8 d龄期抗压强度标准 值 ， 并提出了相应的2 8 d龄期强度控制指导范围。 2 探讨 内容 2 1 2 8 d龄期抗压强度标准值确定方法 由混凝土 的抗压强度随龄期增长的特性可知 ， 在水泥 、 水 、 粉煤灰 、 砂石骨料 、 外加剂等材料品种及 用量一致的情况下 ， 混凝土试件各龄期抗 压强度 的 增长规律基本相同。因此 ， 在达到一 定统计量 的条 件下 ， 按照混凝土强度增长规律推算 出的长龄期混 凝土 2 8 d龄期抗压强度推算值 ， 经适当修正后便可 作为水工长龄期混凝土 2 8 d龄期标 准值。基于上 述观点 ， 建议采用如式 ( 1 ) 计算公 式推算 水工长龄 期混凝土 2 8 d标准值。 厂 = +b 。 ( 1 ) 式中 为长龄期混凝土 2 8 d龄期立方体抗压强 度标准值( MP a ， 按照四舍五入取整数 ) 为混凝 土设计龄期立 方体抗压强度标准值 ( MP a ) ； a为混 1 凝土立方体抗压强度增长系数的倒数， 口= ， A为 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 21 6 ： 修回 日期 ： 2 0 1 4 0 30 4 资金项 目： 中央级公益性科研院所基金( c K s F 2 O 1 3 o 2 9 c L ) 作者简介： 郭文康( 1 9 8 6 一) ， 男， 瑶族， 湖南郴州人， 助理工程师， 硕士， 主要从事水工混凝土性能及原材料研究及应用， ( 电话) 0 2 7 8 2 8 2 9 7 2 9 ( 电子信箱) g u o w e n k a n g 8 6 1 6 3 c o m。 第 1 0期 郭文康 等水工混凝土 2 8 d龄期强度控制范围确定方法探讨 1 5 7 混凝 土立方体抗压强度增长 系数( 2 8 9 0强度增长 率) ， 按照同品种 混凝土 3 0组 以上统计数据 ， 去掉 异常数据， 按其平均值计算确定； b为修正系数( 若 f 一 ， 有混凝 土 配 合 比室 内研 究 试 验 资 料 ， b= ， 二 MP a ， 若无混凝土配合 比室内研究试验资料 ， 则选取 b ： 0， MP a ) ；f o 为混凝土室内配合 比研究 2 8 d龄期 立方体抗压强度平均值 ， MP a i 为混凝 土生产系统 2 8 d 龄期立方体抗压强度平均值( M P a， 3 0组以上， 去掉异常数据 ) 。 2 2 2 8 d龄期抗压强度控制范围确定方法 水工长龄期混凝土 2 8 d龄期抗压强度 的波动 直接影响其后期强度 的稳定性 ， 为加强长龄期混凝 土生产的质量控制水平 ， 指导工程应用实践 ， 本文探 讨 了确定水工长龄期混凝 土 2 8 d龄 期抗 压强度控 制范围的方法 。 A M 内维 尔 混凝 土的性能 指 出， 混凝 土试件强度分布规律满足一种典型分布正态分 布或高斯分布 ， 且其假设足 以接近真实情况。如图 1所示 ， 在 2 和 3 o - ( 为混凝 土强度统 计标准方 差) 范围 内， 即概率度系数分别为2 0 和3 0 时混凝 土抗压强度保证率可达9 7 7 和9 9 9 5 - 6 3 。 平均值 34 1 3 4 1 2 2 -1 3 6 1 3 6 、 卜 2 2 2 t r 一 I 3 0 3 0 图 1 正态分布 曲线 。 在所 示的一个标 准方差 距内的混凝土试件百分率 F i g 1 No r ma l dis t b u fi o n c u r v e( t h e p e r c e n t a g e o f c on c r e t e s p e c i me ns wi t h a s t and ar d de vi a t i o n d i s t a n c e a s s h o w n i n t h e fi g u r e ) 由此可知 ， 混凝土配合 比设计时 ， 当选择概率度 系数为3 0 计算混凝土配置强度时 ， 按照正常混凝土 生产质量控制水平 ， 基本上能够保证所有生产 的混 凝土试件强度均满 足设计强度等级要求 。因此 ， 水 工长龄期混凝土2 8 d龄期立方体抗压强度控制上 限可根据设计龄期立方体抗压强度标准值 ， 按照式 ( 2 ) 进行计算 ； 为确保 所生产的混凝 土试件均能满 足设计强度等级要求 ， 水工长龄期混凝土 2 8 d龄期 立方体抗压强度控制下 限， 可根据混凝土设计龄期 立方体抗压强度标准值， 按照式( 3 ) 进行计算， 即根 据设计龄期抗压强度标准值及其强度增长系数直接 反推计算 。 ，2 8 = ( k+3 0 - ) ， ( 2 ) f2 s = 。 ( 3 ) 式 中： 分别为建议长龄期混凝土 2 8 d龄期 立方体抗压强度控制上限和下限( M P a ， 按照四舍五 人方法取整数) 。 3 实 际 工 程 混凝 土 数 值 统 计 及 计 算 仕甲 当 口 中国西南部某大型水电站 导流洞工程c 3 0 和 C 4 0泵送混凝土总量约 1 0 0万 m ， 为控制大体积 混凝土的绝热温 升 ， 减少 温度裂缝 ， 混凝土均采用 P L H 4 2 5 低热硅酸盐水泥并掺加 I级粉煤灰 ( 掺 量为2 5 ) 。混凝土主要设计参数列于表 1 。 由于采用 P L H 4 2 5低热硅酸盐水 泥和掺粉 煤灰生产的混凝土均具有绝热温升低 、 早期强度低 后期强度增长快的特点 ， 混凝土配合 比设计 时一般 采用 9 0 ， 1 8 0 d龄期作为设计龄期。 3 1 2 8 d龄期抗压强度标准值 根据该工程现有 C 。 3 0和 C 。 。 4 0泵送混凝土抗 压强度数据资料 ， 计算其 2 8 d和 9 0 d抗压强度平均 值 、 抗压强度增长系数 A和抗压强度增长系数的倒 数 a ， 计算结果列于表 2 。 表 2 混凝土立方体抗压 强度增长 系数统计 分析 结果 Tab l e 2 Statis t i c a l an al y s i s r e s ul t s o f t he gr o wt h f a c t or o f c onc r e t eS c ompr e s s i v e s t r e ng t h 根据室 内配合 比研究试验成果计算得到修正常 数 b ， 并将计算所得 的参 数 a和 b以及 代入式 ( 1 ) 计算 2 8 d龄期混凝土立方体抗压强度标准值。 修正常数及 2 8 d龄期立方体抗压强度标准值计算 结果列于表 3 。 表 1 导流洞低热水泥混凝土配合 比设计参数 Ta b l e 1 De s i g n e d mi x p a r a m e t e r s o f l o w h e a t P o r t l a n d c e me n t c o n c r e t e o f d i v e r s i o n t u n n e l 1 5 8 长 江科 学院院报 2 0 l 4年 表3 混凝土2 8 d龄期立方体抗压强度标准值计算结果 T a b l e 3 Ca l c u l a t e d r e s u l t s o f t h e s t a n d a r d v alu e o f c o m p r ess i v e s t r e n g t h o f 2 8 d- a g e c o n c r e t e 从表 3可知 ， C 3 0和 C 帅 4 0低热硅酸盐水泥混 凝土2 8 d 龄期立方体抗压强度标准值可分别选用 2 1 MP a和 2 6 MP a 。 3 2 2 8 d龄期抗压强度控制范围 根据表 1 所列混凝土强度标准差 和表 2所列 的抗压强度增长系数 的倒数 U ， 对导流洞工程使用 的 C 帅 3 0和 C 如 4 O低热硅酸盐水泥混凝土 2 8 d龄期 立方体抗压强度控制范 围按式( 2 ) 和式 ( 3 ) 进行 了 计算。计算结果列于表 4 。 表4 混凝土2 8 d龄期立方体抗压强度控制范围计算结果 Tabl e 4 Calc ulat e d r e s ult s of t he c o nt r ol r ang e o f c o mp r ess i v e s t r e n gth o f 2 8 d a g e c o n c r e t e 强度标准值可根据混凝土强度增长系数可按照计算 式 ( 1 ) 进行计算确定 ； ( 2 )水工长龄期混凝土 2 8 d龄期立方体抗压强 度控制范 围建议根据混凝土强度标准偏差及强度增 长系数按式( 2 ) 和式 ( 3 ) 进行计算。 参考文献： 2 3 4 从表 4可知 ， 为不断提高长龄期混凝 土拌 和生 产质量控制水平 ， 保证混凝土生产系统生产 出满足 混凝土强度等级要求且质量稳定可靠 ， 建议C 3 0 和 _ J c 帅 4 0低热硅酸盐水泥混凝 土生产时混凝 土试件立 方体抗压强度控制范围可分别选择为 2 02 8 MP a 和 2 63 6 MP a 4 结 论 通过理论分析与工程应用相结合 ， 本文探讨 了 水工长龄期混凝土 2 8 d龄期立方体抗压强度标准值 和控制范围的确定方法 ， 主要结论如下 ： ( 1 )水工长龄期 混凝 土 2 8 d龄期立方体抗压 6 杨华全， 李文伟 水工混凝土研究与应用 M 北京 ： 中国水利 水电 出版社，2 0 0 5 ( Y A N G H u a q u a n ， L I W e n we i Hy d r a u l i c Co nc r e t e Re s e a r c h a n d Ap pl i c a t i o n M B e i j i n g ： C h i n a Wa t e r P o w e r P r e s s ， 2 0 0 5 ( i n C h i n e s e ) ) G B 5 0 1 6 4 -2 0 1 1 ， 混凝 土质 量控 制标 准 S 北 京 ： 中 国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 1 ( G B 5 0 1 6 4 -2 0 1 1 ， S t a n d a r d f o r Q u a l i t y C o n t r o l o f C o n c r e t e S B e i j i n g ： C h i n a A r c h i t e c t u r e B u i l d i n g P r e s s ， 2 01 1 ( i n C h i n e s e ) ) G B T 5 0 1 0 7 -2 0 1 0， 混凝土强度检验评 定标 准 S 北 京： 中国建筑工业出版社， 2 0 1 0 ( G B T 5 0 1 0 7 -2 0 1 0 ， S t a n d a r d for E v alu a t i o n o f C o n c r e t e C o mp r e s s i v e S t r e n g t h S B e i j i n g ：C h i n a A r c h i t e c t u r e B u i l d i n g P r e s s ， 2 0 1 0 ( i n C h i n e s e ) ) D L T 5 1 4 4 2 o 0 1 ， 水工混凝土施工规范 s 北京： 中 国 电力 出版 社 ，2 0 0 2 ( D L T 5 l 4 4 _2 0 0 1 ，S p e e i fi c a t i o n s f o r H y d r a u l i c C o n c r e t e C o n s t r u c t i o n S B e i j i n g ： C h i n a E l e c t r i c P o w e r P r e s s ， 2 0 0 2 ( i n C h i n e s e ) ) A M 内维尔混凝土的性能( 原著第四版) M 刘 数华 ， 冷发光， 李新宇， 等译北京： 中国建筑工业 出 版社 ， 2 0 1 1 ： 4 6 44 6 7 ( N E V I L L E A MP r o p e r t i e s o f C o n c r e t e( F o u h E d i t i o n ) M T r a n s l a t e d b y L I U S h u h u a ， L E N G F a g u a n g ， L I X i n y u ， e t a 1 B e ij i n g ：C h i n a Ar c h i t e c t u r e B u i l d i n g P r e s s ， 2 0 1 1 ： 4 6 44 6 7 ( i n C h i n e s e ) ) D L T 5 3 3 0 -2 0 0 5 ， 水工混凝土配合 比设计规程 s 北 京 ： 中 国 电力 出版 社 ，2 0 0 9 ( D L T 5 3 3 0 -2 0 0 5 ， C o d e fo r M i x D e s i g n o f Hy d r a u l i c C o n c r e t e s B e ij i n g ： Ch i n a E l e c t r i c P o w e r P r e s s ， 2 0 0 9 ( i n C h i n e s e ) ( 编辑 ： 曾小 汉) Di s c u s s i o n o n M e t h o d o f De t e r m i n i n g t h e Co n t r o l Ra n g e s o f Hy d r a u l i c Co n c r e t e S S t r e ng t h wi t h 2 8 d Ag e GUO W e n- k a n g，W ANG Sh u y i n，LAN Da o - y i n ( I n s p e c t i o n C e n t e r ，Y a n g t z e R i v e r S c i e n t i f i c R e s e a r c h I n s t i t u t e ， Wu h a n 4 3 0 0 1 0， C h i n a ) A b s t r a c t ： T o i m p r o v e t h e q u a l i t y c o n t r o l f o r t h e c o n c r e t e p r o d u c t i o n o f a l a r g e h y d r o p o w e r p r o j e c t i n s o u t h w e s t C h i n a ， w e d i s c u s s e d t h e m e t h o d o f d e t e r mi n i n g t h e s t a n d a r d v a l u e o f l o n g - a g e( 2 8 d )h y d r a u l i c c o n c r e t e S c u b i c c o rn pr e s s i v e s t r e n g t h a nd t h e r e c o mme nd a t i o n c o n t r o l r a ng e s ，a n d t he n p r o po s e d t he i r f o r mu l a s F i na l l y，we g a v e e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n e x a mp l e s t o v a l i d a t e t h e c a l c u l a t i o n me t h o d s a n d t h e r e s u l t s c o u l d be u s e d t o g u i d e t he qu a l i t y c o n t r o l o f hy d r a u l i c c o nc r e t e p r o d uc t i o n Ke y wo r d s： h y d r a u l i c c o n c r e t e；l o n g a g e；s t a n d a r d v a l u e；c o n t r o l r a n g e s；2 8 d a g e