一种桥隧混凝土构件冬期施工质量评价方法

1.本发明属于公路桥隧混凝土冬期施工技术领域，具体是涉及一种桥隧混凝土构件冬期施工质量评价方法。


背景技术：

2.冬期施工是桥梁隧道工程质量控制的重要环节。当每年冬季来临时，环境气温连续 5d低于5℃即进入冬期施工，至次年连续5d高于5℃时结束。在冬期施工过程中，构件混凝土的保温养生以及采取措施使构件不受冻害是保证工程冬期施工质量的重要内容。在《公路桥涵施工技术规范》(jtg/t 3650)中规定，混凝土强度达到临界强度之前不得受冻，规定了临界强度对于硅酸盐水泥为设计强度的50％，矿渣水泥为设计强度的40％，且无论采用何种水泥，其在混凝土强度达到5mpa之前不得受冻。
3.然而，在公路桥涵施工时，经常有越冬的工程构件或在冬期施工的工程部件存在混凝土强度达不到要求、表面受冻而剥落、碳化深度发展快等问题。为了解决这些问题，需要在养生方法、施工组织等方面进行控制，但是由于对冬期施工中混凝土构件是否满足要求并无相关规范规定，jtg/t 3650中也没有给出具体试验方法和评价方法，致使在质量控制中，对构件是否合格无法给出判定结论。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种桥隧混凝土冬期施工质量评价方法，明确给出冬期施工中混凝土受冻前后性质评价方法以及构件在冬期施工中质量评价方法。
5.技术方案：本发明所述桥隧混凝土构件冬期施工质量评价方法，包括如下两个方面：
6.i、对预用于冬期施工的混凝土的质量试验与质量评价：
7.s1、试件制作及养生；
8.以与构件所用混凝土相同的材料及配比制作若干组试件；
9.s2、确定构件所用混凝土的抗冻临界点和临界强度；
10.取多组试件分别在标准条件下养生后至规定龄期进行抗压试验，将试验结果与其在标准条件下养生至规定龄期后受冻7d再移至标准条件下养生至总龄期35d时抗压强度对比，并绘制标准条件下及受冻条件下各龄期的龄期-强度曲线，找到受冻条件下至总龄期35d龄期-抗压强度曲线变化拐点，此拐点即为临界点，此拐点对应的标准条件下养生试件的抗压强度，即为受冻临界强度；
11.s3、计算构件所用混凝土当地冬期温度变化区间内的等效系数；
12.取多组试件分别在不同养生温度、不同龄期时进行抗压试验再采用统计学中回归方法，对在恒温条件下龄期-强度公式进行回归分析，得到系数a、b以及相关
系数r，将公式变换为再将系数a、b代入变换后的公式，计算得到某一恒温w
℃
下养生试件分别达到标准条件下强度的20％～60％时的龄期d
w℃
，计算得到等效系数m＝d
20℃
/d
w℃
，按各试件等效系数平均值回归分析，即可得到最终等效系数m的回归公式；
13.式中，d
00
为混凝土刚开始形成强度时的时间，d为龄期；
14.s4、对冬期施工用混凝土的力学性能进行质量评价；
15.采用统计技术中的假设检验技术，判定混凝土达到抗冻临界强度后受冻，其力学性能是否合格；
16.ii、对浇筑完成后混凝土构件的质量试验与质量评价：
17.s5、冬期施工构件混凝土强度推算；
18.将试件在标准条件下养生至规定龄期，回归得出混凝土强度经验公式中的系数a、b，利用等效系数回归公式计算各温度下的等效系数从而得到等效龄期，再推算获得构件的混凝土强度；推算的构件14d混凝土强度应不小于标准条件下养生7d 的混凝土强度，如不满足此要求，结合构件受冻后质量评价方法进行判定；
19.s6、判断冬期施工构件混凝土浇筑后是否受冻，并对受冻构件处置；
20.将试件与构件相同条件下养生14d，再转入标准条件下养生21d，得到抗压强度 f
14d 21d
，与标准条件下养生28d得到的抗压强度f
28d
进行比较，若f
14d 21d
≥f
28d
≥fb，其中fb为构件设计强度，则判定构件未受冻；若构件受冻，在构件总龄期达60d时进行钻芯强度以及碳化深度试验，如果60d钻芯强度未达到设计强度fb，或者碳化深度大于10mm，作废弃处理。
21.本发明进一步优选地技术方案为，步骤s4中混凝土的力学性能包括混凝土抗压强度、粘结强度、抗压弹性模量和抗渗性能。
22.作为优选地，达到临界强度后受冻混凝土抗压强度是否合格的判定方法为：
23.取若干个试件放置于标准条件养生室进行养生28d进行抗压强度试验，以多个试件的抗压强度平均值作为本批试件的标准抗压强度
24.另取若干试件，先放置于标准条件养生室里养生d0 0.5d，然后移到-10℃的低温室放置7d后再转回至标准条件养生室，至总龄期为35d时进行抗压强度试验，将试验结果进行汇总，得到平均值为此处，d0为试件达到抗冻临界强度时经历的时间；
25.采用假设检验方法，原假设：备择假设：采用p值判断法进行判断，如果p值小于0.05，则拒绝原假设，接受备择假设，即表明达到受冻临界强度后受冻混凝土强度合格；如果p值大于0.05，则接受原假设，则表明配置的混凝土抗冻性能为不合格，重新进行配合比设计。
26.优选地，达到临界强度后受冻混凝土的粘结强度是否合格的判定方法为：
27.将混凝土装入试模中，制作若干个混凝土粘结强度试件，制作完成后，立即放入标准条件养生室，在标准条件养生室内养生28d进行拉拔试验，将试验结果进行汇总，拉拔试验的均值为
28.另制相同配比的混凝土粘结强度试件若干，制作完成后，立即放入标准条件养生
室，在标准条件养生室内养生d0 0.5d，然后移到-10℃的低温室放置7d后再转回至标准条件养生室，至总龄期为35d时进行拉拔试验，将试验结果进行汇总，拉拔试验的均值为
29.采用假设检验方法，原假设：备择假设：采用p值判断法进行判断，如果p值小于0.05，则拒绝原假设，接受备择假设，即表明达到受冻临界强度后受冻混凝土粘结强度合格；如果p值大于0.05，则接受原假设，则表明配置的混凝土抗冻性能为不合格，重新进行配合比设计。
30.优选地，达到临界强度后受冻混凝土的抗压弹性模量是否合格的判定方法为：
31.制作若干混凝土弹性模量试件，制作完成后，立即放入标准条件养生室，在标准条件养生室内养生28d后进行弹性模量试验，将试验结果进行汇总，弹性模量试验结果的均值为
32.另制作相同配比的混凝土弹性模量试件若干，制作完成后，立即放入标准条件养生室，在标准条件养生室内养生d0 0.5d，然后移到-10℃的低温室放置7d后再转回至标准条件养生室，至总龄期为35d时进行弹性模量试验，将试验结果进行汇总，弹性模量试验结果的均值为
33.采用假设检验方法，原假设：备择假设：采用p值判断法进行判断，如果p值小于0.05，则拒绝原假设，接受备择假设，即表明达到受冻临界强度后受冻混凝土抗压弹性模量合格；如果p值大于0.05，则接受原假设，则表明配置的混凝土抗冻性能为不合格，重新进行配合比设计。
34.优选地，达到临界强度后受冻混凝土抗渗性能是否合格的判定方法为：
35.制作混凝土弹性模量试件，制作完成后，立即放入标准条件养生室，在标准条件养生室内养生28d后进行混凝土抗渗试验确定强度等级为z；
36.制作相同配比的混凝土弹性模量试件，制作完成后，立即放入标准条件养生室，在标准条件养生室内养生d0 0.5d，然后移到-10℃的低温室放置7d后再转回至标准条件养生室，至总龄期为35d时进行混凝土抗渗试验确定抗渗等级z
′
；
37.35d养生混凝土试件抗渗等级z
′
应大于等于28d标准养生抗渗等级z；如果不满足，则配置的混凝土抗冻性能为不合格，重新进行配合比设计。
38.有益效果：本发明明确给出了冬期施工中混凝土受冻前后性质评价方法以及构件在冬期施工中质量评价方法，为冬期施工中混凝土构件的施工质量给出评判方法和评判标准，有效提高混凝土构件在冬期的施工质量。
具体实施方式
39.下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
40.实施例：本实施例中以施工某桥梁构件为例，其设计混凝土强度等级为c30(即fb＝30mpa)，在冬期施工中，验证是否满足冬期施工的要求。
41.实施例中分为两个部分，一是对混凝土质量评价，二是对浇筑后构件的质量评价。
42.一、对混凝土质量评价：
43.s1、试件制作及养生；
44.以构件所用混凝土相同材料及配比制作58组抗压强度试件，每组3只。抗压强度试件采用标准尺寸为150mm
×
150mm
×
150mm。
45.(1)混凝土受冻临界点试验用试件：
46.取11组试验试件，11组备用试件。在试验过程中，如果试验试件未出现数据异常，则11组备用试件作废，否则，采用11组备用试件替补。
47.将11组试验试件分成两个部分进行编号：第一部分为6组，编号从a～f；第二部分为5组，编号从a
′
～e
′
。
48.将11组备用试件也分成两个部分进行编号：第一部分为6组，编号从p1～p6；第二部分为5组，编号从p1′
～p5′
。
49.试件制作完成后立即放进标准条件养生室进行养生。
50.(2)等效系数试验用试件：
51.取6组试件编号为ⅰ：组内编号为
ⅰ‑
1～
ⅰ‑
6；
52.取6组试件编号为ⅱ：组内编号为
ⅱ‑
1～
ⅱ‑
6；
53.以此类推，编号为ⅲ、ⅳ、
ⅴ
、ⅵ、ⅶ。
54.试块制作结束后，按表1方法及养生期进行抗压试验。
55.表1等效系数试验方案
[0056][0057]
s2、确定构件所用混凝土的抗冻临界点和受冻临界强度；
[0058]
从成型起算，龄期为0.5d时，将a组从标准条件养生室中取出，进行抗压强度试验，取3只试件抗压强度值平均值作为结果；当3个测定值中的最大值或最小值有一个与中间值的差值超出中间值的15％时，则取中值作为强度结果；如果两个测值与中间值的差都超出中间值的15％，则取p1备用试件重新试验，直至满足要求为止。
[0059]
同时，在龄期为0.5d时，将a
′
组/p1′
组从标准条件养生室中取出，并立即放进温度为-10℃、自然湿度下的低温室内，在低温室内放置7d后，再移动入标准条件养生室进行养生，至总龄期为35d时，对a
′
组进行抗压试验，取3只试件抗压强度值平均值作为结果；当3个测定值中的最大值或最小值有一个与中间值的差值超出中间值的15％时，则取中值作为强度结果；如果两个测值与中间值的差都超出中间值的15％，则取p1′
组备用试件重新试验。
[0060]
其它龄期试件的试验与上面方法相同，分别按表2的顺序对其它组试件进行试验。
[0061]
表2各龄期试件试验安排表
[0062][0063]
将抗压强度试验结果汇总至表3和表4中，根据表3中的数据，回归画出t-s曲线。根
据表4中的数据，回归画出t
′‑s′
曲线。在t
′‑s′
曲线上找到强度拐点，并对应至t-s 曲线上，其横坐标1d即为混凝土抗冻临界点，对应的强度值5.9即为抗冻临界强度，抗冻临界强度值f0＝5.9，满足要求。
[0064]
表3标准条件下养生的抗压强度
[0065]
抗压强度测试龄期/d0.5123528抗压强度/mpa1.15.913.316.221.031.7
[0066]
表4在不同龄期受冻后最终抗压强度
[0067]
受冻时龄期/d0.51235总龄期35d抗压强度/mpa30.631.932.433.133.8
[0068]
s3、计算构件所用混凝土当地冬期温度变化区间内的等效系数；
[0069]
按s1的方法制作等效系数试件，得到的强度数据见表5，用逼近法计算得到混凝土刚开始形成强度时的时间d
00
，采用回归法计算得到系数a、b以及相关系数，见表6。f组试件在标准养生条件下养生28d，其强度为f
f28
。将公式变换为将回归得到的系数a、b以及d
00
代入到变换后的公式，得到某一恒温w℃下养生试件分别达到标准条件下强度f
f28
的20％、30％、40％、 50％和60％时的龄期d
w℃
，则d
20℃
/d
w℃
即为等效系数m，将计算数据填入表6，按平均值回归得到表达式为：m＝0.2595 0.01602t 0.000937t2。
[0070]
表5等效系数试件抗压强度汇总表
[0071][0072]
表6等效系数计算表
[0073][0074][0075]
s4、对冬期施工用混凝土的力学性能进行质量评价；
[0076]
达到受冻临界强度后受冻混凝土强度的评价：
[0077]
制作6只c30抗压强度试件放置于标准条件养生室养生28d进行抗压强度试验得到所取的6只试件抗压强度平均值
[0078]
制作18只c30抗压强度试件，先放置于标准条件养生室养生d0 0.5d，然后移到
ꢀ‑
10℃的低温室放置7d后再转回至标准条件养生室，至总龄期为35d时进行抗压强度试验。将试验结果进行汇总如表7，并设这18只试件抗压强度的均值为
[0079]
表7达到临界强度受冻后最终强度/mpa
[0080]
3334.23533.534.734.93231.832.832.633.433.73433.132.93331.632.6
[0081]
进行假设检验。原假设：备择假设：得到p＝0.033＜0.05，则拒绝原假设，而选择备择假设，即说明强度满足要求。
[0082]
达到临界强度后受冻混凝土粘结强度的评价：
[0083]
制作18只混凝土粘结强度试件，编号从s1～s
18
，制作完成后，立即放入标准条件养生室，在标准条件养生室内养生28d后进行拉拔试验。将试验结果进行汇总，见表8，并设拉拔试验的均值为
[0084]
制作18只混凝土粘结强度试件，编号从s1′
～s
18
′
，制作完成后，立即放入标准条件养生室，在标准条件养生室内养生d0 0.5d，然后移到-10℃的低温室放置7d后再转回至标准条件养生室，至总龄期为35d时进行拉拔试验。将试验结果进行汇总，见表8，并设这18只试件拉拔试验的均值为
[0085]
表8粘结强度试验结果/mpa
[0086][0087]
进行假设检验。原假设：备择假设：p值＝0.001＜0.05，则拒绝原假设，选择备择假设，即受冻条件下试件养生35d的粘结强度大于标准养生条件下养生28d的粘结强度，证明符合要求。
[0088]
达到临界强度后受冻混凝土抗压弹性模量的评价：
[0089]
制作12只混凝土弹性模量试件，在标准条件养生室内养生28d进行弹性模量试验。将试验结果进行汇总，见表9，并设弹性模量试验结果的均值为
[0090]
制作12只混凝土弹性模量试件，在标准条件养生室内养生d0 0.5d，然后移到-10℃的低温室放置7d后再转回至标准条件养生室，至总龄期为35d时进行弹性模量试验。
[0091]
将试验结果进行汇总，见表9，并设这18只试件弹性模量试验结果的均值为
[0092]
表9抗压弹性模量试验结果/
×
103mpa
[0093]
标准条件下34.335.133.836.434.832.237.335.635.936.336.936.8受冻后37.135.236.938.137.2363736.936.537.73737
[0094]
进行假设检验。原假设：备择假设：p值＝0.04＜0.05，则拒绝原假设，接受备择假设，即说明混凝土试件受冻条件下养生至35d总龄期的受压弹性模量大于
标准条件下养生28d的受压弹性模量，即混凝土满足要求。
[0095]
达到受冻临界强度后受冻混凝土抗渗等级的评价：
[0096]
制作两组抗渗试模，每组6只试件。第一组编号为z，第二组编号为z
′
。
[0097]
z组试件制作完成后，立即放入标准条件养生室，在标准条件养生室内养生28d进行混凝土抗渗试验确定强度等级为z为4级；z
′
组完成后，立即放入标准条件养生室，在标准条件养生室内养生d0 0.5d，然后移到-10℃的低温室放置7d后再转回至标准条件养生室，至总龄期为35d时进行混凝土抗渗试验确定抗渗等级z
′
为4级。满足要求。
[0098]
二、对浇筑后构件的质量评价
[0099]
s5、构件混凝土温度量测
[0100]
从构件混凝土浇筑完成后起算，每12h进行一次混凝土温度量测，直至浇筑完成后第14d为止。温度记录见表10，等效系数计算结果见表11。
[0101]
表10浇筑后，混凝土温度记录表
[0102]
从浇筑起算的时间/h01224364860728496108120132144156168温度/℃12222630423025202010101551010从浇筑起算的时间/h180192204216228240252264276288300312324336 温度/℃5583578810468108 [0103]
表11养护的时间、温度及等效系数计算表
[0104][0105]
s6、冬期施工构件混凝土强度推算；
[0106]
通过标准养生条件下试件抗压强度数据拟合拟合回归，推算构件混凝土14d抗压强度。
[0107]
在构件浇筑过程中制取6组混凝土抗压强度试件，制作完成后立即放入标准条件养生室进行养生，分别于第1d、2d、3d、4d、5d、7d各取1组进行抗压强度试验，标准条件下抗压强度数据见表12。
[0108]
表12标准条件下养生抗压强度数据
[0109]
时间/d123457强度/mpa378.812.016.117.1
[0110]
在恒定温度下混凝土龄期-强度采用经验公式表示。为回归得到参数a、b，先将公式式两边取自然对数，得到令y＝lnf，a
′
＝lna，则得到线性方程 y＝a
′
bx，将表12内数据计算回归拟合，得到a
′
＝lna＝3.035，b＝-2.004，计算得 a
＝20.807。则回归分析拟合后曲线方程为因此，强度初判合格。
[0111]
s7、判断冬期施工构件混凝土浇筑后是否受冻，并对受冻构件处置；
[0112]
制作与构件混凝土同条件养生试件和标准养生试件。在构件混凝土浇筑过程中，制作2组混凝土试件。其中1组试件制作完成后，立即转入标准条件养生室中进行养生，至28d，得抗压强度f
28d
＝32.3mpa。
[0113]
另1组试件制作完成后，与构件混凝土同条件养生14d，再转入标准条件养生室养生21d，得抗压强度f
14d 21d
＝32.8mpa。
[0114]
因为f
14d 21d
＞f
28d
＞fb＝30mpa，说明构件未受冻，且满足设计要求。
[0115]
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。