混凝土的成熟度是英国工程师苏尔在1951年提出的概念,他认为混凝土的组成的成份一定时,混凝土强度的增长可以由养护的温度和时间乘积确定。不论温度和时间怎样组合,只要乘积相等,混凝土的强度大致相同。这个概念提出以后,许多国家的工程师都进行了大量研究,提出了许多公式,比较公认的是瑞典工程师毕哥斯托姆根据一系列试验结果提出的公式。
公式是M=Σ(t+15)at
M----成熟度,t----混凝土养护温度,at----温度为t的持续时间
这个公式在数学上,严格讲是一个近似公式,我们暂不讨论,重点强调一点,成熟度是温度和时间的乘积是一个假设。
发源于西方的现代科学,有两个根基:一个是假设,另一个是实验。混凝土成熟度也是建立假设基础之上的。这个假设的前提是在混凝土凝结过程中,水泥的水化反应是放热化学反应。这个假设是我们的直观经验的结果,是比较容易接受的。建立这个理论概念以后,有什么用途呢?
我们都知道冬期施工混凝土的要进行养护测温,养护测温的用途有三个:一是观测混凝土养护温度防止混凝土受冻,二是控制拆模时混凝土内外温差不超过25℃,三是用于计算混凝土的成熟度。混凝土成熟度计算主要是为了控制混凝土拆模时间。冬期施工我们采用大模板贴聚苯板自保温,综合蓄热法养护混凝土。混凝土达到受冻临界强度后,才能够受冻。也就是讲混凝土达到一定强度以后,才可以拆模。拆模时间的控制在施工中是至关重要的。
混凝土的强度增长情况可以用同条件养护的混凝土试块试压确定。但是,我们不可能留置大量的试块,压一组试块强度不够,再等一段时间,再压一组试块。
实际,我们施工的时候只留置一组同条件养护用于确定拆模强度的混凝土试块。我们通过混凝土养护的测温,把养护温度和养护时间相乘,计算混凝土的成熟度,成熟度达到后,我们再压同条件养护试块加以验证。在一定程度上讲,混凝土的测温和成熟度的计算都是近似值,存在一定的误差。但是,简便易行。逐渐被认可,并有许多国家纳入施工规范。
华北地区比较普遍采用等效期龄法。我们的具体操作也算等效期龄法,因为我们现在采用泵送混凝土,搀加的外加剂比较多,规范提供的一些数据,建立在普通混凝土之上,计算泵送混凝土误差较大,所以我们的实际操作和规范有所不同,这里我们简单地对规范的做法做一下介绍:
因为成熟度一样混凝土的强度相同。规范提供方法先做5组标准养护试块,试验确定试块强度,5组试块分别为1天、2天、3天、7天、28天的强度。回归分析得出一条近似曲线。成熟度是养护时间和温度的乘积,标准养护试块的成熟度是已知的。然后,我们把现场的养护测温计算的成熟度,换算出等效期龄和它对比,就可以在曲线上找出现场养护混凝土的大致强度。
实际我们操作的时候,主要为了控制拆模时间,保证混凝土受冻临界强度。又加上控制挂架提升墙体的强度。我们有了1天、2天、3天的同条件试块值,我们有现场的测温资料,我们可以通过图解法作出对应成熟度的强度曲线,在图上找出受冻临界强度对应的成熟度。在施工期间,天气突变,压1天同条件试块强度没有达到受冻临界强度,我们也没有必要再压第二组试块。通过测温和成熟度计算也能够得出受冻临界强度,控制拆模时间。
这样,我们拆模强度控制是双控制,保证拆模时混凝土达到受冻临界强度。该方法通过同条件对比,不需要高深数学知识,做法是简单易行,一般的具备初中文化知识的工人就可以掌握。所以,北京市的现场施工普遍采用这种方法。