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培训材料2—《普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2011_图文

《普通混凝土配合比设计规程》
(JGJ55-2011)

解析与研讨

关于发布行业标准《普通混凝土配合比设计规程》的公告 第 991 号 现批准《普通混凝土配合比设计规程》为行业标准, 编号为JGJ 55-2011,自2011年12月1日起实施。其中第6.2.5 条为强制性条文,必须严格执行。原行业标准《普通混凝 土配合比设计规程》JGJ 55-2000同时废止。 本规程由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版 社出版发行。 中华人民共和国住房和城乡建设部 2011年4月22日

标准修订背景
混凝土作为一种用量最大范围最广的建 筑结构材料,已经获得广泛的应用和发 展,各种混凝土技术也得到了空前的发展。 混凝土技术正在向着提高强度、耐久性、 工作性和节省资源、能源的绿色高性能混 凝土方向发展,混凝土标准规范是对这种 技术进步和发展的集中体现。

标准修订背景
《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)及之 前几版,对我国混凝土工程做出了重要贡献。但是该标准 始终没有解决一个关键问题:即按照混凝土耐久性要求来 设计混凝土配合比。 当前混凝土耐久性问题已经成为全球土木工程界公认 的首要问题,很多工程的破坏和失效,不是由于混凝土强 度不够,而是由于混凝土在各种严酷环境下因耐久性不足 而引起的破坏,因此,以往只根据水灰比定则按照强度要 求进行的混凝土配合比设计 ,使得实际工程的混凝土难以 求进行的混凝土 满足耐久性和长期性能要求,有些工程在验收时为优质工 程,但使用几年以后就出现各种问题,甚至报废失效。 只有将按照强度设计混凝土配合比和按照耐久性要求 设计配合比有机结合起来,才能真正实现建设工程的可持 续发展。

标准修订的主要内容
1、与2000年以后颁布的相关标准规范进行了协调; 2、增加并突出了混凝土耐久性的规定; 3、修订了普通混凝土试配强度的计算公式和强度标准差; 4、修订了混凝土水胶比计算公式中的胶砂强度取值以及回归 系数αa和αb; 5、增加了高强混凝土试配强度的计算公式; 6、增加了高强混凝土水胶比、胶凝材料用量和砂率推荐表

目 次
1 总则 2 术语、符号 2.1 术语 2.2 符号 3 基本规定 4 混凝土配制强度的确定 5 混凝土配合比计算 5.1水胶比 5.2用水量和外加剂用量 5.3胶凝材料、矿物掺合料和水泥用量 5.4砂率 5.5粗、细骨料用量 6混凝土配合比的试配、调整和确定 6.1试配 6.2配合比的调整与确定 7有特殊要求的混凝土配合比设计 7.1抗渗混凝土 7.2抗冻混凝土 7.3高强混凝土 7.4泵送混凝土 7.5大体积混凝土

1 总则
1.0.1 为规范普通混凝土配合比设计方法,满足设计和 施工要求,保证混凝土工程质量,并且达到经济合 理,制定本规程。 1.0.2 本规程适用于工业与民用建筑及一般构筑物所采 用的普通混凝土配合比设计。 1.0.3 普通混凝土配合比设计除应符合本规程的规定 外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
(本标准是关于普通混凝土配合比设计的具体方法,是混凝 土生产、施工的关键环节之一。它对保证混凝土工程质量和 节约资源具有重要意义。)

2 术语、符号
2.1.1 普通混凝土 ordinary concrete 干表观密度为 2000~2800kg/m3的水泥混凝土。 2.1.2 干硬性混凝土 stiff concrete 拌合物坍落度小于10mm且须用维勃时间(s)表示其稠度的 混凝土。 (用维勃时间(s)可以合理表示坍落度很小甚至为零的混凝 土拌合物稠度, GB50164-2011《混凝土质量控制标准》规 定,维勃时间等级划分应符合表2.1.2的规定。 )

2 术语、符号
2.1.3 塑性混凝土 plastic concrete 拌合物坍落度为10mm~90mm的混凝土。 2.1.4 流动性混凝土 pasty concrete 拌合物坍落度为100mm~150mm的混凝土。 2.1.5 大流动性混凝土 flowing concrete 拌合物坍落度不小于160mm的混凝土。 (用坍落度可以合理表示具有塑性或流动性混凝土拌合物稠度, GB50164-2011《混凝土质量控制标准》规定,坍落度等级划分应符合 表2.1.3~2.1.5的规定。 )

2 术语、符号
2.1.6 抗渗混凝土 impermeable concrete 抗渗等级不低于P6的混凝土。 2.1.7 抗冻混凝土 frost-resistant concrete 抗冻等级不低于F50的混凝土。 2.1.8 高强混凝土 high-strength concrete 强度等级不小于C60的混凝土。 2.1.9 泵送混凝土 pumped concrete 可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇筑的混 凝土。 2.1.10 大体积混凝土 mass concrete 体积较大的、可能由胶凝材料水化热引起的温度应 力导致有害裂缝的结构混凝土。(未注明尺寸)

2 术语、符号
2.1.11 胶凝材料 binder 混凝土中水泥和矿物掺合料的总称。 2.1.12 胶凝材料用量 binder content 混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和。 (胶凝材料、胶凝材料用量的术语和定义在混凝土工程 技术领域已被普遍接受。 ) 2.1.13 水胶比 water-binder ratio 混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。 (国内外已经普遍采用水胶比取代水灰比。 ) 2.1.14 矿物掺合料掺量 percentage of mineral admixture 矿物掺合料用量占胶凝材料用量的质量百分比。 2.1.15 外加剂掺量percentage of chemical admixture 外加剂用量相对于胶凝材料用量的质量百分比。

3 基本规定
3.0.1 混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度及其它力学性能、拌合物性 能、长期性能和耐久性能的设计要求。混凝土拌合物性能、力学性能、 长期性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准 《普通混凝土 拌合物性能试验方法标准》GB/T50080、《普通混凝土力学性能试验方 法标准》GB/T50081和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 》 GB/T50082的规定。
(强调混凝土配合比设计应满足耐久性能要求这是本次标准修订的重点之一。 )

3.0.2 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料;配合比设计所采用 的细骨料含水率应小于0.5%,粗骨料含水率应小于0.2%。 3.0.3 混凝土的最大水胶比应符合《混凝土结构设计规范》GB50010的规定。
(控制最大水胶比是保证混凝土耐久性的重要手段,而水胶比又是混凝土配合比设 计的首要参数。 )

3.0.4 除配制C15及其以下强度等级的混凝土外,混凝土的最小胶凝材料用 量应符合表3.0.4的规定。(在控制最大水胶比条件下,表 3.0.4中最小胶 凝材料用量是满足混凝土施工性能和掺加矿物掺合料后满足混凝土耐久 性能的胶凝材料用量下限。)

关于最大水胶比和最小胶凝材料的规定:
原标准规定

关于最大水胶比和最小胶凝材料的规定:
新标准对于最大水胶比的规定(GB50010-2010)

关于最大水胶比和最小胶凝材料的规定:
新标准对于最小胶凝材料的规定

3 基本规定
3.0.5 矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。采用硅 酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时,钢筋混凝土中矿物掺合料 最大掺量宜符合表3.0.5-1的规定;预应力钢筋混凝土中矿 物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-2的规定。对基础大体积 混凝土,粉煤灰、粒化高炉矿渣和复合掺合料可增加5%。 采用掺量大于30%的C类粉煤灰的混凝土应以实际使用的 水泥和粉煤灰掺量进行安定性检验。 (规定矿物掺合料最大掺量主要是为了保证混凝土耐久性能。 矿物掺合料在混凝土中的实际掺量是通过试验确定的,在 本规程配合比调整和确定步骤中规定了耐久性试验验证, 以确保满足工程设计提出的混凝土耐久性要求。当采用超 出表3.0.5-1和表3.0.5-2给出的矿物掺合料最大掺量时,全然 否定不妥,通过对混凝土性能进行全面试验论证,证明结 构混凝土安全性和耐久性可以满足设计要求后,还是能够 采用的。 )

3 基本规定
3.0.6混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量 应符合表3.0.6的要求。混凝土拌合物中水溶 性氯离子含量应按照现行行业标准《水运 工程混凝土试验规程》JTJ 270中混凝土拌合 物中氯离子含量的快速测定方法进行测定。 (本规范采用测定混凝土拌合物中氯离子的 方法,与测试硬化后混凝土中氯离子的方 法相比,时间大大缩短,有利于配合比设 计和控制。)

《水运工程混凝土试验规程》JTJ 270-98中混凝土拌合物中氯离子含量 的快速测定方法

表3.0.6中氯离子含量是相对于混凝土中水泥 用量的百分比,与控制氯离子相对混凝土 中胶凝材料用量的百分比相比,偏于安全。

3 基本规定
3.0.7 长期处于潮湿或水位变动的寒冷和严寒环境、 以及盐冻环境的混凝土应掺用引气剂。引气剂掺 量应根据混凝土含气量要求经试验确定;掺用引 气剂的混凝土最小含气量应符合表3.0.7的规定, 最大不宜超过7.0%。 (掺加引气剂可切断毛细孔,减小因水分迁移而造 成的压力,可以明显提高混凝土的抗冻性能。引 气剂掺量要适当,引气量太少作用不够,引气量 太多混凝土强度损失较大。 )

3 基本规定
3.0.8对于有预防混凝土碱骨料反应设计要求的工程,宜掺用 适量粉煤灰或其他矿物掺合料,混凝土中最大碱含量不应 大于3.0kg/m3;对于矿物掺合料碱含量,粉煤灰碱含量可 取实测值的1/6,粒化高炉矿渣粉碱含量可取实测值的1/2。 (将混凝土中碱含量控制在3.0kg/m3以内,并掺加适量量粉 煤灰和粒化高炉矿渣粉等矿物掺合料,对预防混凝土碱骨 料反应具有重要意义。混凝土中碱含量是测定的混凝土各 原材料碱含量计算之和,而实测的粉煤灰和粒化高炉矿渣 粉等矿物掺合料碱含量并不是参与碱骨料反应的有效碱含 量,对于矿物掺合料中有效碱含量,粉煤灰碱含量取实测 值的1/6,粒化高炉矿渣粉碱含量取实测值的1/2,已经被 混凝土工程界采纳。)

4 混凝土配制强度的确定

4 混凝土配制强度的确定
混凝土配制强度对生产施工的混凝土强 度应具有充分的保证率。对于强度等级小 于C60的混凝土,实践证明传统的计算公式 是合理的,因此仍然沿用传统的计算公 式;对于强度等级不小于C60的混凝土,传 统的计算公式已经不能满足要求,修订后 采用公式4.0.1-2,这个公式早已经在《公路 桥涵施工技术规范》JTJ041中体现,并在公 路桥涵和建筑工程等实际工程中得到检验。

《公路桥涵施工技术规范》JTJ0412000对于高强混凝土的配制强度公式

4 混凝土配制强度的确定

原标准对于标准差的规定

《混凝土结构工程施工及验收规范》 GB50204-1992对于标准差的规定

按照实际生产技术水平和大量调研,适 当调高了按公式4.0.2计算的强度标准差取 值,并给出表4.0.2的强度标准差取值,这些 取值与目前实际控制水平的标准差比较, 是偏于安全的,也与国际上提高安全性的 总体趋势是一致的。

5 混凝土配合比计算

5 混凝土配合比计算

5 混凝土配合比计算

5 混凝土配合比计算

原标准对于水灰比的计算公式

原标准对于回归系数的规定

为了使混凝土水胶比计算公式更符合实 际情况以及普遍掺加粉煤灰和粒化高炉矿 渣粉等矿物掺合料的技术发展情况,在试 验验证的基础上,对0.30~0.68水胶比范围, 采用掺加矿物掺合料的胶凝材料胶砂强度 和相应的混凝土强度进行回归分析,调整 了表5.1.2的回归系数,并经过试验验证,给 出了表的5.1.1-3粉煤灰影响系数γf和粒化高 炉矿渣粉影响系数γs。表5.1.1-4中水泥强度 富余系数是在全国范围内调研的基础上给 出的。

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试验覆盖全国代表性的主要地区和城市,参加试 验的单位有:中国建筑科学研究院、北京建工集 团有限责任公司、中国建筑材料科学研究总院、 中建商品混凝土公司、重庆市建筑科学研究院、 辽宁省建设科学研究院、贵州中建建筑科研设计 院、云南建工混凝土有限公司、上海嘉华混凝土 有限公司、甘肃土木工程科学研究院、广东省建 筑科学研究院、宁波金鑫商品混凝土有限公司、 深圳市富通混凝土有限公司、天津港保税区航保 商品砼供应有限公司、山西四建集团有限公司科 研所等。试验量多达上千组,试验规律性良好。

5 混凝土配合比计算

5 混凝土配合比计算

5 混凝土配合比计算
表5.2.1-1和表5.2.1-2系未掺加外加剂的干硬性 和塑性混凝土的用水量,经多年应用,证明基本 符合实际。干硬性和塑性混凝土也可以掺加外加 剂,掺加外加剂后的用水量可在表5.2.1-1和表 5.2.1-2的基础通过试验进行调整。 5.2.2条和5.2.3条具有指导性,尤其对于缺乏 经验和试验资料者更为重要。在实际工作中,有 经验的专业技术人员通常将满足混凝土性能和节 约成本作为目标,结合经验并经试验来确定流动 性或大流动性混凝土的外加剂用量和用水量。

5 混凝土配合比计算

5 混凝土配合比计算
水胶比、用水量和矿物掺合料掺量确 定后,胶凝材料、矿物掺合料和水泥的用 量就可以通过计算得出,其中,计算矿物 掺合料用量的采用的矿物掺合料掺量是在 计算水胶比过程中选用不同掺量经过比较 后确定的。计算得出的胶凝材料、矿物掺 合料和水泥的用量还要在试配过程中调整 验证。

5 混凝土配合比计算

5 混凝土配合比计算

5 混凝土配合比计算
本条对砂率的取值具有指导性,经实 际应用,证明基本符合实际。在实际工作 中,也可以根据经验和历史资料初选砂率。 砂率对混凝土拌合物性能影响较大,可调 整范围略宽,也关系到材料成本,因此, 按本条选取的砂率仅是初步的,需要在试 配过程中调整后确定合理的砂率。

5 混凝土配合比计算

5 混凝土配合比计算
在实际工程中,混凝土配合比设计通 常采用质量法。混凝土配合比设计也允许 采用体积法,可视具体技术需要选用。与 质量法比较,体积法需要测定水泥和矿物 掺合料的密度以及骨料的表观密度等,对 技术条件要求略高。

6 混凝土配合比的试配、调整与确定

6 混凝土配合比的试配、调整与确定

6 混凝土配合比的试配、调整与确定

6 混凝土配合比的试配、调整与确定
通过绘制强度和胶水比关系图,按线性 比例关系,采用略大于配制强度的强度对 应的胶水比做进一步配合比调整偏于安全。 也可以直接采用前述至少3个水胶比混凝土 强度试验中一个满足配制强度的胶水比做 进一步配合比调整,虽然相对比较简明, 但有时可能强度富余较多,经济代价略多。

6 混凝土配合比的试配、调整与确定

6 混凝土配合比的试配、调整与确定

6 混凝土配合比的试配、调整与确定

6.2.5为强制性条文,在确定设计配合比 前,对混凝土氯离子含量和耐久性能的试 验验证是非常必要的,以保证混凝土质量 满足设计规定的性能要求。

7 有特殊要求的混凝土配合比设计

7 有特殊要求的混凝土配合比设计
原材料的选用和质量控制对抗渗混凝土 非常重要。大量抗渗混凝土用于地下工 程,为了提高抗渗性能和适合地下环境特 点,掺加外加剂和矿物掺合料十分有利, 也是普遍的做法,在以胶凝材料最小用量 作为控制指标的情况下,采用普通硅酸盐 水泥有利于混凝土耐久性能和质量控制。 骨料粒径太大和含泥(包括泥快)较多都 对混凝土抗渗性能不利。

7 有特殊要求的混凝土配合比设计

7 有特殊要求的混凝土配合比设计
采用较小的水胶比可提高混凝土的密 实性,从而使其有较好和抗渗性,因此, 控制最大水胶比是抗渗混凝土配合比设计 的重要法则。另外,胶凝材料和细骨料用 量太少也对混凝土抗渗性能不利。

7 有特殊要求的混凝土配合比设计

7 有特殊要求的混凝土配合比设计

7 有特殊要求的混凝土配合比设计
采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制 抗冻混凝土是一个基本做法,目前寒冷或 严寒地区一般都这样做。含泥(包括泥快) 较多和骨料坚固性差都对混凝土抗冻性能 不利。一些混凝土防冻剂中掺用氯盐,如 果采用会引起混凝土中钢筋锈蚀,导致严 重的结构混凝土耐久性问题。现行国家标 准《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119 规定含亚硝酸盐或碳酸盐的防冻剂严禁用 于预应力混凝土结构。

7 有特殊要求的混凝土配合比设计

原标准对于抗冻混凝土最大水灰比 的规定

7 有特殊要求的混凝土配合比设计
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混凝土水胶比大则密实性差,对抗冻性能 不利,因此要控制混凝土最大水胶比。 在通常水胶比情况下,混凝土中掺入过量 矿物掺合料也对混凝土抗冻性能不利。混 凝土中掺用引气剂是提高混凝土抗冻性能 最有效的方法。

7 有特殊要求的混凝土配合比设计

原标准要求

7 有特殊要求的混凝土配合比设计
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原材料的选用和质量控制对高强混凝土非常重要。 1.在水泥方面,由于高强混凝土强度高,水胶比低,所以采用硅酸盐 水泥或普通硅酸盐水泥无论是技术还是经济都比较合理:既胶砂强度 较高,适合配制高强度等级混凝土;又混合材较少,可掺加较多的矿 物掺合料来改善高强混凝土的施工性能。 2.在骨料方面,如果粗骨料粒径太大或(和)针片状颗粒含量较多, 不利于混凝土中骨料合理堆积和应力合理分布,直接影响混凝土强 度,也影响混凝土拌合物性能;细度模数为 2.6~3.0的细骨料最适用于 高强混凝土,使胶凝材料胶多的高强混凝土中总体材料颗粒级配更加 合理;骨料含泥(包括泥快)较多将明显影响高强混凝土强度。 3.在减水剂方面,目前采用具有高减水率的聚羧酸高性能减水剂配制 高强混凝土相对较多,其主要优点是减水率高,大都不低于 28%,混 凝土拌合物保塑性较好,混凝土收缩较小;在矿物掺合料方面,采用 复合掺用粒化高炉矿渣粉和粉煤灰配制高强混凝土比较普遍,对于强 度等级不低于C80的高强混凝土,复合掺用粒化高炉矿渣粉、粉煤灰 和硅灰比较合理,硅灰掺量一般为 3~8%。

7 有特殊要求的混凝土配合比设计

7 有特殊要求的混凝土配合比设计

7 有特殊要求的混凝土配合比设计
近年来,高强混凝土研究已经较多,工程应 用也逐渐增多,根据国内外研究和工程应用 的经验和成果,推荐高强混凝土配合比参数 范围对高强混凝土配合比设计具有指导意义。 ? 7.3.3 高强混凝土水胶比变化对强度影响比 一般强度等级混凝土敏感,因此,在试配的 强度试验中,三个不同配合比的水胶比间距 为0.02比较合理。(原标准规定间距为 0.02~0.03,对于普通混凝土间距为0.05)
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GB50107-2010《混凝土强度检验评定标准》
4.3.2 当采用非标准尺寸试件时,应将其抗压强度乘以尺寸 折算系数,折算成边长为150mm的标准尺寸试件抗压强度。 尺寸折算系数按下列规定采用: 1 当混凝土强度等级低于C60时,对边长为100mm的立方体 试件取0.95,对边长为200mm的立方体试件取1.05。 2 当混凝土强度等级不低于C60时,宜采用标准尺寸试件; 使用非标准尺寸试件时,尺寸折算系数应由试验确定,其 试件数量不应少于30个对组。

GB50107-2010《混凝土强度检验评定标准》


原标准规定对边长为100mm的立方体试件,不论强度等级大小统 一取0.95的折算系数。大量试验证明, 当混凝土强度等级≥60时, 取0.95的折算系数是偏大的。 新标准对于强度等级≥60时,采用边长为100mm的立方体试件没 有给出具体的折算系数取值,给强度的评定又带来了不便操作的问 题。 引用《高强混凝土结构技术规程》中关于混凝土立方体抗压强 度折算系数κ的建议:




?cu,10 (N/㎜2)

≦55 0.95

56~65 0.94

66~75 0.93

76~85 0.92

86~95 0.91

﹥96 0.90

k

7 有特殊要求的混凝土配合比设计
?

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸 盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥配制的混凝土 的拌合物性能比较稳定,易于泵送。良好 的骨料颗粒粒型和级配有利于配制泵送性 能良好混凝土。在混凝土中掺用泵送剂或 减水剂以及粉煤灰,并调整其掺用量,是 配制泵送混凝土的基本方法。

7 有特殊要求的混凝土配合比设计
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7.4.2 如果胶凝材料用量太少,水胶比大则浆体太 稀,黏度不足,混凝土容易离析,水胶比小则浆 体不足,混凝土中骨料量相对过多,这些都不利 于混凝土的泵送。工程中泵送混凝土的砂率通常 控制在35%~45%。 7.4.3 泵送混凝土出机到泵送时间段内的坍落度经 时损失值可以通过调整外加剂进行控制,通常坍 落度经时损失控制在30 mm/h以内比较好。

7 有特殊要求的混凝土配合比设计

7 有特殊要求的混凝土配合比设计

7 有特殊要求的混凝土配合比设计
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7.5.1 采用低水化热的胶凝材料,有利于限制大体 积混凝土由温度应力引起的裂缝。粗骨料粒径太 小则限制混凝土变形作用较小。掺用缓凝型减水 剂有利于缓解温升,起到温控作用。 7.5.2 由于采用低水化热的胶凝材料有利于限制大 体积混凝土由温度应力引起的裂缝,所以大体积 混凝土中胶凝材料中往往掺用大量粉煤灰等矿物 掺合料,使混凝土强度发展较慢,设计采用混凝 土60d或90d龄期强度也是合理的。当标准养护时 间和标准试件未能两全时,维持标准试件比较合 理。

原标准规定

7 有特殊要求的混凝土配合比设计
?

水胶比大,用水量多对限制裂缝不利。混 凝土中粗骨料较多有利于限制胶凝材料硬 化体的变形作用。减少胶凝材料中的水泥 用量目的是降低水化热,因为水泥水化热 相对较高。


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