新版混凝土配合比设计规程应用中的若干要点.pdf

2 0 1 2年第 1 0期 1 0月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUC 201 2 NO 1 0 Oc t o b e r 新版混凝土配合 比设计规程应用 中 的若干要点 冯 建 ( 河南 中铁隧道集团有限公司工程试验 中心 ， 洛阳 4 7 1 0 0 9 ) 摘要 ： 对新版 j G J 5 5 2 0 1 1 普通混凝 土配合 比设计规程 中的一些重要 的修订 内容进行 了阐述 ， 并提 出了在 配 合 比设计过程 中应考虑 和控制 的要点。对于单位体积 混凝 土中胶凝材料 用量 最大限量 、 矿物掺合料的掺入 比例 以及 大体积混凝土的防裂问题提 出了 自己的观点 。 关键 词： 配合比 ； 设计规程 ； 耐久性 ； 水胶 比； 胶 凝材料 Ab s t r a c t ： S o m e i m p o r t a n t r e v i s i o n c o n t e n t s o f t h e n e w e d i t i o n J G J 5 5 2 0 1 1( S p e c i fi c a t i o n f o r mi x p r o p o r t i o n d e s i g n o f o r d i n a r y c o n c r e t e ) a r e d i s c u s s e d ， a n d c o n t r o l p o i n t s d u ri n g t h e m i x p r o p o r t i o n d e s i g n a r e p u t f o r w a r d M e a n w h i l e ， s o me v i e w s a b o u t t h e ma x i mu m c o n t e n t s o f c e me n t i t i o u s ma t e ria l s for p e r v o l u me o f c o n c r e t e ，r a t i o o f mi n e r a l a d mi x t u r e a n d c r a c k i n g p r o b l e m o f ma s s c o n c r e t e a r e p r e s e n t e d Ke y wo r d s ：Mi x p r o p o rti o n ； De s i g n s p e c i fi c a t i o n ； D u r a b i l i t y ； W a t e r - b i n d e r r a t i o ； C e me n t i t i o u s ma t e ri a l s 中图分类号 ： T U 5 2 B 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 o o O 一 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 1 0 3 6 0 4 0前 言 近 2 O年来 ，随着耐久性混凝土在我国的广泛 应用 ，与混凝土相关的设计 和施工标准不断推出。 自2 0 1 1年 1 2月 1 I 3 起 ， 新 版 J G J 5 5 2 0 1 1 普通 混凝土配合 比设计规程 ( 以下简称新版 ) 开始正式 实施 ， 原 标 准 J G J 5 5 2 0 0 0 ( 以下 简称 旧版 ) 同时被 废止。本文对新版标准的一些重要修订内容进行了 阐述 ， 并提出了自己的观点。 1 主要 修订 内容 与旧版相比， 新版标准主要的修订内容有E l - 2 ： ( 1 )增加了混凝土耐久性 的规定 ， 包括最大水 胶 比、 最小胶凝材料用 量限值 、 矿物掺合料 的最大 掺量 、 混凝土中氯离子含量 、 碱含量 、 混凝土含气量 范围等。并规定 ， 对耐久性有设计要求 的混凝土应 进 行相 关耐久 性试 验验 证 。 ( 2 )修订 了配制强度计算公式 ， 由原来单一的 公式修改为 2种情况下( 以混凝土强度等级 C 6 0为 分 界线 ) 不 同的计算 公式 。 ( 3 ) 新提出了胶凝材料胶砂强度的概念及其计 算公式 ( 也可以通过试验实测) ， 将原来 的核心指标 水 灰 比改为水 胶 比。 ( 4 )对原水灰 比计算公式 ( 鲍罗米公式 ) 中的 2 个 回归系数作了修改。 以上修改 ， 对混凝土配合 比设计计算过程及结 一 36一 果均会产生很大影响， 对试验工作者来说尤其应加 强学习 ， 适应新版标准 ， 以免出现技术差错 。 2 耐 久性 混凝 土配合 比设计 控 制要点 因为在整个土建领域已经将混凝土耐久性作 为基本要求 ， 因此 ， 尽管新版标准的名称仍然是“ 普 通” 混凝土 ， 但实际上基本 以“ 耐久性” 混凝土看待 ， 在设计参数的选择时始终把满足耐久性要求 作为 考虑的重点。 按新版标准进行配合比设计计算 的核心原则 ， 依然是根据对混凝土的强度要求 ， 首先计算确定水 胶 比， 同时以耐久性指标( 如电通量 、 抗冻等级等指 标) 进行验证。这里， 配合比中最为关键的指标由原 来的水 灰比改为水胶 比。在具体进行 配合 比设 计 时 ， 控制要点如下。 2 1 混凝 土配 制强 度计算 混凝土配制强度的计算公式 ，在新版标准 中， 考虑 了 以下 2种 情况 。 ( 1 )当混凝土设计 强度等级小于 C 6 0时 ， 按 下 式确定 ： + 1 6 4 5 0 - ( 2 )当混凝土设计强度等级不小于 C 6 0时 ， 按 下 式确 定 ： 丘。 1 1 出 式 中， 和 分别代表配制强度和设计强度 冯 建 新版混凝土配合比设计规程应用中的若干要点 等级 ； 为混凝土强度标准差。 而在旧版标准 中， 只考虑了上述第一种情况。 2 2 水 胶 比计 算 水胶 比计算公式在新版标 准中发生 了很大的 改变 ， 尽管形式上变化不大 ， 但原来是计算水灰 比， 现改为计算水胶 比。与之对应的， 提出了“ 胶凝材料 2 8 d胶砂强度” 的概念 ， 以符号 ” 表示 ， 可通过 以 下 2种途 径来 确定 。 ( 1 )通过试验实测得到。即按照拟定比例在进 行水泥胶砂强度试验时掺入矿物掺合料 ， 经标准成 型 、 养护等环节后 ， 进行抗压试验 ， 从而得到结果。 ( 2 ) 通过计算得到。即在 已知水泥胶砂强度的 情况下 ， 根据拟掺 矿物掺合料 的种类和掺量 ， 按下 式 计算 ： b j c e 式中， 为水泥 的 2 8 d实测强度值( 该值可实 测 ，或 由水泥强度等级值乘 以富裕 系数而得到 ， 富 裕 系数可按实际统计资料或新版标准中的表 5 1 4 确定 ) ， r 和 分别为粉煤灰和矿渣粉 的影响系数 ， 可按 表 1 选 用 。 表 1 粉煤灰和矿渣粉影响系数 注： 采用 I级 、 级粉煤灰宜取上 限值 ； 采用 $ 7 5 级粒化高炉矿渣粉宜取下 限值 ，采 用 $ 9 5 级 粒 化高炉矿渣粉宜取上限值 ，采用 S 1 0 5级粒化高 炉矿 渣粉 可取上限值 加 O 0 5 ； 当超出表中的掺量 时 ，粉煤灰 和粒化高 炉矿 渣粉 影响 系数应经试验确定 。 当混凝土强度等级小于 C 6 0时， 混凝土水胶 比 宜按下式计算 ： W B： _ L _ ， m D +O t B 仅 b j b 必 须 注意 ， 与 旧版 标 准相 比 ， 新 版 标 准 对 该 公 式中的 2个 回归系数 。 和 ( 常数 ) 也进行了修改 ， 对 比内容见 表 2 。 2 3 混凝 土单位 体 积胶凝材 料 用量 新版标准中规定 了各种情况下单位体积混凝 土中胶凝材料 的最小用量 ( 见表 3 ) ， 却没有规定最 大用 量 。从 耐久 性 混凝 土 的角 度考 虑 ， 为 了防 止开 表 2新 、 旧版标准 回归系数对照表 裂 、 碱骨料反应 以及化学腐蚀 等 ， 笔者认为必须对 混凝 土中胶凝材料的最大用量有所 限制 。在 2 0 1 0 年颁布的铁路行业标准 T B 1 0 0 0 5 -2 0 1 0 ( 铁路混凝 土结构耐久性设计规范 中， 对最大用量是有明确 规定的口 ， 且必须遵照执行 ， 见表 4 。在 目前新型高 效减水剂性能大幅度提高的情况下 ， 该胶凝材料最 大用量进行限值是切合实际的。 表 3 新 版 标 准 中 昆凝 土 最 小 胶 凝 材 料 用 量 k g m 表 4 铁路混凝 土胶凝 材料最大用量 限值 k g m 混凝土强度等级 成型方式 振动成型 自密实成型 2 4 矿物掺合料的掺加比例 新 版标准 中规定 了不 同情况下矿物掺合料 的 最 大掺 量 ， 见 表 5 、 表 6 。 表 5 钢筋混凝 土中矿物掺合料最大掺量 2 5 化学成分总含量 的验算 配合 比设计计算完成后 ， 还必须对混凝土 中水 溶性氯离子含量进行验算 ， 其最大含量不得超过表 7的规定 。一旦超过 ， 必须对配合 比进行调整 ， 重新 设计并验算 。 一 3 7 2 0 1 2年第 1 0期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 8期 表 6预应力混凝 土中矿物掺合料最大掺量 注 ：新版标准关 于矿物掺合 料的最大掺 量表 中还 包含钢渣 粉 、 磷渣粉等掺合料 ， 但因实际应用较 少， 故本文未列入 。 表 7混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量 环境条件 水溶性氯离子最大含量 钢筋 预应力 素 混 凝 土 混 凝 土混 凝 土 3 有特 殊要 求的 混凝土 配合 比设计 控制 要点 3 1 抗 冻混凝 土 在原材料选择方面 ， 应选用硅酸盐水泥或普通 硅酸盐水泥 ， 不宜使用其它通用硅酸盐水泥 ； 粗 、 细 骨料应特别注意选用坚固性合格 的材料 ； 宜掺用引 气剂 。 混凝土的含气量应符合一定要求 ，如表 8所 示 。 表 8 抗 冻 混凝 土最 小 含 气 量 要 求 粗 骨 料 最 大 粒径 混凝 土最小含气量， 潮湿或水位变动的寒冷和 m m 严寒环境 盐冻 环 境 注 ： 混 凝 土 含 气 量 最 大也 不 宜超 过 7 。 3 2 高强 混凝 土 在 高 强 混凝 土试 配 过 程 中 ， 首 先 应 注 意 ， 该 混 凝土的配制强度计算公式与非高强混凝土不同 ， 本 文 2 1 节已有说明。另外 ， 还需注意以下几点。 ( 1 ) 原材料选择时 ， 质量标准要显著提高。水泥 宜选用 5 2 5级普通硅酸盐水泥( 若采用 4 2 5级水 泥 ， 则很容易出现单方水泥用量过大的不利情况 ) ； 粗骨料最大粒径不宜大于 2 5 mm，针片状含量不大 一 3 8一 于 5 ， 含 泥量 不 大 于 0 5 ； 细骨 料 宜选 用 洁 净 的 、 偏粗一些的中砂 ； 减水剂的减水率不低于 2 5 。矿 物掺合料宜选用优质的粉煤灰或矿渣粉。 ( 2 ) 配合 比设计 、 试拌、 试件成型 、 养护 、 试压等 环节均应严谨进行 ， 以免试验数据出现较大离散性 或结果偏离正常规律的情况。 ( 3 ) 抗 压强 度 结果 应 以试 件 2 8 d或 5 6 d的实 测 数据 为准 ， 尽量 不采 取早 期推定 。当必须采 用 7 d强 度数据进行推测时 ， 必须谨慎使用推测系数。对于 高强混凝土 ， 7 d强度与 2 8 d强度之 比，通 常可达到 8 5 以上 ( 混凝土强度等级越高， 该 比值也越大 ， 另 外也与矿物掺合料 的掺加 比例有关 ) ，因此推测时 建议 保守 一些 。 ( 4 ) 防止胶凝材料总量超标 。配制高强混凝土 很容易出现胶凝材料总量过高的情况。若实在因原 材料较差而超标 ， 必须重新选择原材料。 3 - 3 大体积混凝土 在原材料选择及配合 比设计时 ， 将混凝土开裂 的风险降至最低是要考虑 的重点。 ( 1 ) 在原材料选择方面 ， 应选用 中、 低热硅酸盐 水泥或低热矿渣硅酸盐水泥 ， 并宜掺用矿物掺合料 和缓 凝 型减水 剂 。 ( 2 ) 在试配时 ， 应适 当提高矿物掺合料用量 ， 尽 可能降低水泥用量。 3 4 泵 送混 凝土 对于泵送混凝土坍落度的适宜范围 ， 较普遍的 看 法是 以 1 4 0 1 8 0 mm 为宜 。随 着新 型 聚 羧 酸 系减 水剂的应用和矿物掺合料掺量的增大 ， 混凝土的粘 聚性有了较大的提 高。从 目前大量 的工程应用来 看 ， 若混凝土配制得 当， 当坍落度达到 2 0 0 mm左右 时 ，仍然可以保持很好的粘聚性而不会发生离析 ， 同时也可减少现场因担 心混凝土流动性不足 而违 规加 水 的情况发 生 。 4结论 ( 1 ) 新版标准中规定了单位体积混凝土 中胶凝 材料的最小用量 ， 却没有规定最大用量 的限值。笔 者 认 为 ， 从 混 凝 土 耐 久 性 的 角 度 考 虑 ， 为 了 防止 开 裂 、 碱骨料反应 以及化学腐蚀等 ， 都应对混凝土 中 胶凝 材料 的最 大用量 有所 限制 。因 为混凝 土开 裂与 单位水泥用量有很大关 系。碱骨料反应的重要根源 之一 ， 即 昆凝土 中的碱总含量 ， 在很大程度上是从 胶凝材料所带入的。混凝土受到化学腐蚀时 ， 介质 的腐蚀对象并不是骨料 ， 而是水泥的水化产物。这 些都表明了胶凝材料总量过大对混凝土耐久性 的 不利 。在铁路行业标准 铁路混凝土结构耐久性设 冯 建 新 版混凝 土 配合 比设计 规程 应用 中 的若 干要 点 计规范 中， 对胶凝材料最大用量是有明确规定 的 ， 在铁路工程 中是必须遵照执行 的， 建议在其它行业 的工 程 中也作 为参考 。 ( 2 ) 新版标准中规定了各种情况下矿物掺合料 的最大掺量。适量掺入矿物掺合料可以有效地提高 混凝 土的耐久性。笔者认为 ， 在实践 中可根据混凝 土结构要求和所处环境条件 ， 在不影响强度指标 和 不 突 破最 大掺 量 的前 提 下 ， 应积 极 地 掺人 各 类 质量 合 格 的矿物掺 合 料 。 ( 3 ) 为防止大体积混凝土开裂 ， 通 常在配制 时 会 采 取 综 合 措 施 ，以 期 获 得较 低 含量 的胶 凝 材 料 ( 特别是水泥用量 ) 。 配制 C 2 0 、 C 2 5等低强度等级混 凝土时 ， 可将单位水泥用量控制在 2 0 0 2 5 0 k g m 左 右 ， C 4 0以上的也尽可能控制在 3 0 0 k g m 。 以下 。水 泥的选择 同样非常重要 。除 了以上提到的应选 用 中 、低 热硅 酸盐 水 泥 或低 热 矿渣 硅 酸盐 水 泥外 ， 水 泥 的化 学成 份 对t 昆凝 土性 能 也有 很 大影 响 ， 宜 选 择 碱含量较低 ( 最好小于 0 6 ) 、 C ， A含量也较低 ( 小 于 8 ) 的水泥。此外施工中养护 、 控温等措施对防 裂也 是非 常重 要 的 。 参考文献 ： 1 】中国建筑 科学 研究 院 J G J 5 5 2 O o 0普 通混 凝土 配合 比 设计规程【 S 北京： 中国建筑工业 出版社， 2 0 0 0 2 中 国建 筑科学 研究 院 J G J 5 5 2 0 l 1普 通混 凝土 配合 比 设计规程 s 】 北 京： 中国建筑工业 出版社， 2 0 1 1 【 3 】 中 国铁 道科学 研究 院 T B 1 0 0 0 5 -2 0 1 0铁路混凝 土结构 耐久性设计规范 S J t 京： 中国铁道 出版社， 2 0 1 1 4 】 吴中伟， 廉 慧珍 高性 能混凝 土 M 】 北 京： 中国铁道 出版社 ， 1 99 9 5 王铁梦 建筑物的裂缝控制【 M 2 z ： J z 海科学技术 出 版 社 ，1 9 8 7 收 稿 日期 ： 2 0 1 2 0 8 2 4 作者简介 ： 冯建 ( 1 9 6 4 一 ) ， 男 ， 教授级 高工 。 通讯地址 ： 河南省洛 阳市陵 园东路 3号 、 联 系 电话 ： 1 8 9 3 7 9 6 6 0 1 6 四川省自贡市佳世特密封制品有限公司 本公 司是 国内最大 、 最 专业生产管道橡 胶密封 圈的厂 家之一 ， 产 品销 往全国各地并 随管道出 口东亚 、 东 南亚 、 中亚、 中东 、 欧洲 、 美国等地 ， 年生产 能力可 达 3 0 0 0吨。 本公 司拥有 目前 国内最大型 ， 最专业的生产设备 ， 技术力量雄厚 ， 检测手段齐备 ， 通过了 I S 0 9 0 0 1 ： 2 0 0 0国 际质量 管理体 系认证 ( 含设计 ) 。本 公司生产 的优质 、 高 弹管道用密封圈 ， 经国家权威 机构 检测 ， 其 寿命可达 7 9 年 ， 开创 了国内同类产 品寿命测试的先河 ， 处于国内管道用橡胶 密封圈产 品的领先地位。 主要产品 ： P C C P钢筒管用密封圈 自应力与预应力输 水管用 密封 圈 钢承 口企 口管用密封圈 F型顶管用密封 圈 滚射 机胶轮 玻璃 钢管用 密封 圈 球墨铸铁管用 密封 圈 塑料管用密封圈 截面形状 ： O形 、 楔形 、 T形 、 A形 、 K形 管道 密 封 圈 郑重承诺 ： 、 同柱帕价培、 质置更 好 ； 同柱的生产周期 、 供货更快 ； 同枉翻 产品 ， 服务更毫业。 销售热线 ： 0 8 1 3 5 8 0 4 6 6 3 5 8 0 1 9 5 0 5 8 0 31 4 9 1 3 9 8 0 2 2 3 7 1 6 1 3 0 3 8 1 0 9 6 8 5 成都公司电话 ： 1 3 8 8 1 7 0 9 5 2 1 传 真 ： 0 8 1 3 5 8 0 1 9 5 0 售后服务 ： 1 3 9 8 0 2 2 3 7 1 6 网址： h t t p ： w w w j u s t mf c a 企业邮箱： o ff ic e j u s t mf c a 地址 ： 四川省 自贡市大安 区凉高 山街黄桷湾七组 一 3 9