普通混凝土配合比-PPT课件.ppt
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1、普通混凝土配合比设计规程普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2011JGJ55-2011)20112011年年1212月月1 1日实施日实施11 1 总则总则1.0.11.0.1 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 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。除一些专业工程以及特殊构筑物的混凝土除一些专业工程以及特殊构筑物的混凝土1.0.3 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。22 术语、符号 2.1 2.1 术语术语2.1.1
2、普通混凝土:干表观密度为 2000kg/m32800kg/m3的混凝土。(在建工行业,普通混凝土简称混凝土,是指水泥混凝土)2.1.2干硬性混凝土:拌合物坍落度小于10mm且须用维勃稠度(s)表示其稠度的混凝土。(维勃稠度可以合理表示坍落度很小甚至为零的混凝土拌合物稠度,维勃稠度等级划分为5个。)32 术语、符号 等级 维勃稠度(s) V0 31 V1 3021 V2 2011 V3 106 V4 5342 术语、符号2.1.3塑性混凝土:拌合物坍落度为10mm90mm的混凝土。2.1.4流动性混凝土:拌合物坍落度为100mm150mm的混凝土。2.1.5大流动性混凝土:拌合物坍落度不低于16
3、0mm的混凝土。52 术语、符号坍落度等级划分为5个等级。 等级 坍落度(mm) S1 1040 S2 5090 S3 100150 S4 160210 S5 22062 术语、符号2.1.62.1.6 抗渗混凝土:抗渗等级不低于P6的混凝土。2.1.72.1.7 抗冻混凝土:抗冻等级不低于F50的混凝土。(均指设计提出要求的抗渗或抗冻混凝土)2.1.92.1.9 泵送混凝土:可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇筑的混凝土。(包括流动性混凝土和大流动性混凝土,泵送时坍落度不小于100mm。)72 术语、符号2.1.102.1.10大体积混凝土:体积较大的、可能由胶凝材料水化热引起的温度应力导
4、致有害裂缝的结构混凝土。(大体积混凝土也可以定义为,混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土,或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。)82 术语、符号 2.1.11 2.1.11 胶凝材料:混凝土中水泥和矿物掺合料的总称。2.1.12 2.1.12 胶凝材料用量:混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和。(胶凝材料和胶凝材料用量的术语和定义在混凝土胶凝材料和胶凝材料用量的术语和定义在混凝土工程技术领域已被广泛接受工程技术领域已被广泛接受)2.1.13 2.1.13 水胶比:混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。(代替水灰比)2.1.14 2.1.
5、14 矿物掺合料掺量:矿物掺合料用量占胶凝材料用量的质量百分比。2.1.15 2.1.15 外加剂掺量:外加剂用量相对于胶凝材料用量的质量百分比。(1115是新组建的术语和定义) 92 术语、符号 fb胶凝材料28d胶砂抗压强度实测值(MPa)m0计算(基准)配合比每立方米混凝土的用量(kg);f粉煤灰影响系数;s粒化高炉矿渣粉影响系数;Pt六个试件中不少于4个未出现渗水时的最大水压值(MPa);P设计要求的抗渗等级值;Tt试配时要求的坍落度值(mm);Tp入泵时要求的坍落度值(mm)T试验测得的预计出机到泵送时间段内的坍落度经时损失值(mm)。103 3 基本规定(新增加)基本规定(新增加)
6、3.0.13.0.1 混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能、长期性能和耐长期性能和耐久性能的久性能的设计要求。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强调混凝土配合比设计应满足耐久性能要求这是本次规程修订的重点之一。这是本次规程修订的重点之一。11混凝土的耐久性混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好
7、的使用性能和外观完整性,从而维良好的使用性能和外观完整性,从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力持混凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。称为耐久性。 12包括: 抗渗性 抗冻性 抗侵蚀性 抗碳化性能 碱-骨料反应 抗氯离子渗透 钢筋锈蚀133 3 基本规定(新增加)基本规定(新增加)3.0.2 3.0.2 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料,并应满足国家现行标准的有关要求;配合比设计应以干燥状态骨料为基准,细骨料含水率应小于0.5%,粗骨料含水率应小于0.2%。我国长期以来一直在建设工程中采用以干燥状态骨料为基准的混凝土配合比设计,具有可操作性,应用情况良好。 143 3 基本
8、规定(基本规定(最大水胶比)3.0.3 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。(控制水胶比是保证耐久性的重要手段,水胶比是配比设计的首要参数)混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范对不同环境条件的对不同环境条件的混凝土最大水胶比作了规定。混凝土最大水胶比作了规定。 环境类别环境类别 一一 二二(a) (b) (a) (b) 三三最大水灰比最大水灰比 0.65 0.60 0.55 0.500.65 0.60 0.55 0.50153 3 基本规定基本规定环境类别条件一室内正常环境二a室内潮湿环境;非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境
9、二b严寒和寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境三使用除冰盐的环境;严寒和寒玲地区冬季水位变动的环境;滨海室外环境四海水环境五受人为或自然的慢蚀性物质影响的环境16补充:GB/T50476-2008 混凝土结构耐久性设计规范173 3 基本规定(基本规定(最小胶凝材料)3.0.4 3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量应符合表3.0.4的规定,配制C15及其以下强度等级的混凝土,可不受表3.0.4的限制。(在满足最大水胶比条件下,最小胶凝材料用量是满足混凝土施工性能和掺加矿物掺和料后满足混凝土耐久性的胶凝材料用量)183 3 基本规定(修订前的规定)基本规定(修订前的规定) 环境
10、条件 最大水灰比 最小水泥用量当用活性掺合料取代部分水泥时,表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量。 素砼钢砼 预砼素砼钢砼预砼一0.65 0.60200260300二a0.700.60 0.60225280300二b0.550.55 0.55250280300三0.500.50 0.5030030030019GB/T50476-2008 混凝土结构耐久性设计规范中有关胶凝材料用量条款20 减少拌和水及水泥浆的用量减少拌和水及水泥浆的用量 将拌和水的最大用量作为控制混凝土耐久性质量要求将拌和水的最大用量作为控制混凝土耐久性质量要求的一种标志,要比用最大水胶比(或水灰比)更为
11、适宜。的一种标志,要比用最大水胶比(或水灰比)更为适宜。依靠水胶比的控制尚不能解决混凝土中因浆体过多,而依靠水胶比的控制尚不能解决混凝土中因浆体过多,而引起收缩和水化热增加的负面影响。在高性能混凝土中,引起收缩和水化热增加的负面影响。在高性能混凝土中,减少浆体量,增大骨料所占的比例,又是提高混凝土抗减少浆体量,增大骨料所占的比例,又是提高混凝土抗渗性或抗氯离子扩散性的重要手段。如果控制拌和水用渗性或抗氯离子扩散性的重要手段。如果控制拌和水用量,则可同时控制浆体用量(浆骨比),就有可能从多量,则可同时控制浆体用量(浆骨比),就有可能从多个方面体现耐久性要求。对水胶比很低的混凝土一般不个方面体现耐
12、久性要求。对水胶比很低的混凝土一般不宜超过宜超过150kg/m150kg/m3 3。对水胶比在。对水胶比在0.420.42以下的混凝土,用以下的混凝土,用水量一般应控制在水量一般应控制在170kg/m170kg/m3 3以下。以下。213 3 基本规定(基本规定(矿物掺合料最大掺量)3.0.5 3.0.5 矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。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。 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试验确定的,在本规
13、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混凝土性能进行全面试验论证,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。22 在胶凝材料体系中,降低混凝土的水泥用量,增在胶凝材料体系中,降低混凝土的水泥用量,增大矿物细粉掺合料的用量,可以提高混凝土结构大矿物细粉掺合料的用量,可以提高混凝土结构的化学稳定性和抵抗化学侵蚀的能力,降低内部的化学稳定性和抵抗化学侵蚀的能力,降低内部缺陷,提高密实性。缺陷,提高密实性。 粉煤
14、灰、磨细矿粉的添加,在过去曾被严重误解,粉煤灰、磨细矿粉的添加,在过去曾被严重误解,以为对混凝土品质会有很大影响,但随着减水剂以为对混凝土品质会有很大影响,但随着减水剂的应用,当水胶比较低时,大掺量矿物细粉掺合的应用,当水胶比较低时,大掺量矿物细粉掺合料配制的混凝土各方面品质优良,这一点已被近料配制的混凝土各方面品质优良,这一点已被近年的工程实践所证实,并已在年的工程实践所证实,并已在19951995年版的美国混年版的美国混凝土凝土ACI318ACI318结构混凝土规范结构混凝土规范中被认同,也算中被认同,也算平反了粉煤灰、磨细矿渣在混凝土中的行为,平反了粉煤灰、磨细矿渣在混凝土中的行为,20
15、042004年出版的土木工程学会标准年出版的土木工程学会标准混凝土结构耐混凝土结构耐久性设计与施工指南久性设计与施工指南(CCES012004CCES012004)中提出)中提出大掺量矿物掺合料混凝土水胶比不宜大于大掺量矿物掺合料混凝土水胶比不宜大于0.420.42。 233 3 基本规定(基本规定(水溶性氯离子最大含量)3.0.6 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。 按环境条件影响氯离子引起钢锈的程度简明地分为四类,并规定
16、了各类环境条件下的混凝土中氯离子最大含量。 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。 表3.0.6中的氯离子含量系相对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。24钢筋锈蚀的电化学过程 埋置于无氯、未碳化混凝土中的钢筋永不生锈。 混凝土由于硅酸盐水泥水化生成的大量Ca(OH)2的存在,混凝土孔隙溶液具有碱性(pH12.5),钢筋表面生成一层氧化膜(即钝化膜),阻止阳极铁的溶解。 钝化膜在某些条件下会破坏,如钢筋表面氯离子浓度超过临界值或碳化( pH10),且此时能供给氧和水,钢筋
17、锈蚀。25 电化学锈蚀的条件:钢筋表面有电位差,不同电位的区段之间形成阳极-阴极在阴阳极之间电解质溶液的电阻很小在阳极:钢筋表面处于活性状态,容易氧化反应在阴极:钢筋表面有足够的水分和溶解氧 一般具备,关键是。 当钝化膜破坏后,条件就具备,锈蚀发生26电化学反应阳极:Fe 2e-+Fe2+ (金属铁) FeO(H2O)x (铁锈)阴极: 0.5O2+H2O+2e- 2OH- (空气)(水) 在阴极表面存在水和氧气是必要条件。钝化膜破坏是锈蚀发生的充分条件。 铁转变为铁锈,伴随有体积增大,最大可达600%。27钝化膜的破坏因素碳化(中性化):环境中的CO2和水与混凝土中的Ca(OH)2反应,生成
18、CaCO3和水,从而使混凝土的碱度降低(中性化)现象。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。未经碳化的混凝土pH=1213,碳化后pH=8.510,接近中性。降低对钝化膜的保护。 混凝土碳化程度常用碳化深度表示。 氯离子侵蚀:主要外界经混凝土孔隙渗入,当渗入氯盐量为混凝土质量0.1%0.2%时,引起锈蚀。即使混凝土未碳化。28氯离子侵蚀所导致的钢筋腐蚀 氯离子是一种极强的钢筋腐蚀因子,扩散能力很强,混凝土中含有1.2-2.5kg/m3氯离子时足以破坏钢筋钝化膜,腐蚀钢筋。 氯离子到达钢筋表面,与氧化铁化合,生成可溶性盐,导致钢筋腐蚀:Fe(OH)2 + Cl- FeClx 氯离
19、子导致点蚀,危害性更大。29 氯离子导致的腐蚀,其速率比碳化腐蚀大得多。点蚀的危险性比均匀腐蚀的大。碳化: 0.05mm/y;氯离子:5mm/y 需要在钢筋表面积累一定量后,氯离子才能导致锈蚀开始。一般认为为胶凝材料的0.6%;但也有人认为应按Cl-/OH-的比值而定。303 3 基本规定(基本规定(最小含气量)3.0.7 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%。 掺加适量引气剂有利于混凝土的耐久性,尤其对掺加适量引气剂有利于混凝
20、土的耐久性,尤其对于有较高抗冻要求的混凝土,掺加引气剂可以明于有较高抗冻要求的混凝土,掺加引气剂可以明显提高混凝土的抗冻性能。引气剂掺量要适当,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引气量太少作用不够,引气量太多混凝土强度损失较大。失较大。313 3 基本规定(基本规定(最大碱含量)3.0.8 3.0.8 对于有预防混凝土碱骨料反应设计要求的工程,混凝土中最大碱含量不应大于3.0kg/m3.0kg/m3 3,并宜掺用适量粉煤灰等矿物掺合料;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。 掺加适量粉煤灰
21、和粒化高炉矿渣粉等矿物掺合料,掺加适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。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矿物掺合料碱含量并不是参与碱骨料反应的有效有效碱含量碱含量,对于矿物掺合料中有效碱含量,粉煤灰,对于矿物掺合料中有效碱含量,粉煤灰碱含量取实测值的碱含量取实测值的1/61/6,粒化高炉矿渣粉碱含量,粒化高炉矿渣粉碱含量取实测值的取实测值的1/21
22、/2,已经被混凝土工程界采纳。,已经被混凝土工程界采纳。32发生碱骨料反应的条件碱骨料反应发生的条件有三个:碱骨料反应发生的条件有三个:1、配制混凝土时由原材料带进一定数量的碱。2、有一定数量的能与碱反应的活性骨料。3、潮湿环境。可以供应反应生成物吸水膨胀所需的水分。碱-骨料反应分为两类:碱硅酸反应碱碳酸盐反应33碱硅酸反应原理 碱硅酸反应是水泥或混凝土中的碱与骨料中的活性氧化硅反应后产生碱硅酸凝胶或碱硅凝胶。碱硅凝胶固相体积大于反应前的体积,而且有强烈的吸水性,吸水后引起混凝土内部膨胀且大多聚集于骨料周边,导致混凝土开裂、破坏,逐渐失去设计的使用功能。其代表性化学反应式为: ROH+nSiO
23、2 R2OnSiO2agR代表K或Na34碱碳酸盐反应原理 碱与骨料中微晶白云石反应,生成水镁石和方解石,在白云石表面和周围基质之间的受限空间内结晶生长,产生膨胀,使混凝土开裂。35活性骨料 活性氧化硅为无定形或结晶度差以及玻璃体,如蛋白石、玉髓、微晶石英、鳞石英、方石英、火山玻璃体等 含有活性氧化硅的骨料为活性骨料。36特征 骨料颗粒周围的反应环37地图状开裂38 碱骨料反应发展快,在数年内即可导致混凝土结构开裂。 碱骨料反应常是其它侵蚀性反应的引发因素或相互促进。如延迟钙矾石反应,冻融破坏等。 碱骨料反应不能修复,只能预防。39碱骨料反应的预防方法 控制水泥和混凝土中的碱量(低碱水泥:R2
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