C30P8F100常态混凝土配合比报告.docx

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C30P8F100常态混凝土配合比报告

1、本标段工程情况简介

南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南（中线建管局代建项目）叶县段施工3标（合同编号：

ZXJ/SG/YXD-003）位于河南省叶县境内，渠段起点桩号201+500，终点桩号209+270，包括长7.77km的渠道及沿线布置的各类建筑物18座，包括：

1座河渠交叉建筑物，5座左岸排水建筑物，3座渠渠交叉建筑物，6座公路桥，2座生产桥，1座下穿通道。

主要工作内容包括合同范围建筑工程、机电设备安装、金属结构设备安装、通信管道采购及敷设、水土保持工程及施工期环境保护工程，以及为完成上述工作所必须的临时工程或设施等。

主要工程量包括：

土石方开挖约569万m3，土石方填筑约248万m3，混凝土约17万m3，钢筋约1.09万t，金结安装约578.50t，复合土工膜约63万m2。

2、气候条件

叶县段属温和地区，多年平均温度14.6℃。

多年月平均最高气温发生在7月，其值为27.3℃；多年月平均最低气温发生在1月，其值为1.0℃。

全年1月份温度最低，多年平均最低温度-5.1℃。

7月份温度最高，平均最高温度31.8℃。

3、主要仪器设备及环境

序号

仪器名称

型号

编号

环境条件

1

数显式压力试验机

YES-2000B型

s105

10～35℃

2

强制式单卧轴混凝土搅拌机

SJD-60型

406001

10～35℃

3

混凝土振动台

HZJ-0.8型

058

10～35℃

4

标准养护室（包括温湿度自控仪）

3.6m×5.4m×2.4m

110410

20±2℃、湿度≥95%

5

混凝土渗透仪

HS-4型

131

20±2℃

4、混凝土的技术要求

混凝土技术要求见表1

表1混凝土技术要求

序号

混凝土类别

混凝土设计强度等级

抗渗等级

抗冻等级

混凝土设计龄期

粗骨料级配

粗骨料

最大粒径

强度保证率P

设计坍落度（mm）

水泥品种等级

拟使用部位

1

泵送混凝土

C30

P8

F100

28d

二

40mm

95%

160～180

天瑞P·O42.5

下穿通道框架结构顶板、侧墙、底板等

5、引用标准

1《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000

2《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000

3《通用硅酸盐水泥》GB175-2007

4《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005

5《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146-1990

6《混凝土外加剂》GB8076-2008

7《水工混凝土试验规程》SL352-2006

8《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001

9《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52－2006

10《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T223-2007

11招标文件（合同编号：

ZXJ/SG/YXD-003）

6、原材料试验结果

6.1水泥

水泥采用天瑞集团南召水泥有限公司生产的P·O42.5水泥，水泥物理力学及化学成分试验结果见下表2。

表2水泥物理力学及化学成分试验成果表

检测项目

技术标准

检验结果

比表面积（m2/kg）

≥300

369

安定性雷氏夹法（mm）

合格

0.0

凝结时间（min）

初凝

≥45

149

终凝

≤600

197

胶砂强度（MPa）

龄期（d）

3

28

3

28

抗折强度

3.5

6.5

5.6

8.7

抗压强度

17.0

42.5

29.4

48.2

标准稠度用水量（%）

/

26.0

密度（g/cm3）

/

3.10

烧失量（%）

≤5.0

3.61

SO3含量（%）

≤3.5

2.38

MgO含量（%）

≤5.0

3.43

Cl-含量（%）

≤0.06

0.015

不溶物（%）

/

1.56

碱含量（%）

≤0.6

0.52

试验结果表明：

水泥物理力学性能及化学成分均符合GB175-2007国家标准要求。

碱含量符合南水北调中线干线工程标准《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。

6.2粉煤灰

粉煤灰采用平顶山姚孟电力粉煤灰开发有限公司生产的F类Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰试验结果见下表3

表3粉煤灰性能试验成果表

检测

项目

细度（%）

需水量比（%）

烧失量（%）

含水量（%）

三氧化硫（%）

碱含量（%）

密度（g/cm3）

技术标准

≤12.0

≤95

≤5.0

≤1.0

≤3.0

≤1.5

/

检验结果

5.8

93

2.03

0.1

0.10

1.42

2.10

试验结果表明：

粉煤灰的细度、需水量比、烧失量、含水量、三氧化硫符合GB/T1596-2005国家标准要求。

碱含量符合南水北调中线干线工程标准《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。

6.3粗集料

粗集料采用方城县杨集乡殷店村石子厂生产的5～20、20～40mm碎石，其性能指标见表4。

表4粗骨料性能试验成果表

检测项目

技术标准

检验结果

5～20mm

20～40mm

表观密度（kg/m3）

≥2550

2745

2725

饱和表观密度（kg/m3）

/

2700

2720

含泥量（%）

≤1.0

0.2

0.3

泥块含量（%）

不允许

未检出

未检出

压碎值（%）

≤12.0

9.0

8.0

针片状含量（%）

≤15

6

7

吸水率（%）

≤2.5

0.8

0.8

坚固性（%）

≤5

3

4

有机物含量

浅于标准色

合格

合格

硫化物及硫酸盐含量（%）

≤0.5

0.05

0.05

碱活性（%）

≤0.1

0.04

0.03

堆积密度（kg/m3）

/

1705

1675

空隙率（%）

/

38

39

试验结果表明：

该粗骨料符合JTJ041-2000的规范要求。

6.4细集料

细集料采用方城县拐河镇东关砂厂生产的中砂，其性能指标见表5

表5细集料性能试验成果表

检测项目

技术标准

检验结果

细度模数

2.3～3.0

2.5

表观密度（kg/m3）

≥2500

2630

饱和表观密度（kg/m3）

/

2600

含泥量（%）

≤3.0

1.1

云母含量（%）

≤2.0

0.4

泥块含量（%）

≤1.0

0.0

吸水率（%）

/

1.0

坚固性（%）

≤8

5

有机物含量

浅于标准色

合格

硫化物及硫酸盐含量（%）

≤1.0

0.05

碱活性（%）

≤0.1

0.03

堆积密度（kg/m3）

/

1440

空隙率（%）

/

45

试验结果表明：

该砂符合JTJ041-2000的规范要求。

6.5减水剂

减水剂采用荆州鑫城特种材料有限公司生产的“XC-100”聚羧酸高性能减水剂，其性能指标见表6。

表6“XC-100”聚羧酸高性能减水剂性能试验成果表

检测项目

技术标准

检验结果

减水率（%）

≥25

25.5

泌水率比（%）

≤60

22.0

含气量（%）

≤6.0

2.3

凝结时间差（min）

初凝

-90～+120

+45

终凝

-90～+120

+55

抗压强度比（%）

1天

≥170

190

3天

≥160

176

7天

≥150

163

28天

≥130

145

氯离子含量

（按折固含量计）（%）

≤0.6

0.09

总碱量（%）

≤15.0

3.47

收缩率比（%）

≤100

98

对钢筋锈蚀作用

对钢筋无锈蚀作用

对钢筋无锈蚀作用

1h坍落度保留值（mm）

/

165

硫酸钠含量（%）

/

1.60

固体含量（%）

/

21.30

密度（g/cm3）

/

1.063

pH值

/

6.84

水泥净浆流动度（mm）

/

258

试验结果表明：

该减水剂的减水率、泌水率比、含气量、凝结时间差、抗压强度比、收缩率比、对钢筋锈蚀作用、氯离子含量符合JG/T223-2007中的一等品要求。

碱含量符合南水北调中线干线工程《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。

6.6引气剂

引气剂采用荆州鑫城特种材料有限公司生产的“FDN-DH9”引气剂，其性能指标见表7

表7“FDN-DH9”引气剂试验成果表

检测项目

技术标准

检验结果

减水率（%）

≥6

7

泌水率比（%）

≤70

38

含气量（%）

≥3.0

4.3

凝结时间差（min）

初凝

-90～+120

+40

终凝

-90～+120

+50

含气量1h经时变化量（%）

-1.5～+1.5

+0.5

抗压强度比（%）

3天

≥95

112

7天

≥95

106

28天

≥90

101

收缩率比（%）

≤135

114

对钢筋锈蚀作用

对钢筋无锈蚀作用

对钢筋无锈蚀作用

硫酸钠含量（%）

/

0.04

含固量（%）

/

25.22

密度（g/cm3）

/

1.008

pH值

/

10.67

水泥净浆流动度（mm）

/

134

氯离子含量（%）

/

0.04

总碱量（%）

≤15.0

0.39

试验结果表明：

该引气剂的减水率、泌水率比、含气量、凝结时间差、抗压强度比、收缩率比、对钢筋锈蚀作用、含气量1h经时变化量、氯离子含量符合GB8076-2008中的要求。

碱含量符合南水北调中线干线工程《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。

6.7混凝土拌合用水

室内试验采用1#营地生活用水.

7、混凝土配合比设计及试验

7.1混凝土配制强度的确定

依据《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000，混凝土配制强度按以下公式计算。

fcu,0≥fcu,k+tσ

式中：

fcu,0——混凝土配制强度，MPa

fcu,k——混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值，MPa

t——概率度系数，由强度保证率P选定

σ—混凝土立方体抗压强度标准差，MPa

混凝土配置强度见表8

表8混凝土配制强度一览表

序号

混凝土设计强度等级fcu,k

强度保证率P

概率度系数t

标准差σ（MPa）

配制强度fcu,0（MPa）

1

C30P8F100

95%

1.645

5.0

38.2

7.2混凝土的最大水胶比和最小水泥用量的确定

根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000表4.0.4的规定，最大水胶比和最小水泥用量的确定最大允许值不应超过表9的规定。

表9最大水胶比和最小水泥用量

环境条件

结构物类别

最大水胶比

最小水泥用量（kg）

素混凝土

钢筋

混凝土

预应力

混凝土

素混凝土

钢筋

混凝土

预应力

混凝土

1.干燥环境

正常的居住或办公用房屋内部件

不作规定

0.65

0.60

200

260

300

2.潮湿环境

无

冻

害

高湿度的室内部件

室外部件

在非侵蚀性土和（或）水中的部件

0.70

0.60

0.60

225

280

300

有

冻

害

经受冻害的室外部件

在非侵蚀性土和（或）水中的部件

高湿度且经受冻害的室内部件

0.55

0.55

0.55

250

280

300

3.有冻害的除冰剂

的潮湿环境

经受冻害和冰剂作用的室内和室外部件

0.50

0.50

0.50

300

300

300

注：

1：

当用活性掺和料取代部分水泥时，表中的最大水胶比及最小水泥用量即为替代的水胶比和水泥用量。

2：

配制C15级及以下等级的混凝土，可不受本表限制。

依据JGJ55-2000中5.0.3的规定，C30P8F100计算水胶比为W/C=αa.fce/fcu,0+αa.αb.fce=0.56

式中：

fcu,0——混凝土的配制强度，取38.2MPa。

fce——水泥28d龄期抗压强度实测值，取48.2MPa。

αa、αb—回归系数。

αa取0.46，αb取0.07

根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000中表4.0.4的规定“水胶比≤0.55，水泥用量≥280kg/m3”的要求以及混凝土的使用部位，混凝土的强度，初步供试配的混凝土配合比的水胶比为：

0.48、0.43、0.38、0.33。

7.3混凝土用水量的确定

混凝土拌和物初选用水量以《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000表4.0.1-2的规定初步选定

JGJ55-2000初选用水量表

拌合物稠度

碎石最大粒径（mm）

项目

指标

16

20

31.5

40

坍落度

（mm）

10～30

200

185

175

165

35～50

210

195

185

175

55～70

220

205

195

185

75～90

230

215

205

195

通过试拌确定：

每立方米的用水量为169kg。

7.4骨料级配和砂率的确定

通过最大容重试验确定5～20mm粒径碎石、20～40mm粒径碎石的掺配比例，试验结果见表10。

表10二级配粗骨料比例试验结果表

序号

级配

各级粗骨料含量（%）

紧密堆积密度

（kg/m3）

5～20mm

20～40mm

1

二

30

70

1680

2

二

40

60

1700

3

二

50

50

1710

4

二

60

40

1690

根据试验结果，二级配粗骨料掺配比例为（5～20mm）占50%，（20～40mm）占50%，其对应的紧密堆积密度1710kg/m3。

最佳砂率选取原则：

用选定的水胶比和用水量，每次增减1%进行试拌，坍落度最大时的砂率即为最优砂率。

选定0.38为基准水胶比，单位用水量169kg/m3，粉煤灰掺量20%，减水剂掺量1.0%、引气剂掺量0.6/万，砂率按42%、41%、40%变化，试拌结果见下表11。

表11C30P8F100试拌结果

试验

编号

级配

砂率（%）

水胶比

用水量（kg/m3）

粉煤灰掺量（%）

和易性

析水

情况

坍落度（mm）

棍度

含砂情况

粘聚

性

1

二

42

0.38

169

20

上

多

较好

少量

175

2

二

41

0.38

169

20

上

中

较好

少量

180

3

二

40

0.38

169

20

中

中

好

少量

170

结论：

由试拌结果看出，最优砂率为41%。

7.5粉煤灰掺量的确定

根据《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146-1990表4.2.1的规定，粉煤灰取代水泥的最大限量的要求，选择粉煤灰掺量20%进行试配。

GBJ146-1990对粉煤灰取代水泥的最大限量

混凝土种类

粉煤灰取代水泥的最大限量（%）

硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥

预应力钢筋混凝土

25

15

10

/

钢筋混凝土、高强度混凝土、高抗冻融性混凝土、蒸养混凝土

30

25

20

15

中、低强度混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土、水下混凝土、地下混凝土、压浆混凝土

50

40

30

20

碾压混凝土

65

55

45

35

7.6“XC-100”聚羧酸高性能减水剂掺量的确定

减水剂掺量为胶凝材料的1.0%。

7.7“FDN-DH9”引气剂掺量的确定

根据《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000中表11.7.3-2中对骨料最大粒径40mm的含气量达到3.0～6.0%的要求。

通过试拌，掺量为胶凝材料的0.006%可以达到《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000对含气量的要求。

8、混凝土配合比设计试验方案

混凝土强度等级

水泥品种、标号

骨料种类

级配

粉煤灰掺量（%）

坍落度（mm）

水胶比

砂率（%）

用水量（kg/m3）

减水剂

引气剂

品种

掺量（%）

品种

掺量（%）

C30P8F100泵送混凝土

天瑞P·O42.5

天然砂碎石

二

20

160～180

0.48

43

169

聚羧酸

1.0

FDN-DH9

0.006

0.43

42

169

0.38

41

169

0.33

40

169

9、混凝土配合比设计计算方法

mc0/pc+mg0/pg+ms0/ps+mw0/pw+0.01α=1

βs=ms0/mg0+ms0×100%

式中mc0---每立方米混凝土的水泥用量（kg）;

mg0---每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）;

ms0---每立方米混凝土的细骨料用量（kg）;

mw0---每立方米混凝土的用水量（kg）;

βs---砂率（%）;

ρc---水泥密度（kg/m3）,ρc=3100kg/m3

ρg---粗骨料的表观密度（kg/m3）;5～20mm取ρg=2745kg/m3、20～40mm取ρg=2725kg/m3

ρs---细骨料的表观密度（kg/m3）;ρs取=2630kg/m3

ρw---水的密度（kg/m3）,取1000kg/m3;

α---混凝土的含气量百分数,在不使用引气型外加剂时,α可取为1。

10、混凝土试验成果及分析（见表12、表13、表14）

表12混凝土试验成果表

序

号

水

胶

比

粉煤灰掺量（%）

砂

率（%）

用水量（kg）

水泥（kg）

粉煤灰（kg）

天然

砂（kg）

碎石5~20mm（kg）

碎石20~40mm（kg）

减水剂（kg）

引气剂（kg）

坍落度

（mm）

含气量（％）

抗压强度（MPa）

7天

28天

1

0.48

20

43

169

282

70

772

510

511

3.52

0.021

180

3.9

19.8

29.3

2

0.43

20

42

169

314

79

737

508

509

3.93

0.024

175

3.8

24.9

35.7

3

0.38

20

41

169

356

89

700

502

503

4.45

0.027

180

4.0

30.2

40.3

4

0.33

20

40

169

410

102

658

492

493

5.12

0.031

160

3.6

34.5

50.9

注：

减水剂掺量为胶凝材料用量的1.0%，引气剂掺量为胶凝材料用量的0.006%。

表13混凝土抗渗试验成果表

序号

水胶比

粉煤灰掺量（%）

混凝土抗渗等级

混凝土设计抗渗等级

1

0.48

20

＞P8

P8

2

0.43

20

＞P8

P8

3

0.38

20

＞P8

P8

4

0.33

20

＞P8

P8

根据混凝土抗渗试验结果，抗渗等级满足P8等级要求；

表14混凝土抗冻试验成果表

序号

水胶比

粉煤灰掺量（%）

冻融次数

标准要求

冻融后状态

相对动弹模量（%）

质量损失（%）

相对动弹模量（%）

质量损失（%）

1

0.38

20

100

≥60.0

≤5.0

93.4

0.3

根据混凝土抗冻试验结果，抗冻等级满足F100等级要求；

注：

选取水胶比0.38做混凝土抗冻性能试验。

混凝土抗冻性能委托河南建院建筑材料检测有限公司检测。

根据上表试验成果建立强度与胶水比关系曲线，28d强度与胶水比关系曲线见图1。

图1

根据胶水比与强度的线性关系确定C30P8F100混凝土配合比的水胶比见下表15

表15

混凝土设计强度等级

水胶比

C30P8F100

0.38

11、推荐施工配合比

根据混凝土实测表观密度进行混凝土校正，校正系数见表16。

试验成果推荐施工配合比见表17。

表16混凝土校正系数

序号

水胶比

砼表观密度计算值（kg∕m3）

砼表观密度实测值（kg∕m3）

校正系数

1

0.48

2318

2340

1.010

2

0.43

2320

2350

1.013

3

0.38

2323

2360

1.016

4

0.33

2329

2370

1.018

混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值未超过计算值的2%，所以本配合比不予以调整混凝土的校正系数。

表17推荐施工配合比

混凝土设计强度等级

级配

坍落度

（mm）

水胶比

砂率（%）

粉煤灰掺量（%）

1m3混凝土材料用量（kg∕m3）

水

水泥

粉煤灰

天然砂

碎石5～20mm

碎石20～40mm

减水剂

引气剂

C30P8F100

二

160～180

0.38

41

20

169

356

89

700

502

503

4.45

0.027

注：

减水剂掺量为胶凝材料用量的1.0%，引气剂掺量为胶凝材料用量的0.006%。

12、配合比使用说明：

1、配合比用砂石料均采用干燥状态计量，施工中应根据原材料含水量变化，及时对配合比进行相应调整。

2、机口坍落度应控制在160～180mm范围内。

严格控制用于配制混凝土的各种原材料的质量。

3、严格控制水泥、粉煤灰、外加剂的碱含量，使其满足南水北调中线干线工程标准《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》对混凝土总碱含量的要求。

4、混凝土拌和时，原材料称量偏差应严格控制在规范允许偏差之内。

水泥、粉煤灰±1﹪，粗、细骨料±2﹪，水、外加剂±1﹪。

5、混凝土拌和物的机口坍落度，应根据当时的气候、风速、运输方式、输送距离、施工方法等条件，通过现场测定浇筑点与拌和站之间的坍落度损失后及时调整。

6、施工过程中因施工条件变化，混凝土坍落度不能满足施工要求时，可保持原水胶比不变，采取调整外加剂掺量或单位用水量来满足，一般以坍落度±1cm,用水量±2～3kg/m3调整，并适当调整砂率通过室内试拌确定。

7、C30P8F100每立方米混凝土碱含量：

356×0.52%＋89×1.42%×0.2＋4.45×3.47%+0.027×0.39%＝2.26（kg/m3）。