混凝土配合比公路设计方案.docx
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混凝土配合比公路设计方案
一、工程简介..........................................1
二、构筑物混凝土计划设计技术指标......................2
三、试验的目的........................................2
四、混凝土配合比的依据的规范、规程及技术标准..........3
五、材料要求...........................................3
六、配合比设计主要指标................................5
七、混凝土配合比原材料的检测指标及技术要求.............6
八、混凝土配合比设计.................................11
(一)混凝土配合比设计................................11
(二)混凝土碱含量计算................................15
九、配合比在施工过程中的调整.........................16
十、委托试验位.......................................16
公路混凝土配合比试验大纲
一、工程简介
南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程(南阳段)南阳-1标段,起点设计桩号87+925,终点设计桩号94+365,标段长度为6.44km;共有各类建筑物11座,包括:
1座河渠交叉建筑物,4座左岸排水建筑物,1座渠渠交叉建筑物,1座退水闸,3座公路桥,1座生产桥。
主要工程量:
土方开挖约405万m3,土石方填筑约310万m3,混凝土14万m3,钢筋约0.87万t,金结安装约305t,复合土工膜约46万m2。
二、结构筑物混凝土计划设计技术指标
桥梁混凝土技术指标及外加剂掺量见表1
表1桥梁混凝土技术指标及外加剂掺量
序号
强度等级
抗冻等级
骨料级配
坍落度(cm)
计划时间
减水剂
引气剂
1、桩基础、扩展基础、等
C25
二
18-22
2011.4.
掺
2.1、挡土墙2.2、控制段闸室上部结构、其它框架结构
C25
F150
二
5-9
2011.9
掺
掺
3、桥墩、桥台、搭板、其它结构
C30
F150
二
5-9
2011.8
掺
掺
4、桥面铺装层、其它结构
C40
F150
连续级配,最大粒径不超过20mm
5-9
2012.10
掺
掺
5、组合梁、箱梁、箱型连续梁、其它结构
C50
F150
连续级配,最大粒径不超过20mm
5-9
2011.10
掺
掺
三、混凝土配合比试验的目的
本次混凝土配合比试验的目的是提出满足设计等级和相应施工技术规范中有关混凝土的耐久性、抗渗性、抗冻性、抗压强度、抗裂性等要求,同时应满足混凝土施工强度保证率、均质性指标及和易性要求。
在满足和易性的条件下应尽可能减少混凝土用水量。
并结合试验和工地施工条件提出混凝土物理力学指标的最优配合比。
四、混凝土配合比试验依据的规范、规程及技术标准
(1)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000);
(2)《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000);
(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)《混凝土外加剂》(GB8076-2008);
(6)《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例(试行)》(中线局工[2005]8号);
(7)《《关于进一步加强混凝土配合比设计和使用的通知》中线局工[2010]75号;
(8)南水北调中线一期工程总干渠陶岔~沙河南段(委托建管项目)南阳段第一施工标段招标文件-技术条款。
五、材料要求
水泥:
水泥品种:
采用强度等级为42.5级的中热硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,水泥质量应满足《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥》(GB200-2003)和《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中的各项指标。
本次试验采用天瑞集团南召水泥有限公司生产的天瑞牌低碱普通硅酸盐水泥P.O42.5,和南阳市天泰水泥有限公司生产的伏牛山牌水泥低碱普通硅酸盐水泥P.O42.5。
粉煤灰:
混凝土内可掺适量I级粉煤灰,粉煤灰质量应符合GB1596-2005“用于水泥和混凝土中的粉煤灰”中的有关规定。
本次试验采用南阳天孚实业有限公司生产的I级粉煤灰。
细骨料:
骨料应质地坚硬、清洁、级配良好。
粒形一般应为方圆形,不应有活性骨料。
细度模数:
细骨料细度模数为2.4~3.0。
本次试验采用亚传林采砂场的天然河砂,配合比设计时以饱和面干为基准进行控制。
粗骨料:
骨料应质地坚硬、洁净、级配良好,粒形应尽量为方圆形,避免针片状颗粒,其组合比例应为连续级配。
本次试验采用缺乏镇平金山料场生产的级配人工碎石。
配合比设计时以饱和面干状态进行控制。
外加剂:
混凝土应采用具有引气、减水、缓凝等作用的优质复合型外加剂。
外加剂品质应符合《混凝土外加剂》(GB8076-2008)。
本次试验不采用复合型外加剂,而是采用河北省混凝土外加剂厂生产的聚羧酸高性能减水剂DH3G和DH9引气剂。
水:
凡适宜饮用的水均可使用,未经处理的工业废水不得使用。
水的PH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐的含量应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)的规定。
六、混凝土设计主要技术指标
各部位混凝土应达到设计要求的强度等级,混凝土设计龄期均为28d。
各部位混凝土强度等级及主要设计指标:
表2混凝土强度等级及主要设计指标
部位
级配
强度等级(28d)
限制最大
水胶比
抗渗
抗冻
极限拉伸值
(×10-4)
素混凝土垫层
二
C10
0.65
/
/
/
进、出口渐变段底板
二
C20
0.50
W6
F150
≥0.85
进、出口渐变段挡墙、闸室底板、闸墩
二
C25
0.50
W6
F150
≥0.85
倒虹吸管身、交通桥、检修桥、闸门牛腿
二
C30
0.45
W6
F150
≥0.85
表3常态混凝土坍落度
混凝土类型
浇筑地点混凝土坍落度(cm)
素混凝土或少筋混凝土
1~4
配筋率<1%的钢筋混凝土
3~6
配筋率>1%的钢筋混凝土
5~9
泵送混凝土
12~18
七、配合比原材的检测指标及技术要求
各种原材料的检测项目和质量标准以及检测方法和检测频率
(1)细骨料质量检验项目及质量标准见表4:
表4细骨料质量检验项目及质量标准
项次
检查项目
质量标准
检验方法
检验数量
桥梁
道路
主控项目
1
石粉含量(%)(人工砂)
现场取样、专项检测
每400m3检验一次,每批不足400m3也应检验一次。
全部项目每月检测一次;主控项目每400m3检验一次,不足400m3也应检验一次。
2
含泥量(%)(天然砂)
≥C30≤3
<C30≤5
3
泥块含量
≥C30≤1.0
<C30≤2.0
4
有机物含量
不深于标准溶液颜色
5
云母含量(%)
<2
6
表观密度(kg/m3)
主控项目
7
细度模数
粗砂3.7~3.1
现场取样、专项检测
每400m3检验一次,每批不足400m3也应检验一次。
全部项目每月检测一次;主控项目每400m3检验一次,不足400m3也应检验一次。
中砂3.0~2.3
细砂2.2~1.6
一般项目
1
硫化物及硫酸盐含量(%)
<1
2
轻物质含量(%)
<1
3
坚固性(%)
≤8(寒冷地区)
本表数据采用:
《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
(2)粗骨料质量检验项目和质量标准见表5:
表5粗骨料质量检验项目和质量标准
项次
检查项目
质量标准
检验方法
检验数量
桥梁
道路
主控项目
1
泥土杂质含量
现场取样、专项检测
每400m3检验一次,每批不足400m3也应检验一次。
全部项目每月检测一次,主控项目每400m3检验一次,不足400m3也应检验一次;施工单位自检:
每批次检测一次。
2
泥块含量
≥C30≤0.5
<C30≤0.7
3
含泥量
≥C30≤1.0
<C30≤2.0
3
有机物含量
不深于标准溶液颜色
4
针片状颗粒含量
≥C30≤15
<C30≤25
5
表观密度(kg/m3)
6
级配
JTJ041-2000
7
超逊径含量(%)
超径
逊径
一般项目
1
压碎值
2
坚固性
≤5(寒冷地区)
3
石料强度
≥80MPa(火成岩)
≥60MPa(变质岩)
≥30MPa(水成岩)
4
硫化物及硫酸盐含量
≤1
5
吸水率(%)
本表数据采用:
《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
(3)水泥质量检验项目和质量标准见表6:
表6水泥质量检验项目和质量标准
名称
检查项目
质量指标
检验方法
检测频率
渠道
建筑物
水泥
密度
现场取样、专项检测
每200t检测一次。
每200~400t检测一次。
不足200t也应检测一次。
碱含量
≤0.60
胶砂强度
GB175-1999
安定性
沸煮法合格
凝结时间
初凝≮45min;终凝≯720min
细度
0.08mm方孔筛余量≤10%
标准稠度用水量
MgO含量
硅酸盐及普通硅酸盐水泥≤5.0
矿渣、火山灰质、粉煤灰、复合硅酸盐水泥≤6.0
SO3含量
硅酸盐及普通硅酸盐水泥≤3.5
矿渣硅酸盐水泥≤4.0
火山灰质、粉煤灰、复合硅酸盐水泥≤3.5
C3A铝酸三钙
<8%
CAF铁铝酸四钙
比表面积
≥300m2/kg
烧失量
硅酸盐水泥P.Ⅰ≤3.0
硅酸盐水泥P.Ⅱ≤3.5
普通硅酸盐水泥≤5.0
氯离子含量
≤0.06
干缩率
本表数据采用:
招标文件技术条款、《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例(试行)》和《通用硅酸盐水泥》GB175-2007。
(4)混凝土外加剂质量检验项目和质量标准见表7:
表7混凝土外加剂质量检验项目和质量标准
名称
检查项目
质量指标
检验
方法
检测频率
渠道
建筑物
混凝土外加剂
减水率
DL/T5100-1999
现场取样、专项检测
每50t检测一次
以50t为取样单位,引气剂以200kg为取样单位检测一次。
泌水率比
DL/T5100-1999
凝结时间差
初凝
DL/T5100-1999
终凝
抗压强度比
3天
DL/T5100-1999
7天
28天
28天收缩率比
DL/T5100-1999
含气量
DL/T5100-1999
抗冻标号
DL/T5100-1999
对钢筋锈蚀作用
应说明对钢筋有无锈蚀作用
固体含量或含水量
(1)液体外加剂,应在生产厂规定值的3%之内
(2)固体外加剂,应在生产厂规定值的5%之内
密度
液体外加剂,应在生产厂规定值±0.02g/m3之内
水泥净浆流动度
应不小于生产厂规定值的95%
PH值
应在生产厂规定值±1之内
泡沫性能
应在生产厂规定值5%之内
氯离子含量
应在生产厂规定值5%之内
硫酸钠含量
应在生产厂规定值5%之内
总碱量(Na2O+0.658K2O)
应在生产厂规定值5%之内
本表数据采用:
招标文件技术条款、《混凝土外加剂》(GB8076-2008)
(5)粉煤灰质量检验项目和质量标准见表8:
表8粉煤灰质量检验项目和质量标准
名称
检查项目
质量指标
检验方法
检测频率
渠道
建筑物
粉煤灰
碱含量(%)
≤1.50
现场取样、专项检测
每200t检测一次。
每200t检测一次,不足200t也检测一次。
细度(45μm方筛余)(%)
Ⅰ级:
≤12,Ⅱ级:
≤20,Щ级:
≤45
烧失量
Ⅰ级:
≤5,Ⅱ级:
≤8,Щ级:
≤15
需水量比(%)
Ⅰ级:
≤95,Ⅱ级:
≤105,Щ级:
≤115
三氧化硫含量
≤3
(6)混凝土拌合用水质量检验项目和质量标准见表9:
表9混凝土拌和用水质量检验项目和质量标准
名称
检查项目
质量指标
检验方法
检验数量
备注
渠道、建筑物
预应力砼
混凝土拌和用水
PH值
>4
>4
现场取样、专项检测
一种水检测一次
①用钢丝或热处理钢筋的预应力混凝土氯化物含量不得超过350(mg/l)
不溶物(mg/l)
<2000
<2000
可溶物(mg/l)
<5000
<2000
氯离子(mg/l)
<1200
<500①
硫酸盐(mg/l)
<2700
<600
硫化物(mg/l)
<100
八、混凝土配合比设计
混凝土的配合比,应以质量比计,并应通过设计和试配选定。
试配时应使用施工实际采用的材料,配制的混凝土拌和物应满足和易性、凝结速度等施工技术条件,制成的混凝土应符合强度、耐久性(抗冻、抗渗、抗侵蚀)等质量要求.
(一)混凝土配合比设计
普通砼的配合比,依据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)及《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)规定,通过试拌确定。
混凝土的试配强度,应根据设计强度等级,考虑施工条件的差异和变化以及材料质量可能的波动其砼的标准差按上表确定。
对于有特殊要求混凝土的配合比设计(包括抗渗砼、抗冻砼、高强砼、泵送砼、大体积砼),亦可参照上述规程,经过试配确定。
1、混凝土试配强度的确定:
式中:
—混凝土试配强度,MPa;
—混凝土设计强度等级,MPa;
σ—混凝土标准差,MPa。
σ按下表选用
标准差σ值
混凝土强度等级(MPa)
C10~C20
C25~C35
高于C35
σ(MPa)
4.0
5.0
6.0
2、混凝土配合比参数的选择方法
2.1粗骨料最佳级配选择
二级配:
分别对各种碎石筛分进行比例掺配,确定出最佳的级配比例,进行试拌。
粗集料级配除了满足规范要求级配外,其最大粒径应符合下列三点要求:
①最大粒径不得大于构件最小边长尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4;。
②在两层或多层密布钢筋结构中,不得超过钢筋最小净距的1/2,同时最大粒不得超过100mm。
③用混凝土泵运送混凝土时的粗骨料最大粒径,除应符合上述规定外,对碎石不宜超过输送管径的1/3;对于卵石不宜超过输送管径的1/2.5,同时应符合混凝土泵制造厂的规定。
2.2砂率
砂率是细集料在集料中所占的比例。
砂率对混凝土拌和物的流动性及粘聚性有较大的影响,在配合比设计时应确定合理的砂率值。
合理的砂率值,就是在用水量及水泥用量一定的情况下,能使混凝土拌和物获得最大的流动性,且能保持粘聚性及保水性能良好时的砂率值。
确定合理的砂率值可用以几种方法确定:
①计算法,②查表法,③试验法。
查表法是按选择的水灰比、粗骨料最大粒径选用砂率,混凝土的砂率表中数值系中砂,对细砂或粗砂,可相应减少或增大砂率。
2.3最优水灰比的选择
根据南水北调中线一期工程总干渠陶岔渠首至沙河南(委托建管项目)南阳段第三施工标段施工招标文件及《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)要求,混凝土强度主要取决于其水灰比值,根据混凝土施工配制强度按式计算,计算得出的水灰比值仅是满足了试配强度的需要,从耐久性的角度出发混凝土还必须满足最大水灰比和最小水泥用量的要求。
混凝土的最大水灰比和最小水泥用量
环境条件
结构物类别
最大水灰比
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)水中且
冻害的部件
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、当用活性掺合料取代部分水泥时,表中的最大水灰比最小水泥用量即为替人前的水灰比和水泥用量.
2、配制C15级及其以下等级的混凝土,可不受要表限制.
对于有明确抗冻或抗渗要求的混凝土应根据所要求的抗冻或抗渗等级按制其最大水灰比值
抗渗混凝土最大水灰比
抗渗等级
最大水灰比
C20-C30混凝土
C30以上混凝土
P6
P8-12
P12以上
0.60
0.55
0.50
0.55
0.50
0.45
抗冻混凝土的最大水灰比
抗冻等级
无引气剂时
掺引气剂时
F50
F100
F150及以上
0.55
-
-
0.60
0.55
0.50
2.4用水量:
查表或计算可得出单位用水量。
根据坍落度、粗骨料最大粒径选用单位用水量。
如果采用细砂时,每立方米混凝土用水量可增加5-10kg;采用粗砂时,则可减少5-10kg。
3混凝土配合比参数的确定
3.1无抗渗、抗冻要求,只有强度要求的混凝土选择素混凝土垫层及面板进行配合比试配,从而确定其配合比参数。
3.2对既有强度要求,又有抗渗、抗冻要求的,应选用满足抗压强度要求的设计配合比试块,进行抗冻、抗渗试验,确定配合比的参数。
3.3.1粉煤灰掺量原则:
粉煤灰掺量首先满足《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)规范中要求,参照《粉煤灰混凝土应用技术规范》中粉煤灰取代水尼的最大限量
混凝土种类
中粉煤灰取代水尼的最大限量(%)
硅酸盐水泥
硅酸盐水泥
硅酸盐水泥
硅酸盐水泥
预应力钢筋砼
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
3.3.2外加剂:
引气剂掺量应以满足抗冻和抗压强度要求为标准,应选用建议含气量5%的引气剂掺量。
注:
B――为高效减水剂的掺量、C――为引气剂的掺量。
4、混凝土试配和校准
试配是混凝土配合比设计中的一个重要阶段,按照上面计算得到时混凝土材料用量经试配、检验并调整才能最后确定。
①检验砼强度时至少应采用三个不同的配合比。
除基准配合比以外,另外两个配合比的水灰比值应按基准配合比分别相应增加及减少0.05,其用水量应该与基准配合比相同,但砂率值可适当调整。
应调整使不同水灰比的三组混合物均满足和易性要求后,制作混凝土强度试块。
每种配合比应至少制作一组(三块)试块,标准养护28d试压,进行强度验证。
②测定每组拌合物的坍落度,并同时检验其粘聚性及保水性。
③各试验分别成型7d、28d立方体抗压强度试件。
④选用满足强度要求的配合比试件进行抗冻、抗渗试验
⑤绘制灰水比值线性关系图。
由该直线上相应于试配强度的灰水比值即可定出所需要的设计水灰比值,按照确定的水灰比值进行试拌,并进行各种材料的修正,即可定出最终的配合比设计值。
(二)、混凝土碱含量计算
混凝土总碱量=C×a1+F×20%a2+W×a3
式中:
C――每立方米混凝土水泥用量,kg/m3
F――每立方米混凝土中粉煤灰掺量,kg/m3
W――每立方米混凝土中外加剂掺量,kg/m3
a1、a2、a3――分别水泥、粉煤灰及外加剂中有效碱含量
九、配合比在施工过程中的调整
在施工过程中要根据砂的细度模数调整砂率,根据石子的超逊径情况调整砂石骨料的用量。
在施工过程中还要根据砂石骨料的含水率的变化,调整砂石骨料的用量及用水量,而且保证设计配合比的总量不变。
十、委托试验单位
我标段委托河南中交国通工路工程技术有限公司进行委托试验。
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