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）。
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