客专配合比设计.docx

客专配合比设计.docx

《客专配合比设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《客专配合比设计.docx（34页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

客专配合比设计

客运专线铁路混凝土配合比设计作业指导书

客运专线铁路混凝土配合比设计

作业指导书

目    录

1编制目的………………………………………………………………..3

2适用范围………………………………………………………………..3

3依据标准………………………………………………………………..3

4原材料的选择与质量要求……………………………………………..4

4.1水泥…………………………………………….……………………4

4.2细骨料………………………………………………………………5

4.3粗骨料………………………………………………………………7

4.4水……………………………………………………………………9

4.5外加剂……………………………………………………………10

4.6掺和料……………………………………………………………11

5混凝土配合比设计……………………………………………………12

5.1一般规定……………………………………………………………12

5.2混凝土配合比设计步骤……………………………………………18

6混凝土配合比选定试验………………………………………………28

6.1试验前准备…………………………………………………………28

6.2试样拌制……………………………………………………………28

6.3拌合物稠度试验……………………………………………………29

6.4表观密度试验………………………………………………………30

6.5含气量试验…………………………………………………………31

6.6凝结时间试验………………………………………………………32

6.7泌水率试验…………………………………………………………33

6.8立方体抗压强度……………………………………………………35

6.9抗折强度……………………………………………………………36

6.10劈裂抗拉强度……………………………………………………38

6.11混凝土抗渗性能……………………………………………………39

6.12混凝土收缩值测定…………………………………………………40

6.13混凝土轴心抗压强度试验…………………………………………42

6.14混凝土静力受压弹性模量…………………………………………43

6.15混凝土抗裂性试验…………………………………………………45

6.16混凝土电通量快速测定方法………………………………………46

7相关记录………………………………………………………………47

附录A混凝土所处环境类别及作用等级………………………………49

附录B混凝土配合比设计计划…………………………………………51

附录C混凝土配合比选定试验记录……………………………………55

1编制目的

混凝土工程在铁路桥涵、隧道等工程中都是一个极其重要的分项工程，使用的混凝土不仅涉及普通混凝土，泵送混凝土，而且涉及喷射混凝土、水下混凝土、预应力混凝土等专业要求较高的混凝土类型。

随着混凝土的发展及人们对工程质量要求的越来越严，混凝土耐久性的质量要求与控制越来越受到人们的关注，为了做好石太客运专线铁路工程混凝土的配合比设计，使配制的混凝土达到设计要求的结构安全、使用功能和耐久性能，满足设计使用年限内正常运营的需要，特编制《客运专线混凝土配合比设计作业指导书》。

2适用范围

本作业指导书适用于石太铁路客运专线Z7标段内所有混凝土配合比的设计、试配、及验证性试验。

3依据标准  中华工程网

3.1《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000

3.2《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》TB10424-2003

3.3《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设[2005]160号

3.4《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》铁建设[2005]157号

3.5《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》科技基[2005]101号

3.6《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB10210-2001

3.7《铁路混凝土工程施工技术指南》TZ210-2005

3.8《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003

3.9《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号

3.10《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002

3.11《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ213-2005

3.12《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003

3.13《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号

3.14《铁路隧道施工规范》TB10204-2002

3.15《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》TZ214-2005

4原材料的选择与质量要求

4.1水泥

4.1.1水泥宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，水泥的混合材宜为矿渣或粉煤灰，有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥，不宜使用早强水泥。

4.1.2水泥的质量应符合国家现行标准要求和《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》中对水泥的技术要求的规定。

《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999标准对水泥的技术要求

品种

技术指标硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥

I型II型

不溶物（%）≤0.75≤1.50

烧失量（%）≤3.0≤3.5≤5.0

氧化镁（%）水泥中含量不宜超过5.0%。

如水泥经压蒸安定性试验合格，允许放宽到6.0%。

三氧化硫（%）≤3.5

细度（%）比表面积大于300m2/kg80um方孔筛筛余不得超过10.0%。

凝结时间初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。

初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。

安定性用沸煮法检验必须

碱（%）碱含量按Na2O+0.65K2O计算值来表示。

使用活性骨料时碱含量不大于0.60%或由供需双方商定。

强度等级42.542.5R52.552.5R62.562.5R32.532.5R42.542.5R52.552.5R

抗折强度

MPa3d3.54.04.05.05.05.52.53.53.54.04.05.0

28d6.56.57.07.08.08.05.55.56.56.57.07.0

抗压强度

MPa3d17.022.023.027.028.032.011.016.016.021.022.026.0

28d42.542.552.552.562.562.532.532.542.542.552.552.5

《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》中对水泥的技术要求的规定见下表：

铁路混凝土对水泥的技术要求

序号项目技术要求备注

1比表面积≤350m2/kg（对硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥）按《水泥比表面积测定方法（勃氏法）》（GB/T8074）检验

280um方孔筛筛余≤10.0%（对普通硅酸盐水泥）按《水泥细度检验方法（80um筛筛析法）》（GB/T1345）检验

3游离氧化钙含量≤1.0%按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

4碱含量≤0.80%

5熟料中的C3A含量非氯盐环境下不应超过8%，氯盐环境下不应超过10%按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验后计算求得

6氯离子含量不宜大于0.10%（钢筋混凝土）按《水泥原料中氯的化学分析方法》（JC/T420）检验

  ≤0.06%（预应力混凝土）

注：

1当骨料具有碱-硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.60%；

2C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。

4.2细骨料

4.2.1细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂（在《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》、《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》中规定为中粗砂），也可选用专门机组生产的人工砂，不宜使用山砂，不得使用海砂。

4.2.2细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足下表的规定。

细骨料的累计筛余百分数（%）

        级配区

筛孔尺寸ⅠⅡⅢ

10.0mm000

5.0mm10-010-010-0

2.50mm35-525-015-0

1.25mm65-3550-1025-0

0.63mm85-7170-4140-16

0.315mm95-8092-7085-55

0.160mm100-90100-90100-90

注：

（1）除5.0mm和0.63mm筛档外，砂的实际颗粒级配与表中所列累计筛余百分率相比，允许稍有超出分界线，但其总量不应大于5%；

（2）当所用细骨料的颗粒级配不符合要求时，应采取经试验证明能确保工程质量的措施后，方可允许使用。

4.2.3细骨料的粗细程度应按细度模数分为粗、中、细三级，其细度模数分别为：

粗级：

3.7-3.1；中级：

3.0-2.3；细级：

2.2-1.6。

配制混凝土时宜优先选用中级细骨料。

当采用粗级细骨料时，应提高砂率，并保持足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性；当采用细级细骨料时，宜适当降低砂率。

泵送混凝土、抗渗混凝土宜选用中级细骨料。

4.2.4细骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法检验，试样经5次循环后，其质量损失不应大于8%。

细骨料的吸水率不应大于2%。

4.2.5采用天然河砂配制混凝土时，砂中含泥量、泥块含量、云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐等有害物质的含量应符合下表的规定。

砂中有害物质限值

项    目质量指标

含泥量（%）≤3.0≤2.5≤2.0

泥块含量（%）≤0.5

云母含量（%）≤0.5

轻物质含量（%）≤0.5

氯离子含量（%）≤0.02

硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3）（%）≤0.5

有机物含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色。

如深于标准色，则应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95。

当砂中含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时，应进行专门检验，确认能满足混凝土耐久性要求时，方能采用。

4.2.6细骨料应采用砂浆棒法检验其碱活性，且砂浆棒的膨胀率应小于0.10%；当骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%-0.20%时，混凝土的碱含量应满足下表的要求；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%-0.30%时，除了混凝土的碱含量满足下表规定外，混凝土中还应掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂，并经试验证明抑制有效。

混凝土最大碱含量（kg/m3）

设计使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年

环境条件干燥环境3.53.53.5

潮湿环境3.03.03.5

含碱环境*3.03.0

注：

1、“*”号表示混凝土必须换用非碱活性骨料。

2、混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺合料、外加剂及水的碱含量之和。

其中，矿物掺合料的碱含量以其所含可溶性碱计算。

粉煤灰的可溶性碱量取粉煤灰总碱量的1/6，矿渣粉的可溶性碱量取矿渣粉总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2。

    3、干燥环境是指不直接与水接触、年平均空气相对湿度长期不大于75%的环境；潮湿环境是指长期处于水下或潮湿土中、干湿交替区、水位变化区及年平均相对湿度大于75%的环境；含碱环境是指直接与高含盐碱地、海水、含碱工业废水或钠（钾）盐等接触的环境；干燥环境或潮湿环境与含碱环境交替变化时，均按含碱环境对待。

4、处于含碱环境中设计使用寿命为30年、60年的混凝土结构，除了对混凝土的碱含量按上表的要求进行控制外，还应对混凝土表面作防水、防碱涂层处理，否则应换用非碱活性骨料。

4.2.7当采用专门机组生产的人工砂或混合砂配制混凝土时，人工砂及混合砂经亚甲蓝试验判定后，石粉含量应符合下表的规定，压碎指标值应小于25%。

人工砂及混合砂中石粉含量限值

混凝土强度等级

石粉含量MB<1.40≤10.0≤7.0≤5.0

MB≥1.40≤5.0≤3.0≤2.0

4.3粗骨料

4.3.1粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂岩碎石。

4.3.2混凝土应采用二级或三级级配粗骨料。

其松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%（用于干湿交替或冻融环境条件下的混凝土应小于1%）。

4.3.3粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的2/3（在严重腐蚀环境条件下不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的1/2），且不得超过钢筋最小间距的3/4。

配制强度等级C50及以上预应力混凝土时，粗骨料最大公称粒径（圆孔筛）不应大于25mm。

4.3.4当粗骨料为碎石时，碎石的强度可用岩石抗压强度表示，且岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5。

施工过程中碎石的强度可用压碎指标值进行控制。

碎卵石的强度应用压碎指标值表示。

压碎指标应符合下表的规定。

粗骨料的压碎指标（%）

混凝土强度等级

岩石种类沉积岩（水成岩）变质岩或深成的火成岩火成岩沉积岩（水成岩）变质岩或深成的火成岩火成岩

碎石压碎指标≤16≤20≤30≤10≤12≤13

碎卵石压碎指标≤16≤12

注：

沉积岩（水成岩）包括石灰岩、砂岩等，变质岩包括片麻岩、石英岩等，深成的火成岩包括花岗岩、正长岩、闪长岩和橄榄岩等，喷出的火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。

.

4.3.5粗骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法检验，试样经5次循环后，其重量损失率应符合下表的规定。

粗骨料的坚固性指标

结构类型混凝土结构预应力混凝土结构

重量损失率（%）≤8≤5

4.3.6粗骨料中的有海物质含量应符合下表的规定。

粗骨料的有害物质含量（%）

              强度等级

项  目  

含泥量（%）≤1.0≤1.0≤0.5

泥块含量（%）≤0.25

针片状颗粒总含量（%）≤10≤10≤8

硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3）（%）≤0.5

氯离子含量（%）≤0.02

碎卵石中有机物含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色。

如深于标准色，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95。

中华工程网

4.3.7粗骨料应采用岩相法检验其矿物组成。

若粗骨料含有碱-硅酸反应活性矿物，其砂浆棒膨胀率应小于0.10%，当粗骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%-0.20%时，混凝土的碱含量应满足下表的要求；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%-0.30%时，除了混凝土的碱含量满足下表规定外，混凝土中还应掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂，并经试验证明抑制有效。

不得使用具有碱-碳酸反应活性的骨料。

混凝土最大碱含量（kg/m3）

设计使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年

环境条件干燥环境3.53.53.5

潮湿环境3.03.03.5

含碱环境*3.03.0

4.4水

4.4.1拌和用水可采用饮用水。

当采用其他来源的水时，水的品质应符合下表的要求。

拌和用水的品质要求

项      目预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土

PH值＞4.5＞4.5＞4.5

不溶物（mg/L）＜2000＜2000＜5000

可溶物（mg/L）＜2000＜5000＜10000

氯化物（以Cl-计）（mg/L）＜500＜10003500

硫酸盐（以SO42-计）（mg/L）＜600＜20002700

碱含量（以当量Na2O计）（mg/L）＜1500＜1500＜1500

4.4.2用拌和用水与用蒸馏水（或符合国家标准的生活饮用水）进行水泥净浆试验所得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不得大于30min，其初凝与终凝时间尚应符合有关水泥的国家标准的规定。

4.4.3用拌和用水配制的水泥砂浆或混凝土的28天抗压强度不得低于用蒸馏水（或符合国家标准的生活饮用水）拌制的对应砂浆或混凝土抗压强度的90%。

4.4.4拌和用水不得采用海水。

当混凝土处于氯盐锈蚀环境时，拌和用水中Cl-含量不应大于200mg/L。

对于使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土，拌和用水中Cl-含量不得超过350mg/L。

4.5外加剂

4.5.1外加剂应采用减水率高、塌落度损失小、适量引气、质量稳定、能满足混凝土耐久性能的产品。

当将不同功能的多种外加剂复合使用时，外加剂之间以及外加剂与水泥之间应有良好的适应性。

宜选用多功能复合外加剂。

在《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》中还规定，外加剂必须经铁道部鉴定或评审，并经铁道部产品质量监督检验中心检验合格。

4.5.2外加剂的性能应符合下表的规定。

外加剂的匀质性应符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076）的规定

外加剂的性能

序号项    目指标备注

1水泥净浆流动度（mm）≥240按《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB8077）检验

2硫酸钠含量（%）≤10.0

3Cl离子含量（%）≤0.2

4碱含量（Na2O+0.658K2O）（%）≤10.0

5减水率（%）≥20按《混凝土外加剂》（GB8076）检验

6含气量（%）用于配制非抗冻混凝土时≥3.0

  用于配制抗冻混凝土时≥4.5

7坍落度保留值（用于泵送混凝土时）（mm）30min≥180按《混凝土泵送剂》（JC473）检验

  60min≥150

8常压沁水率比（%）≤20按《混凝土外加剂》（GB8076）检验

9压力沁水率比（用于泵送混凝土时）（%）≤90按《混凝土泵送剂》（JC473）检验

10抗压强度比（%）3d≥130按《混凝土外加剂》（GB8076）检验

  7d≥125

  28d≥120

11对钢筋锈蚀作用无锈蚀

12收缩率比（%）≤135

13相对耐久性指标（%，200次）≥80

4.6掺和料

4.6.1矿物掺和料应选用品质稳定的产品，其品种宜为粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰。

不同矿物掺和料的掺量应根据混凝土的施工环境条件特点、拌和物性能、力学性能以及耐久性要求通过试验确定。

4.6.2矿物掺和料的技术要求应符合下列表中规定。

粉煤灰的技术要求

序号项  目技术要求备注

  C50以下

混凝土C50及以上

混凝土

1细度（%）≤20≤12按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596）检验

2Cl离子含量（%）不宜大于0.02按《水泥原料中氯的化学分析方法》（JC/T420）检验

3需水量比（%）≤105≤100按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596）检验

4烧失量（%）≤5.0≤3.0按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

5含水率（%）≤1.0（对干排灰）按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596）检验

6SO3含量（%）≤3按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

7CaO含量（%）≤10（对于硫酸盐侵蚀环境）

注：

因条件所限当烧失量指标达不到表中要求时，在其他指标符合表中要求的情况下，经试验证明能满足混凝土耐久性要求时，烧失量指标可适当放宽，但用于C50以下混凝土时不得大于8%，用于C50及以上混凝土时不得大于5%。

磨细矿渣粉的技术要求

序号项    目技术要求备    注

1MgO含量（%）≤14按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

2SO3含量（%）≤4

3烧失量（%）≤3

4Cl离子含量（%）不宜大于0.02按《水泥原料中氯的化学分析方法》（JC/T420）检验

5比表面积（m2/kg）350~500按《水泥比表面积测定方法（勃氏法）》（GB/T8074）检验

6需水量比（%）≤100按《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736）检验

7含水率（%）≤1.0按《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046）检验

8活性指数（%）（28d）≥95

硅灰的技术要求

序号项  目技术要求备  注

1烧失量（%）≤6按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

2Cl离子含量（%）不宜大于0.02按《水泥原料中氯的化学分析方法》（JC/T420）检验

3SiO2含量（%）≥85按《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736）检验

4比表面积（m2/kg）≥18000

5需水量比（%）≤125

6含水率（%）≤3.0按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

7活性指数（%）（28d）≥85按《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736）检验

5配合比设计

5.1一般规定

5.1.1混凝土工程应采用质量密度为2200-2550kg/m3的混凝土。

5.1.2混凝土应根据强度等级、耐久性等设计要求和原材料品质以及施工工艺、可能的环境条件变化等进行配合比设计。

当设计对混凝土的耐久性指标无具体要求时，应按《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》附录G的规定确定。

混凝土配合比应通过计算、试配、试件检测后经调整确定。

配制成的混凝土应能满足设计强度等级、耐久性指标和施工工艺等要求。

配合比选定试验应提前进行，留出足够的时间进行配合比调整。

当混凝土所用的原材料、施工工艺及环境条件等发生变化时，必须重新选定配合比。

5.1.3混凝土中的碱含量应符合设计要求。

设计无具体要求的，当骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%-0.20%时，混凝土的碱含量应满足下表的要求；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%-0.30%时，除了混凝土的碱含量满足下表规定外，混凝土中还应掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂，并经试验证明抑制有效。

试验方法可采用《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》附录J规定的方法一或方法二。

混凝土最大碱含量（kg/m3）

设计使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年

环境条件干燥环境3.53.53.5

潮湿环境3.03.03.5

含碱环境*3.03.0

注：

1、“*”号表示混凝土必须换用非碱活性骨料。

    2、混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺合料、外加剂及水的碱含量之和。

其中，矿物掺合料的碱含量以其所含可溶性碱计算。

粉煤灰的可溶性碱量取粉煤灰总碱量的1/6，矿渣粉的可溶性碱量取矿渣粉总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2。

    3、干燥环境是指不直接与水接触、年平均空气相对湿度长期不大于75%的环境；潮湿环境是指长期处于水下或潮湿土中、干湿交替区、水位变化区及年平均相对湿度大于75%的环境；含碱环境是指直接与高含盐碱地、海水、含碱工业废水或钠（钾）盐等接触的环境；干燥环境或潮湿环境与含碱环境交替变化时，均按含碱环境对待。

4、处于含碱环境中设计使用寿命为30年、60年的混凝