C40C50混凝土配合比报告.doc

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%

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
C40
---
---
28d
一
20mm
95%
100~120
天瑞P·O42.5
支座垫层、桥面铺装等
2
C50
---
---
28d
一
20mm
95%
100~120
天瑞P·O42.5
T梁、箱梁等
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》JTJ 041-2000
3 《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007
4 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005
5 《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ 146-1990
6 《混凝土外加剂》GB 8076-2008
7《水工混凝土试验规程》SL 352-2006
8《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001
9《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52－2006
10《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T223-2007
11《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-1995
12 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低碱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（%）
≤0.60
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/T 1596-2005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5～20mm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
表观密度(kg/m3)
＞2500
2728
吸水率(%)
＜2.0
0.60
含泥量(%)
＜1.0
0.4
泥块含量(%)
＜0.5
0.0
针片状颗粒含量(%)
＜15
5
空隙率(%)
＜47
44.3
有机物含量
合格
合格
硫酸盐及硫化物含量(%)
＜1.0
0.2
压碎指标(%)
＜20
9.8
坚固性(%)
＜8
3
堆积密度(kg/m3)
＞1350
1520
试验结果表明该粗骨料符合《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011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
2.6～3.0
2.6
表观密度(kg/m3)
＞2500
2687
含泥量(%)
≤3.0
2.5
泥块含量(%)
≤1.0
0.0
云母含量(%)
≤2.0
0.2
硫酸盐及硫化物含量(%)
≤1.0
0.2
有机物含量
合格
合格
轻物质含量(%)
≤1.0
0.4
坚固性(%)
≤8
4
堆积密度(kg/m3)
＞1350
1492
空隙率(%)
＜47
44.5
吸水率(%)
--
1.21
试验结果表明该粗骨料符合《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011的规范要求。
6.5减水剂

减水剂采用山西康特尔精细化工有限责任公司生产的“KTPCA”聚羧酸系高性能减水剂，其性能指标见表6。
表6 “KTPCA”聚羧酸系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
27
泌水率比(%)
≤60
18
含气量（%）
≤6.0
3.5
凝结时间差（min）
＞+120
+210
抗压强度比（%）
3天
≥155
169
7天
≥145
158
28天
≥130
152
氯离子含量
（按折固含量计）（%）
≤0.6
0.05
总碱量（%）
≤15.0
5.89
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）
/
170
硫酸钠含量（%）
/
0.70
固体含量（%）
/
21.06
密度(g/cm3)
/
1.047
水泥净浆流动度（mm）
/
266
试验结果表明该外加剂的减水率、泌水率比、含气量、凝结时间差、抗压强度比、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》JTG/T F50-2011，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
混凝土配制强度见表7
表7 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
C40
95%
1.645
6.0
49.9
2
C50
95%
1.645
6.0
59.9
7.2混凝土的最大水灰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，最大水灰比和最小水泥用量的确定最大允许值不应超过表8的规定。
表8 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，表中的最大水灰比及最小水泥用量即为替代的水灰比和水泥用量。
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，计算水灰比为：
C40计算水灰比为W/C=αa.fce/fcu,0+αa.αb.fce=0.43
C50计算水灰比为W/C=αa.fce/fcu,0+αa.αb.fce=0.36
式中： fcu,0——混凝土的配制强度，C40取49.9MPa、C50取59.9 MPa。
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“水灰比≤0.60，水泥用量≥300kg/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灰比为： 0.29、0.31、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：混凝土的用水量为150kg/m3。
7.4砂率的确定
混凝土最佳砂率选取原则：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0.29、0.33为基准水灰比，单位用水量150kg/m3，粉煤灰掺量10%，减水剂掺量1.35%，砂率按34%、33%、32%、31%变化，试拌结果见表9、表10。

表9 C40混凝土试拌结果
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
一
34
0.33
160
10
上
多
较好
无
105
2
一
33
0.33
160
10
上
中
好
无
115
3
一
32
0.33
160
10
中
中
好
无
110
4
一
31
0.33
160
10
中
少
较好
无
100
表10 C50混凝土试拌结果
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
一
34
0.29
160
10
上
多
较好
无
100
2
一
33
0.29
160
10
上
多
较好
无
110
3
一
32
0.29
160
10
中
中
好
无
120
4
一
31
0.29
160
10
中
少
较好
无
115
结论：由试拌结果看出，C40混凝土的最优砂率为33%、C50混凝土的最优砂率为32%、
7.5粉煤灰掺量的确定
根据《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ 146-1990表4.2.1的规定，粉煤灰取代水泥的最大限量的要求，混凝土选择粉煤灰掺量10%进行试配。
GBJ 146-1990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“KTPCA”聚羧酸系高性能减水剂掺量的确定
经厂家推荐，减水剂掺量为胶凝材料的1.35%。
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）
水灰比
砂率（%）
用水量（kg/m3）
减水剂
引气剂
品种
掺量（%）
品种
掺量（%）
C40、C50混凝土
天瑞P·O42.5
天然砂 碎石
一
10
100～120
0.33
34
150
聚羧酸
1.35
/
/
0.31
33
150
0.29
32
150
9、混凝土配合比设计计算方法

采用重量法计算：
mc0+mg0+ms0+mw0=mcp
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(%);
mcp---每立方米混凝土拌合物的假定重量 (kg);取2400kg。
10、混凝土试验成果及分析(见表11)
表11 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）
坍落度
(mm)
抗压强度(MPa)
7天
28天
1
0.33
10
34
150
409
45
609
1181
/
6.13
120
42.9
51.5
2
0.31
10
33
150
435
48
581
1180
/
6.52
115
46.9
55.7
3
0.29
10
32
150
466
52
552
1173
/
6.99
110
50.1
60.2
注：减水剂掺量为胶凝材料用量的1.35%。
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C40、C50混凝土配合比的水胶比见下表12。
表12
混凝土设计强度等级
水胶比
C40
0.33
C50
0.29
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13。试验成果推荐施工配合比见表14。
表13 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
0.33
2400
2430
1.012
2
0.31
2400
2440
1.017
3
0.29
2400
2440
1.017

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

表14 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
C40
一
100～120
0.33
33
10
150
409
45
591
1199
/
6.13
C50
一
100～120
0.29
32
10
150
466
52
552
1173
/
6.99
12、配合比使用说明：
1、混凝土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率变化，及时对配合比进行相应调整。
2、混凝土机口坍落度控制在100～120mm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、C40每立方米混凝土碱含量：409×0.52%＋45×1.42%×0.2+6.13×1.82＝2.36(kg/m3)。
8、C50每立方米混凝土碱含量：466×0.52%＋52×1.42%×0.2＋6.99×1.82%＝2.70(kg/m3)。