桥梁混凝土配合比试验大纲.doc

南水北调中线一期工程总干渠

桥梁混凝土配合比设计试验大纲

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2011年4月1日

目 录

一、前言 1
二、混凝土的设计参数 2
三、桥梁混凝土配合比设计 2
(一) 混凝土配合比设计用原材料检验 2
（二）混凝土配合比设计 4
（三）混凝土碱含量计算 8

南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南（委托建管项目）
南水北调中线工程方城段第五施工标段
桥梁混凝土配合比设计试验大纲
一、前言
根据我局承建的南水北调中线工程工程合同文件及施工组织设计要求，需对本工程所使用的各类别混凝土配合比进行设计和室内拌合试验。通过配合比设计试验，选择和确定混凝土组成材料的合理比例，设计出既满足施工要求又经济合理的混凝土配合比。公路桥梁混凝土配合比委托具备交通部公路工程试验检测综合甲级资质的中交国通公路工程技术有限公司进行设计。
二、混凝土的设计参数
根据设计、招标文件和相关委托方的要求，此次混凝土配合比设计参数见表1。
表1 南阳试验段桥梁工程混凝土配合比清单
使用部位
骨料级配
强度等级
坍落度（mm）
备注
桩基
5-31.5mm
C25F150
180-220
加粉煤灰、外加剂
普通硅酸盐42.5水泥
墩柱、盖梁、耳墙
5-31.5mm
C30F150
30-50
加粉煤灰、外加剂
普通硅酸盐42.5水泥
垫石
5-20mm
C40F150
50-70
加粉煤灰、外加剂
普通硅酸盐52.5水泥
主梁、桥面板
5-20mm
C50F150
50-70
加粉煤灰、外加剂
普通硅酸盐52.5水泥

三、桥梁工程混凝土配合比设计
(一)、混凝土配合比设计用原材料检验
南水北调中线一期工程工程混凝土配合比设计用原材料均由委托方提供。C25F150、C30F150配合比使用的水泥为南阳中联普通硅酸盐42.5级水泥,C40F150、C50F150配合比使用的水泥为南阳中联普通硅酸盐52.5级水泥；粉煤灰为南阳鸭河口Ⅰ级F类粉煤灰；外加剂选用西卡(中国)建筑材料有限公司天津分公司生产的Sika Viscocrete1210W高效减水剂(液体)及AER50-C引气剂；骨料采用南阳本地5-20mm、5-31.5mm碎石和本地河砂。
1、水泥
按照《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175－2007）标准，检测①比表面积；②密度；③标准稠度用水量；④凝结时间；⑤安定性；⑥胶砂强度；⑦碱含量。
2、粗骨料
依据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）对粗集料的品质要求，按《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）对粗集料的颗粒级配、含泥量、泥块含量、坚固性、硫化物及硫酸盐含量、表观密度、压碎值、针片状颗粒含量进行检验。
3、细骨料
依据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）对粗集料的品质要求，按《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）对细集料进行颗粒级配、泥块含量、坚固性、表观密度、硫化物及硫酸盐含量、有机质含量、云母含量、轻物质含量进行检验
4、粉煤灰
依据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596-2005)中有关规定，检测①细度；②烧失量；③含水率；④SO3含量；⑤需水量比；⑥碱含量。
5、外加剂
依据《混凝土外加剂》（GB8076-1997）要求，检测①减水率；②含气量；③泌水率比；④凝结时间差；⑤抗压强度比；⑥对钢筋锈蚀性作用；⑦碱含量。
（二）混凝土配合比设计
1、混凝土试配强度的确定
根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)，混凝土配制强度按下式计算：

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。
根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)规定，σ按下表选用
　　　　　　　　　 　标准差σ值
混凝土强度等级
低于C20
C20～C35
高于C35
σ
4.0
5.0
6.0
桥梁工程各种混凝土试配强度
序号
设计要求
粗骨料级配
试配强度(MPa)
1
C25F150
5-31.5
33.2
2
C30F150
5-31.5
38.2
3
C40F150
5-20
49.9
4
C50F150
5-20
59.9
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
根据工程所需配合比情况，考虑现场施工准确便捷性，工程所用配比均设计为连续级配。
2.2最优砂率的选择方法：
①拌制五组不同砂率的混凝土拌合物，用水量及水泥用量均相同，唯砂率以每组2%～3%的间隙变动。

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绘制坍落度—砂率关系图。如图上具有极大值，则极大值所对应的砂率最优，如因粘聚性不好而得不出极大值，则最优砂率应为粘聚性及保水性能保持良好而坍落度较大的砂率值。
2.3混凝土配合比参数的确定
对既有强度要求，又有抗冻要求的，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。
2.3.2既有强度要求，又有抗冻混凝土
掺用I级粉煤灰、缓凝高效减水剂或高效减水剂及引气剂。
2.3.2.1配合比参数确定
C25F150 混凝土
①水灰比：根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)规定：混凝土的水胶比，为砂石料在干燥状态下的单位用水量与胶凝材料的比值，其允许最大值为：0.50。
②用水量：根据坍落度、粗骨料最大粒径、外加剂、掺合料以及适宜的砂率通过试拌确定。
③坍落度：180-220(mm)
④水泥：普通硅酸盐42.5
⑤骨料：选用本地生产的5-31.5mm,碎石，和本地河砂。
⑥砂率：以选定水胶比0.45为基准，确定适宜的砂率A1，其它按照水胶比±0.05、砂率±1～2%，掺粉煤灰时减少1%这一规律来确定。
⑦粉煤灰掺量：I级0%、15%、25%
⑧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。高效减水剂或缓凝高效减水剂掺量依据坍落度相同，单位用水量最小来确定，对于缓凝高效减水剂还应兼顾对混凝土的初凝时间要求。
2.3.2.2 C25F150混凝土配合比试配
C25 F150试配方案
编号
水胶比
粉煤灰掺量（%）
砂率（%）
外加剂
减水剂（%）
引气剂（%）
NS1
0.50
0
A1+1~2
B1(B2)
C1
NS2
15
A1
C2
NS3
25
A1-1~2
C3
NS4
0.45
0
A1
B1(B2)
C4
NS5
15
A1-1~2
C5
NS6
25
A1-2~3
C6
NS7
0.40
0
A1-1~2
B1(B2)
C7
NS8
15
A1-2~3
C8
NS9
25
A1-3~4
C9
注：B2――为缓凝型高效减水剂的掺量。
2.3.2.3试配要求
①各试验编号分别成型7d、28d立方体抗压强度试件；
②成型编号S1 ～S9的28d，抗冻试件；
③建立抗压强度与水灰比和粉煤灰参量的关系；
④选用满足强度要求的配合比试件进行抗冻、抗渗试验。
⑤选用满足要求的混凝土配合比。
C30F150 混凝土
①水灰比：根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)规定：混凝土的水胶比，为砂石料在干燥状态下的单位用水量与胶凝材料的比值，其允许最大值为：0.50。
②用水量：根据坍落度、粗骨料最大粒径、外加剂、掺合料以及适宜的砂率通过试拌确定。
③坍落度：30-50（mm）
④水泥：普通硅酸盐42.5
⑤骨料：选用本地生产的5-31.5mm碎石，本地河砂。
⑥砂率：以选定水胶比0.45为基准，确定适宜的砂率A1，其它按照水胶比±0.05、砂率±1～2%，掺粉煤灰时减少1%这一规律来确定。
⑦粉煤灰掺量：I级0%、15%、25%
⑧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。高效减水剂或缓凝高效减水剂掺量依据坍落度相同，单位用水量最小来确定，对于缓凝高效减水剂还应兼顾对混凝土的初凝时间要求。
2.3.2.4 C30F150混凝土配合比试配
C30F150试配方案
编号
水胶比
粉煤灰掺量（%）
砂率（%）
外加剂
减水剂（%）
引气剂（%）
NS13
0.50
0
A1+1~2
B1(B2)
C13
NS14
15
A1
C14
NS15
25
A1-1~2
C15
NS16
0.45
0
A1
B1(B2)
C16
NS17
15
A1-1~2
C17
NS18
25
A1-2~3
C18
NS19
0.40

0
A1-1~2
B1(B2)
C19
NS20
15
A1-2~3
C20
NS21
25
A1-3~4
C21
注：B2――为缓凝型高效减水剂的掺量。
2.3.2.5试配要求
①各试验编号分别成型7d、28d立方体抗压强度试件；
②成型编号S13 ～S21的28d，抗冻试件；
③建立抗压强度与水灰比和粉煤灰参量的关系；
④选用满足强度要求的配合比试件进行抗冻、抗渗试验。
⑤选用满足要求的混凝土配合比。
C40F150 、C50F150混凝土
①水灰比：根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)规定：混凝土的水胶比，为砂石料在干燥状态下的单位用水量与胶凝材料的比值，其允许最大值为：0.50。
②用水量：根据坍落度、粗骨料最大粒径外加剂、掺合料以及适宜的砂率通过试拌确定。
③坍落度：50-70（mm）
④水泥：普通硅酸盐52.5
⑤骨料：选用本地生产的5-20mm,碎石，和本地河砂。
⑥砂率：以选定水胶比0.40为基准，确定适宜的砂率A1，其它按照水胶比±0.05、砂率±1～2%，掺粉煤灰时减少1%这一规律来确定。
⑦粉煤灰掺量：I级0%、15%、25%
⑧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。高效减水剂或缓凝高效减水剂掺量依据坍落度相同，单位用水量最小来确定，对于缓凝高效减水剂还应兼顾对混凝土的初凝时间要求。
2.3.2.6混凝土配合比试配
C40F150、 C50F150试配方案
编号
水胶比
粉煤灰掺量（%）
砂率（%）
外加剂
减水剂（%）
引气剂（%）
NS22
0.45
0
A1+1~2
B1(B2)
C22
NS23
15
A1
C23
NS24
25
A1-1~2
C24
NS25
0.40
0
A1
B1(B2)
C25
NS26
15
A1-1~2
C26
NS27
25
A1-2~3
C27
NS28
0.35

0
A1-1~2
B1(B2)
C28
NS29
15
A1-2~3
C29
NS30
25
A1-3~4
C30
NS31
0.30
0
A1+1~2
B1(B2)
C31
NS32
15
A1
C32
NS33
25
A1-1~2
C33
注：B2――为缓凝型高效减水剂的掺量。
2.3.2.7试配要求
①各试验编号分别成型7d、28d立方体抗压强度试件；
②成型编号S22 ～S33的28d，抗冻试件；
③成型编号S22 ～S33的28d动弹模量试件；
④建立抗压强度与水灰比和粉煤灰参量的关系；
⑤选用满足强度要求的配合比试件进行抗冻、抗渗试验。
⑥选用满足要求的混凝土配合比。
（三）、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，%

三、混凝土的设计参数
根据设计、招标文件和相关委托方的要求，此次混凝土配合比设计参数见表1。
表1 南水北调中线工程方城段五标工程混凝土配合比清单
四、混凝土配合比设计
(一)、混凝土配合比设计用原材料检验
南水北调中线一期工程工程配合比设计用原材料均由委托方提供。C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50、C20W6F150、C25W6F150、C30W6F150、C35W6F150、配合比使用的水泥为天瑞集团南召水泥有限公司和方城宛北水泥公司生产的普通硅酸盐普通42.5级水泥；粉煤灰为平顶山姚孟电力粉煤灰开发有限公司Ⅰ级F类粉煤灰；外加剂选用西卡中国有限公司天津分公司生产的高效减水剂(液体)、引气剂；粗骨料采用荆山石料场和石盘沟石料场生产的5～20mm、20～40mm碎石；细骨料采用白河沙场河砂。
1、水泥
按照南水北调中线一期工程施工招标文件及《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175－2007）标准，检测1、比表面积；2、密度；3、标准稠度用水量；4、凝结时间；5、安定性；6、胶砂强度；7、碱含量；8、氯离子含量；9、三氧化硫；10、烧失量；11氧化镁。
2、粗骨料
按照南水北调中线一期工程施工招标文件及《水工混凝土施工规范》（SDJ207－82）、《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004）要求，依据《水工混凝土砂石骨料试验规程》（SL352-2006）检测1、超逊径；2、含泥量；3、泥块含量；4、坚固性；5、硫化物及硫酸盐含量；6、有机质含量；7、表观密度；8、吸水率；9、针片状颗粒含量；10、压碎值；11、颗粒级配。
3、细骨料
依据南水北调中线一期工程标段施工招标文件及《水工混凝土施工规范》（SDJ207－82）、《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004）要求，按照《水工混凝土砂石骨料试验规程》（SL352-2006）的规定检测1、颗粒级配；2、含泥量；3、泥块含量；4、细度模数；5、坚固性；6、云母含量；7、表观密度；8、轻物质含量；9、硫化物及硫酸盐含量；10、有机质含量。
4、粉煤灰
依据南水北调中线一期工程总干渠施工招标文件及《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）、《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004）要求，按照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596-2005)中有关规定，检测1、细度；2、烧失量；3、含水率；4、SO3含量；5、需水量比；6、碱含量；7、游离氧化钙。
5、外加剂
依据南水北调中线一期工程总干渠标段施工招标文件及《混凝土外加剂》（GB8076-1997）要求，检测1、减水率；2、含气量； 3、泌水率比；4、凝结时间差；5、抗压强度比；6、1h经时变化量；7、收缩率比；8、甲醛含量；9氯离子含量；10、碱含量；11、硫酸钠含量；12、PH值。

6、 水质指标
(1) 凡适宜饮用的水均可使用，未经处理的工业废水不得使用。
(2) 拌和水所含物质不应影响砼和易性和砼强度的增长和砼的腐蚀。
(3) 水的PH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物的含量应符合《水工混凝土施工规范》（SDJ207-82)的有关规定。

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