C30路面配合比 进水口坝顶公路 LYHP04.docx
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C30路面配合比进水口坝顶公路LYHP04
报告编号：
LYHP-2011-04
中国水利水电第七工程局有限公司
左岸进水口坝顶公路
C30路面混凝土配合比试验报告
工程名称：
电站进水口、引水道土建及金属安装工程
施工单位：
中国水电七局梨园水电站项目经理部
试验项目：
C30路面混凝土配合比设计
报告日期：
2011年03月24日
中国水利水电第七工程局有限公司梨园水电站项目经理部试验室
技术负责人：
胡勇
校核人员：
徐远杰
编制人员：
张汝九
检验人员签名：
张汝九代鑫
黄维林徐远杰
一、概述
根据电站进水口、引水道土建及金属安装工程需要,对左岸进水口坝顶公路路面混凝土配合比进行了设计试验，主要原材料采用“永保”和“三德”P.O42.5水泥、浙江龙游五强外加剂厂生产的ZB-1A缓凝高效减水剂，水电八局左岸砂石系统生产的人工灰岩砂石骨料。
现将原材料试验及配合比试验成果整理如下：
二、混凝土设计技术要求
左岸进水口开挖区坝顶公路路面混凝土设计抗压强度等级为C30，二级配，强度保证率95%；混凝土弯拉强度根据《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）按重型交通等级要求为≥5.0MPa。
三、检验依据：
GB175-2007《通用硅酸盐水泥标准》
GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》
GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》
GB8076-2008《混凝土外加剂》
JTGE42-2005《公路工程集料试验规程》
JTGE30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》
JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》
JTGF30-2003《公路水泥混凝土路面施工技术规范》
JTGD40-2002《公路水泥混凝土路面设计规范》
四、试验条件
试验间的温度：
标养间：
室温20±2℃，湿度≥95%
拌和间：
室温 15℃~20℃
水泥间：
室温20±2℃
主要仪器设备：
水泥净浆搅拌机、水泥胶砂搅拌机、水泥胶砂振实台、
抗折试验机、恒温恒湿标准养护箱、水泥试件标准水箱、
砂石标准筛、天平、针片状规准仪、压碎指标仪、混凝土振动台、
单卧轴强制式搅拌机、DYE300、DYE2000电液压式力试验机
五、原材料
1、水泥
试验采用大理三德水泥有限公司生产的“三德”牌P.O42.5水泥和云南特种水泥股份有限公司金山分公司生产的“永保”P.O42.5水泥。
水泥品质检验结果见表1。
检验项目
厂家品种等级
安定性
（雷氏法）
凝结时间（min）
抗折强度（MPa）
抗压强度（MPa）
初凝
终凝
3d
28d
3d
28d
检验结果
三德P.O42.5
1.0/合格
164
212
5.1
8.5
25.4
49.7
检验结果
永保P.O42.5
1.5/合格
166
216
4.9
7.8
19.2
46.0
国家标准（GB175－2007）
合格
≥45
≤600
≥3.5
≥6.5
≥17.0
≥42.5
表1“永保”P.O42.5和“三德”P.O42.5水泥品质检验结果表
从表1的试验结果来看，“三德”P.O42.5和“永保”P.O42.5水泥的物理力学性能检验结果均满足GB175-2007标准要求。
2、砂石骨料
（1）、人工砂
试验采用八局左岸砂石系统生产的人工砂，中砂，细度模数F.M=2.69，级配属II区，品质检验结果见表2-1、筛分见表2-2。
表2-1砂品质检验结果表
名称
检验项目
标准（JTGF30-2003）
检验结果
结论
人工砂
细度模数（F.M）
2.0～3.5
2.69
合格
表观密度（kg/m3）
＞2500
2690
合格
松散堆积密度（kg/m3）
＞1350
1450
合格
石粉含量（%）
/
11.6
/
表2-2人工砂筛分析检验结果表
筛孔尺寸（mm）
分计筛余（%）
累计筛余（%）
5
0.4
0.4
2.5
15.0
15.4
1.25
19.2
34.6
0.63
18.5
53.1
0.315
25.7
78.7
0.16
9.5
88.3
＜0.16
11.5
99.8
细度模数FM
2.69
（2）、碎石
试验采用水电八局左岸砂石系统生产人工碎石，品质检验结果见表2-3；组合级配成果见表2-4。
表2-3粗骨料的品质检验结果表
检验项目
含泥量
（%）
表观密度（kg/m3）
压碎指标
（%）
松散堆积密度
（kg/m3）
针片状含量（%）
标准（JTGF30-2003）
＜1.0
＞2500
＜15
＞1350
＜15
5mm～20mm
0.5
2710
9.0
1380
7
20mm～40mm
0.3
2710
1350
3
结论
合格
合格
合格
合格
合格
表2-4粗骨料组合级配成果表
组合比（中石:
小石）
堆积密度（kg/m3）
空隙率（%）
松散
紧密
松散
紧密
60:
40
1470
1675
45.8
38.2
55:
45
1465
1687
45.9
37.7
50:
50
1474
1670
45.6
38.4
通过不同石子比例的级配试验，选择最佳的粗骨料级配组合，以利于降低混凝土单位用水量，提高混凝土拌和物的和易性，根据试验结果选择中石：
小石=55：
45进行本次路面砼配合比设计及性能试验。
3、缓凝高效减水剂
混凝土外加剂采用浙江龙游五强外加剂厂生产的ZB-1A缓凝高效减水剂,掺量为0.7%。
外加剂品质检验结果符合GB8076-2008《混凝土外加剂》规定的技术要求。
掺外加剂混凝土性能检验结果见表3。
表3混凝土外加剂性能检验结果
生产厂家
型号
减水率（%）
含气量（%）
泌水率比（%）
凝结时间差（min）
抗压强度比（%）
初凝
终凝
3d
7d
28d
浙江龙游五强
ZB-1A
20.0
2.0
44
+207
+223
133
138
123
国家标准
GB8076-2008
≥14
＜4.5
≤100
>+90
/
/
≥125
≥120
4、拌和用水
拌和用水为葛洲坝水厂生活用水。
六、混凝土配合比设计试验
1、水灰比与最小水泥用量的规定要求
根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTGF30-2003的规定三、四级公路最大水灰比要求0.48，有抗冻要求的0.46，抗盐冻要求的0.44，42.5级水泥最小水泥用量为290公斤,本次配合比设计没有抗冻、抗盐要求，最大水灰比要求0.48。
2、水灰比的计算结果及单位用水量、砂率选择
根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTGF30-2003的规定，初步水灰比按统计公式计算：
水灰比=1.5684÷（配制弯拉强度5.8+1.0097-0.3595水泥实测28d抗折强度7.8）=0.39。
单位用水量的确定，根据试拌调整，当水灰比0.40时,二级配常态混凝土采用35%的砂率，用水量135kg/m3，混凝土拌和物和易性良好。
3、混凝土室内试验成果
根据混凝土设计要求以及原材料检验结果，采用永保P.O42.5水泥，选取0.38、0.40、0.42水灰比进行试验,用绝对体积法,含气量取1.0%，水泥密度3.10g/cm3，砂、石表观密度分别为2.69g/cm3和2.71g/cm3，根据施工要求，坍落度按50mm~70mm控制，试验骨料以干燥状态为基准，实测拌和物坍落度，描述和易性，成型7天、28天抗压强度试件及抗弯拉强度试件。
试验成果见表4。
表4“永保P.O42.5水泥”混凝土室内性能试验成果表
水灰比
砂率（%）
每方材料用量（kg/m3）
坍落度
mm
和易性
抗压强度（MPa）
弯拉强度
（MPa）
水泥
水
砂
中石
小石
ZB-1A减水剂
（掺量0.7%）
7d
28d
7d
28d
0.38
35
358
136
695
716
585
2.51
60
良
40.1
48.2
5.2
6.2
0.40
35
338
135
702
723
591
2.37
71
良
37.0
45.8
4.7
5.8
0.42
35
321
135
707
728
596
2.25
78
良
35.3
44.1
4.5
5.6
试验结果表明，混凝土强度与灰水比具有较好的相关性，混凝土强度与灰水比相关关系式如下：
抗压强度R28=16.392×灰水比+4.9851R2=0.9952
弯拉强度R28=2.4053×灰水比-0.1566R2=0.9742
混凝土强度与灰水比关系曲线如下：
七、混凝土配合比参数选择
1、混凝土配制强度的确定
根据规范要求公路路面混凝土设计主要是以弯拉强度为控制指标，本配合比设计在满足C30抗压强度等级的同时还要满足弯拉强度要求。
（1）、混凝土抗压配制强度计算
混凝土概率度系数t=1.645，标准差σ=4.5MPa。
C30：
配制强度fcu,0=设计强度fcu,k+概率度系数t×标准差σ=37.4MPa。
（2）、混凝土弯拉配制强度计算
混凝土弯拉配制强度根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTGF30-2003的规定，按下式计算弯拉配制强度：
fc=fr/（1-1.04Cv）+ts=5.8MPa
fc…………弯拉配制强度fr…………设计弯拉强度
Cv…………弯拉强度变异系数t…………保证率系数s………样本标准差
根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTGF30-2003的规定，弯拉强度变异系数CV值（见表5-1）选取为0.10，保证率系数t值（见表5-2）选取为0.37，样本标准差s在无资料情况下的取值一般在6%—10%之间，本次配合比设计选取10%，即为0.5MPa,计算出配制强度fc为5.8MPa。
表5-1弯拉强度变异系数CV
高速
一级
二级
三四级
5～10%
5～10%或10～15%
10～15%
10～15%或15～20%
表5-2保证率系数t
公路技术等级
判别概率P
样本组数n
3
6
9
15
20
高速公路
0.05
1.36
0.79
0.61
0.45
0.39
一级公路
0.10
0.95
0.59
0.46
0.35
0.30
二级公路
0.15
0.72
0.46
0.37
0.28
0.24
三、四级公路
0.20
0.56
0.37
0.29
0.22
0.19
2、选取水灰比
从表4中混凝土试验结果看出：
“水灰比0.40”的混凝土28天抗压强度为45.8Mpa大于配制抗压强度要求，28天弯拉强度为5.8MPa，满足配制弯拉强度要求，因此，选择“水灰比0.40”的混凝土配合比作为“永保P.O42.5水泥”C30路面混凝土推荐施工配合比。
3、C30路面混凝土配合比验证试验成果
为简化试验，根据“永保P.O42.5水泥”C30路面混凝土推荐施工配合比参数，采用“三德P.O42.5水泥”进行验证试验，用绝对体积法,含气量取1.0%，水泥密度3.10g/cm3，砂、石表观密度分别为2.69g/cm3和2.71g/cm3，坍落度按50mm~70mm控制，试验骨料以干燥状态为基准，实测拌和物坍落度，描述和易性，成型7天、28天抗压强度试件及弯拉强度试件。
试验成果见表5-3。
表5-3“三德P.O42.5水泥”混凝土室内性能验证试验成果表
水灰比
砂率（%）
每方材料用量（kg/m3）
坍落度
mm
和易性
抗压强度（MPa）
弯拉强度
（MPa）
水泥
水
砂
中石
小石
ZB-1A减水剂
（掺量0.7%）
7d
28d
7d
28d
0.40
35
338
135
702
723
591
2.37
65
良
38.8
47.1
4.7
5.9
从表5-3中混凝土试验结果看出：
“三德水泥”采用“永保水泥”配合比参数,混凝土性能可满足设计C30路面混凝土配制强度要求。
八、混凝土配合比参数的选定
根据以上试验成果，现提出C30公路路面混凝土推荐施工配合比见表6。
表6公路路面混凝土推荐施工配合比
设计强度等级
减水剂掺量
（%）
级配
控制
坍落度（㎜）
水灰比
砂率（%）
材料用量（kg/m3）
设计强度标准值
弯拉
强度
水泥
水
砂
中石
小石
减水剂（干粉）
C30
≥5.0MPa
0.7%
二
50～70
0.40
35
338
135
702
723
591
2.37
说明：
1、本配合比表中的骨料重量均为干燥状态重量；
2、减水剂采用浙江龙游五强外加剂厂生产的ZB-1A缓凝高效减水剂；
3、大理三德水泥有限公司生产“三德”牌P.O42.5级水泥、云南特种水泥股份有限公司金山分公司生产的“永保”P.O42.5水泥可同用于表6C30“公路路面混凝土推荐施工配合比”。
九、混凝土配合比参数的使用条件及注意事项：
1、配合比采用绝对体积法计算。
水泥、砂、石子的密度分别为3.10g/cm3、2.69g/cm3、2.71g/cm3，含气量按1.0%计算。
2、砂子为水电八局左岸砂石加工系统生产的人工砂，细度模数为F.M=2.69，在施工现场使用时，砂子细度模数每增减0.2，砂率酌情增减1%。
3、混凝土拌和物出机口坍落度控制在50mm～70mm,，在实际施工过程中，坍落度每增减20mm，用水量相应增减5kg/m3，并应根据相关参数重新计算每方混凝土中各种材料的用量。
4、在现场拌制过程中，必须保证各种原材料的衡量准确，拌和均匀。
5、施工现场原材料品质发生波动时，现场质量控制人员应根据原材料的实际情况及时对混凝土配合比进行适当的调整。
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