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上报C10配合比报告1

南水北调天津干线TJ4-4标

C10混凝土配合比试验报告

中国水利水电第四工程局有限公司试验中心

2010年4月

审定：

施正友

审核：

胡宏峡

校核：

王志军薛文斌

编写：

薛文斌

试验人员：

杨永江耿春生杨易青许宏荣

李长王荣海鲁长平

打印：

许宏荣

1.前言

1.1工程概述

南水北调中线一期工程天津干线廊坊市段起点位于河北省廊坊市固安县马庄镇李洪村西约900米处，桩号为75＋927，终点位于河北省廊坊市与天津武清区分界处，桩号为131＋360，全长约55.433km。

我公司承建标段为廊坊市段TJ4-4标，桩号为111＋600～122＋212，全长约10.61km。

该标段以现浇混凝土箱涵为主，为有压输水箱涵，其它主要建筑包括：

通气孔6座、分水口2座、小型倒虹吸2座、小型公路涵6座、保水堰1座、廊大公路涵，通信系统的硅芯管采购和埋设。

1.2设计目的

在满足工程混凝土设计要求和易性的条件下，通过试拌调整，经济、合理的选出混凝土单位体积中各种组成材料的用量。

1.3设计原则

配合比设计的原则是最小单位用水量、最大骨料粒径和最多骨料用量、最佳骨料级配，优先采用优质经济的粉煤灰、外加剂等。

达到满足施工和设计要求，抑制碱骨料反应，保证工程质量。

1.4本试验依据的技术条款、规范、规程如下：

（1）《通用硅酸盐水泥》GB175-2007

（2）《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》DL/T5055-2007

（3）《砼强度检验评定标准》GBJ107-1987

（4）《砼用水标准》JGJ63-2006

（5）《普通砼用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006

（6）《水工砼砂石骨料试验规程》DL/T5151-2001

（7）《水工砼施工规范》DL/T5144-2001

（8）《水工砼外加剂技术规程》DL/T5100-1999

（9）《水工砼试验规程》SL352-2006

（10）《砂、石碱活性快速试验方法》CECS48:

（11）南水北调中线干线工程标准《预防砼工程碱骨料反应技术条例》（试行）

2005年

2、原材料

2.1水泥

水泥为河北曲寨水泥厂生产的P·O42.5低碱水泥，水泥物理性能试验结果见表2-1。

表2-1水泥品质试验结果

检测项目

生产厂家

水泥品种

细度

碱含量

标稠

凝结时间（min）

安定性

抗压强度（MPa）

抗折强度（MPa）

比表面积m2/kg

筛余量%

初凝

终凝

28d

曲寨水泥厂

P·O42.5

400

0.49

29.0

163

278

合格

27.8

52.6

5.0

8.8

标准要求

GB175-2007

≥300

≤10

≤0.6

≥45

≤600

合格

≥16.0

≥42.5

≥3.5

≥6.5

2.2粉煤灰品质检验

粉煤灰为唐山市陡河电厂生产的Ⅱ粉煤灰，检测结果见表2-2。

表2-2粉煤灰品质试验结果

序号

检测项目

生产厂家

细度

烧失量

需水量比%

SO3

含水量

碱含量

等级

评定

唐山市陡河电厂

7.8

2.1

100

0.9

0.2

0.68

Ⅱ

标准

GB/T1596-2005

≤25

≤8.0

≤105

≤3.0

≤1.0

Ⅱ

2.3细骨料

砂颗粒级配及品质检验结果见表2-3、2-4。

表2-3砂颗粒级配检验结果

筛孔

试验A

试验B

平均

重量

百分比

重量

百分比

累计余

（mm）

量%

46.3

9.3

45.6

9.1

9.2

2.5

63.8

12.8

63.0

12.6

12.7

21.9

1.25

61.8

12.4

61.3

12.3

34.2

0.63

118.1

23.6

117.9

23.6

57.8

0.315

128.3

25.7

129.5

25.9

25.8

83.6

0.16

58.0

11.6

59.2

11.8

11.7

95.3

22.7

4.5

23.4

4.7

4.6

99.9

合计

499.0

99.8

499.9

100.0

99.9

细度模数

2.72

表2-4砂品质检验结果

检测项目

生产厂家

细度

模数

含泥量

（%）

吸水率

（%）

坚固性

（%）

表观密度（kg/m3）

堆积密度（kg/m3）

SO3

（%）

云母

含量

（%）

轻物质含量

（%）

有机质含量

骨料碱活性

（%）

河北易县中易水砂厂

2.72

0.5

1.64

1.0

2680

1590

0.11

0.2

0.1

浅于标准色

0.08

DL/T5144-2001

2.4～3.0

≤3

≤8

≥2500

≤1

≤2

≤1

浅于标准色

＜0.1

检测结果表明：

细骨料属Ⅱ区中砂，满足（南水北调中线一工程天津干线廊坊市段工程TJ4-4标施工技术要求），其它砂的质量满足DL/T5144-2001规范要求。

2.4粗骨料

粗骨料品质检验结果见表2-5。

表2-5粗骨料质量检验结果

检测项目

生产厂家

含泥量

（%）

泥块含量

（%）

表观密度kg/m3

针片状

（%）

压碎

指标

（%）

吸水率

（%）

SO3

（%）

坚固性

（%）

有机质

含量

骨料碱

活性

（%）

易县半壁店

石料厂

0.6

0.0

2710

1.0

4.6

0.89

0.08

1.0

有机质

含量

0.0

DL/T5144-2001

≤1.0

不允许

≥2550

≤15

≤10

≤2.5

≤0.5

≤5

有机质

含量

≤0.1

检测结果表明：

粗骨料的各项检测指标满足DL/T5144-2001规范要求。

备注：

粗、细骨料的碱活性反应试验均采用砂浆棒膨胀率方法测定。

（应注明采用的快速法还是慢速法，以及膨胀试验观测龄期等）

2.5外加剂

外加剂品质检验结果见下表2-6

表2-6外加剂品质检验结果

检测项目

生产厂家

外加剂

型号

减水率

（%）

泌水

率比

（%）

含气量

（%）

28d收缩率比（%）

凝结时间差（min）凝结时凝凝结时间差（min）

抗压强度比（%）

初凝

终凝

28d

山西凯迪建材有限公司

KDNOF-2

15.9

4.3

118

125

120

126

128

131

DL/T5100-1999

≥15

≤100

﹤3.0

＜125

+120~

+240

+120~+240

≥125

≥120

检测结果表明：

外加剂的检测指标满足DL/T5100-1999规范要求。

2.6掺缓凝高效减水剂混凝土性能比对试验

掺外加剂混凝土性能试验按照《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-1999）进行，试验采用原材料水泥、砂、石为前面所选，根据用水量调整外加剂掺量，使混凝土坍落度控制在80～100mm范围之内，然后进行减水率、泌水率比、含气量、凝结时间差、抗压强度、和易性等试验。

试验结果见表2-7。

（表3-7、表3-8应放在配合比设计部分）

表2-7掺减水剂混凝土技术性能试验成果

试验

编号

混凝土类别

水灰

比

（W/C）

减水剂

用水

量

（kg/m3）

水泥

用量

（kg/m3）

砂率

（%）

坍落度（mm）

减水

率

（%）

含气

量

（%）

砼温

（℃）

室温

（℃）

抗压强度（MPa）/抗压强度比（%）

凝结时间差（min）

品种

掺量（%）

设计

实测

15分钟后

损失率

（%）

28d

初凝

终凝

TJPY-0

基准

0.59

195

330

80-100

1.4

17.5

14.1/100

23.5/100

34.4/100

10:

13:

TJPY-1

受检

0.47

KDNOF-2

0.6

155

330

80-100

21.4

2.4

19.4/138

33.5/143

46.8/136

+81

190

DL/T5100-1999标准

―

≥15

＜3.0

≥125

≥120

+120～+240

表3－7混凝土拌和物单位用水量试验成果

试验

编号

试验参数

试验成果

坍落度以

15min测值

级

配

水胶比

W/（C+F）

砂率

（%）

用水量

（kg/m3）

减水剂KDNOF-2（%）

引气剂YM-1（%）

坍落度（mm）

含气量（%）

坍落度（mm）

含气量（%）

砼温（℃）

密度（kg/m3）

粘聚

性

含砂

情况

析水

情况

棍度

机口

15min

TJPW-1

二

0.60

120

0.60

80-100

2418

较好

中

无

中

TJPW-2

二

0.60

125

0.60

80-100

较好

中

无

中

TJPW-3

二

0.60

130

0.60

80-100

114

17.5

较好

中

无

中

∨

表3－8二级配混凝土最优砂率试验成果

试验

编号

试验参数

试验成果

最优

砂率

（%）

级

配

水胶比

W/（C+F）

砂率

（%）

用水量

（kg/m3）

减水剂

KDNOF-2（%）

引气剂

YM-1（%）

坍落度

（mm）

含气量

（%）

坍落度（mm）

含气量（%）

砼温

（℃）

密度kg/m3

粘聚

性

含砂

情况

析水

情况

棍

度

机口

15min

TJPS-1

二

0.60

130

0.6

80-100

2420

一般

少

下

TJPS-2

二

0.60

130

0.6

80-100

一般

少

中

TJPS-3

二

0.60

130

0.6

80-100

110

较好

中

无

中

∨

2.7水

根据本工程的实际情况，选择适于饮用的水，均可拌制和养护混凝土。

拌和与养护混凝土用水的PH值和水中的不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐的含量检验见下表2-8。

表2-8水品质指标检验结果表

检测项目

硫酸盐

（mg/L）

氯化物

（mg/L）

PH值

可溶物

（mg/L）

不溶物

（mg/L）

碱含量

（mg/L）

TJ4-4标1号营地

29.02

51.12

8.3

458

0.06

TJ4-4标2号营地

26.54

39.20

8.3

366

0.03

DL/T5144-2001

≤2700

≤1200

≥4.0

≤5000

≤2000

≤1500

检测结果表明：

拌制与养护混凝土用水检测指标满足DL/T5144-2001规范要求。

3.混凝土配合比设计

配合比的优劣，将直接关系到混凝土施工的难易程度，而配合比设计是配合比实现的基础环节，因此，混凝土配合比设计是至关重要的。

配合比设计，包括依据设计要求确定配制强度、粗骨料级配比例选择、粉煤灰掺量确定、选择最优砂率、混凝土外加剂掺量选择、用水量确定、水灰比的确定等，在此基础上提出初选混凝土配合比。

3.1混凝土设计要求

根据天津干线工程箱涵及其它构筑物垫层技术要求，混凝土设计等级见下表3-1。

表3-1混凝土设计等级技术要求

编号

砼设计等级

级配

推荐水胶比

强度保证率

龄期（d）

矿粉级别

粉煤灰等级

工程部位

C10

二

85%

箱涵及其它部位垫层

3.2混凝土配制强度

为满足混凝土主要设计指标，混凝土施工强度保证率，均质性指标和施工和易性，在进行配合比设计时，使混凝土配制强度有一定的富裕量。

混凝土配制强度计算公式如下：

fcu,0=fcu,k+tσ

式中：

fcu,0----混凝土的配制强度，MPa；

fcu,k----混凝土设计龄期的强度标准值，MPa；

t----概率度系数，依据保证率P选定；

σ----混凝土强度标准差，MPa。

表3-2、表3-3摘自《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）

表3-2保证率和概率度系数关系表

保证率

P（%）

65.5

69.2

72.5

75.8

78.8

80.0

82.9

85.0

90.0

93.3

95.0

97.7

99.9

概率度系数

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.84

0.95

1.04

1.28

1.50

1.65

2.0

3.0

表3-3标准差σ值　

混凝土强度

标准值

≤C9015

C9020～C9025

C9030～C9035

C9040～C9045

≥C9050

σ（90d）MPa

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

根据《水工混凝土施工规范》，配制强度计算结果见表3-4。

表3-4配制强度计算表

序号

工程部位

强度等级

标准差

保证率P

概率度系数t

配制强度

箱涵及其它构筑物垫层

C10

3.5

1.04

13.6

3.3外加剂掺量的选择

1.本试验中所用外加剂采用溶液的形式掺加，减水剂的配制浓度为20%。

减水剂掺量选择试验结果见表3-5、图3-1。

表3-5掺外加剂胶砂流动度试验结果表

品名

性能

KDNOF-2

掺量（%）

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

流动度

（mm）

134

194

225

240

247

253

图3-1

由表2-5可看出：

山西凯迪建材有限公司KDNOF-2最佳掺量为0.60%.

3.4粗骨料级配选择

级配比例是否适当，关系到混凝土的基本工作性能。

混凝土容重与其所用的骨料级配有直接关系，一般容重越大，空隙率越小，所需填充包裹砂浆越少，容重越大，经济性越好，故常把容重最大的骨料级配作为最优级配。

骨料级配检验结果见下表3-6

表3-6骨料级配检验结果

级配

小石

中石

振实密度（kg/m3）

空隙率（%）

最优级配

二级配

1773

34.2

1790

34.8

△

1782

34.5

根据表中检测结果，二级配比例小石：

中石=45：

55为最优

3.5粉煤灰掺量的确定

粉煤灰掺量参考以往工程经验，并结合工地实际情况确定粉煤灰掺量为30%、35%、40%。

3.6混凝土拌和物初选用水量试验

混凝土拌合物单位用水量是配合比的基本参数，为此需首先确定初选用水量，混凝土拌和物用水量试验的参数为：

水胶比为0.60；粉煤灰掺量为35％时，混凝土拌和物坍落度达到80～100mm。

试验材料为：

曲寨PO42.5低碱水泥，唐山市陡河电厂Ⅱ级粉煤灰，山西凯迪建材有限公司KDNOF-2型缓凝高效减水剂，粗、细骨料分别为河北易县半壁店石料厂（碎石），河北易县中易水砂厂进行试验。

拌合物单位用水量试验结果见下表3-7

3.7.混凝土配合比初选最优砂率试验

砂率选择对混凝土配合比设计至关重要，砂率的大小对混凝土拌合物的流动性、粘聚性影响很大。

选择适中的砂率，可以在保证使用性能的前提下，使用水量最低。

混凝土配合比初选砂率试验的参数为：

31％、33％、35％。

试验结果见下表3-8

3.8水灰比的确定

水灰比是决定混凝土性能的关键参数，水灰比的确定是混凝土施工配合比设计的关键步骤。

混凝土强度与水胶比的倒数成直线关系，本试验采用水灰比的倒数即灰水比与抗压强度进行一元回归的方法确定水灰比。

混凝土强度与水胶比关系试验，常态混凝土试验粉煤灰掺量35%时，用水量130kg，水胶比试验选用0.55、0.60、0.65、三种，以便对比得出混凝土性能与各参数之间的关系。

水胶比与混凝土抗压强度试验混凝土配合比掺数见表3-9，水胶比与混凝土抗压强度试验结果见表3-10。

表3-9水胶比与混凝土抗压强度试验掺数

编号

级配

水胶比

用水量（kg）

矿粉掺量

（%）

粉煤灰掺量（%）

砂率

（%）

外加剂掺量（%）

容重（kg/m3）

KDNOF-2

TJPSK-1

二

0.55

130

0.6

2420

TJPSK-2

0.60

130

0.6

2420

TJPSK-3

0.65

130

0.6

2420

TJPSK-4

二

0.55

130

0.6

2420

TJPSK-5

0.60

130

0.6

2420

TJPSK-6

0.65

130

0.6

2420

TJPSK-7

二

0.55

130

0.6

2420

TJPSK-8

0.60

130

0.6

2420

TJPSK-9

0.65

130

0.6

2420

表3-10水胶比与混凝土抗压强度试验结果

编号

坍落度（cm）

和易性

抗压强度（MPa）

要求

实测

粘聚性

棍度

含砂

析水

14d

28d

TJPSK-1

80～100

好

上

中

无

19.5

23.8

26.9

TJPSK-2

80～100

好

上

中

无

17.6

20.6

23.4

TJPSK-3

80～100

较好

中

无

15.1

18.2

21.2

TJPSK-4

80～100

好

上

中

无

17.9

20.9

23.7

TJPSK-5

80～100

102

较好

中

无

15.8

18.4

21.9

TJPSK-6

80～100

较好

中

无

12.4

15.5

18.8

TJPSK-7

80～100

好

上

中

无

15.2

17.9

21.0

TJPSK-8

80～100

较好

中

无

13.1

15.4

18.5

TJPSK-9

80～100

较好

中

无

11.3

13.7

15.7

3.9胶水比与抗压强度一元线性回归方程式

回归分析是处理数据的一种常用方法，胶水比与混凝土抗压强度的一元线形回归方程公式为：

R推为不同胶水比混凝土强度推算值；A和B为回归系数

根据一元回归方程可以较精确的推断混凝土强度与胶水比的关系，根据设计要求选择满足于保证强度的水胶比。

回归方程中的相关系数r是表示混凝土强度与胶水比线形相关的密实程度。

混凝土强度与胶水比一元回归方程见表3-11,混凝土胶水比与抗压强度关系曲线见图3-2～10。

（图3-2、图3-3、图3-4三个图有什么区别，图3-5、图3-6、图3-7三个图有什么区别，图3-8、图3-9、图3-10三个图有什么区别，应当表识清楚）

表3-11混凝土强度与胶水比一元回归方程

混凝土类别

编号

级配

龄期（d）

一元线性回归方程