混凝土配合比水利设计方案.docx
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混凝土配合比水利设计方案
一、工程简介..........................................1
二、各构筑物混凝土计划设计技术指标....................2
三、混凝土配合比试验的目的............................3
四、混凝土配合比的依据的规范、规程及技术标准..........3
五、材料的要求........................................4
六、混凝土配合比的依据的规范、规程及技术标准..........5
七、混凝土配合比原材料的检测指标及技术要求.............6
八、混凝土配合比设计的基本要求和步骤.................11
1.配合比设计的基本要求................................11
2．混凝土配合比的设计步骤.............................11
九、试验方案..........................................12
十、配合比在施工过程中的调整.........................14
十一、委托试验位.....................................14
水利混凝土配合比试验大纲
一、工程简介
南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程（南阳段）南阳－1标段，起点设计桩号87+925，终点设计桩号94+365，标段长度为6.44km；共有各类建筑物11座，包括：
1座河渠交叉建筑物，4座左岸排水建筑物，1座渠渠交叉建筑物，1座退水闸，3座公路桥，1座生产桥。
主要工程量：
土方开挖约405万m3，土石方填筑约310万m3，混凝土14万m3，钢筋约0.87万t，金结安装约305t，复合土工膜约46万m2。
二、各构筑物混凝土计划设计技术指标
渠道及水工建筑物混凝土技术指标及外加剂掺量见表1
表1渠道及水工建筑物混凝土技术指标及外加剂掺量
序号
强度等级
抗渗等级
抗冻等级
骨料级配
坍落度（cm）
计划时间
减水剂
引气剂
渠道
1、垫层
C10
一
1-4
2011.3
2、排水槽、路缘石等
C15
二
3-6
2011.4
3、衬砌、下渠台阶等
C20
W6
F150
一
3-6
2011.11
掺
掺
4、渐变段、翼墙、底板、护底、进口段挡土墙、闸底板、闸墩、渠道等
C20
W6
F150
二
5-9
2011.8
掺
掺
5、墩、扩大基础
C20
F150
二
5-9
2011.7
掺
掺
6、闸底板、闸墩、门库、退水闸消力池、控制段闸室、涵管段
C25
W6
F150
二
5-9
2012.8.20
掺
掺
7、交通桥、检修桥、闸室上部结构、牛腿、拱圈、立柱、盖梁
倒虹吸（暗渠）管身
C30
W6
F150
二
5-9
2011.10
掺
掺
9、二期混凝土
C35
W6
F150
1
5-9
2012.3.
掺
掺
三、混凝土配合比试验的目的
本次混凝土配合比试验的目的是提出满足设计等级和相应施工技术规范中有关混凝土的耐久性、抗渗性、抗冻性、抗压强度、抗裂性等要求，同时应满足混凝土施工强度保证率、均质性指标及和易性要求。
在满足和易性的条件下应尽可能减少混凝土用水量。
并结合试验和工地施工条件提出混凝土物理力学指标的最优配合比。
四、混凝土配合比试验依据的规范、规程及技术标准
（1）《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）；
（2）《水工混凝土外加剂技术规范》（DL/T5100-1999）；
（3）《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）；
（4）《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）；
（5）南水北调中线一期工程总干渠陶岔～沙河南段（委托建
管项目）南阳段第一施工标段招标文件-技术条款；
（6）《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330-2005）；
（7）《水工混凝土施工规范》（SDJ207-82）；
（8）《混凝土外加剂》（GB8076-2008）；
（9）《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准（试行）》；
（10）《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例（试行）》（中线局工[2005]8号）；
（11）《《关于进一步加强混凝土配合比设计和使用的通知》中线局工[2010]75号。
五、材料要求
水泥：
水泥品种：
采用强度等级为42.5级的中热硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水泥质量应满足《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥》（GB200－2003）和《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）中的各项指标。
本次试验采用天瑞集团南召水泥有限公司生产的天瑞牌低碱普通硅酸盐水泥P.O42.5,和南阳市天泰水泥有限公司生产的伏牛山牌水泥低碱普通硅酸盐水泥P.O42.5。
粉煤灰：
混凝土内可掺适量I级粉煤灰，粉煤灰质量应符合GB1596-2005“用于水泥和混凝土中的粉煤灰”中的有关规定。
本次试验采用南阳天孚实业有限公司生产的I级粉煤灰。
细骨料：
骨料应质地坚硬、清洁、级配良好。
粒形一般应为方圆形，不应有活性骨料。
细度模数：
细骨料细度模数为2.4～3.0。
本次试验采用亚传林采砂场的天然河砂,配合比设计时以饱和面干为基准进行控制。
粗骨料：
骨料应质地坚硬、洁净、级配良好，粒形应尽量为方圆形，避免针片状颗粒，其组合比例应为连续级配。
本次试验采用缺乏镇平金山料场生产的级配人工碎石。
配合比设计时以饱和面干状态进行控制。
外加剂：
混凝土应采用具有引气、减水、缓凝等作用的优质复合型外加剂。
外加剂品质应符合《混凝土外加剂》（GB8076-2008）。
本次试验不采用复合型外加剂，而是采用河北省混凝土外加剂厂生产的聚羧酸高性能减水剂DH3G和DH9引气剂。
水：
凡适宜饮用的水均可使用，未经处理的工业废水不得使用。
水的PH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐的含量应符合《水工混凝土施工规范》SDJ207-82的规定。
六、混凝土设计主要技术指标
各部位混凝土应达到设计要求的强度等级，混凝土设计龄期均为28d。
各部位混凝土强度等级及主要设计指标：
表2混凝土强度等级及主要设计指标
部位
级配
强度等级（28d）
限制最大
水胶比
抗渗
抗冻
极限拉伸值
（×10-4）
素混凝土垫层
二
C10
0.65
/
/
/
进、出口渐变段底板
二
C20
0.50
W6
F150
≥0.85
进、出口渐变段挡墙、闸室底板、闸墩
二
C25
0.50
W6
F150
≥0.85
倒虹吸管身、交通桥、检修桥、闸门牛腿
二
C30
0.45
W6
F150
≥0.85
表3常态混凝土坍落度
混凝土类型
浇筑地点混凝土坍落度（cm）
素混凝土或少筋混凝土
1～4
配筋率<1％的钢筋混凝土
3～6
配筋率>1％的钢筋混凝土
5～9
泵送混凝土
12～18
七、配合比原材的检测指标及技术要求
各种原材料的检测项目和质量标准以及检测方法和检测频率
（1）细骨料质量检验项目及质量标准见表4：
表4细骨料质量检验项目及质量标准
项次
检查项目
质量标准
检验方法
检测频率
渠道
水工建筑物
主控项目
1
石粉含量（％）（人工砂）
6～15
现场取样、专项检测
每500m3检验一次
全部项目每月检测一次；主控项目每500m3检验一次，不足500m3也应检验一次。
2
含泥量（％）（天然砂）
≤3
3
泥块含量
不允许
4
有机物含量
浅于标准色
5
云母含量（％）
≤2
6
表观密度（kg/m3）
≥2500
7
饱和面干密度（kg/m3）
8
细度模数
2.4～3.0
一般项目
1
硫化物及硫酸盐含量（％）
≤1
2
轻物质含量（％）
≤1
3
坚固性（％）
≤8（抗冻）
本表数据采用：
南水北调工程建设专用技术标准《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准》NSBD8-2007、招标文件技术条款、《水利工程建设监理规范》和《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）。
（2）粗骨料质量检验项目和质量标准见表5：
表5粗骨料质量检验项目和质量标准
项次
检查项目
质量标准
检验
方法
检测频率
渠道
建筑物
主控项目
1
泥土杂质含量
≤1％
现场取样、专项检测
每500m3检验一次
全部项目每月检测一次，主控项目每500m3检验一次，不足500m3也应检验一次；施工单位自检：
每批次检测一次。
2
泥块含量
不允许
3
有机物含量
浅于标准色
4
针片状颗粒含量
≤15％
5
表观密度（kg/m3）
≥2550
6
饱和面干密度（kg/m3）
7
超逊径含量（％）
超径
原孔筛＜5，超径筛为0
逊径
原孔筛＜10，超径筛＜2
8
中径筛余量（％）
D150、D80、D40、D20中径（115mm、60mm、30mm和10mm）方孔筛的筛余量控制在（40～70%）
一般项目
1
压碎值
≤16％（水成岩）
≤20％（变质岩、火成岩）
2
坚固性
≤5％（抗冻）
3
石料强度
≥混凝土强度的1.3倍
4
硫化物及硫酸盐含量
≤0.5％
5
吸水率（％）
≤2.5
本表数据采用：
南水北调工程建设专用技术标准《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准》NSBD8-2007、招标文件技术条款、《水利工程建设监理规范》和《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）等。
（3）水泥质量检验项目和质量标准见表6：
表6水泥质量检验项目和质量标准
名称
检查项目
质量指标
检验方法
检测频率
渠道
建筑物
水泥
密度
现场取样、专项检测
每200t检测一次。
每200～400t检测一次。
不足200t也应检测一次。
碱含量
≤0.60
胶砂强度
GB175-1999
安定性
沸煮法合格
凝结时间
初凝≮45min；终凝≯720min
细度
0.08mm方孔筛余量≤10％
标准稠度用水量
MgO含量
硅酸盐及普通硅酸盐水泥≤5.0
矿渣、火山灰质、粉煤灰、复合硅酸盐水泥≤6.0
SO3含量
硅酸盐及普通硅酸盐水泥≤3.5
矿渣硅酸盐水泥≤4.0
火山灰质、粉煤灰、复合硅酸盐水泥≤3.5
C3A铝酸三钙
＜8％
CAF铁铝酸四钙
比表面积
≥300m2/kg
烧失量
硅酸盐水泥P.Ⅰ≤3.0
硅酸盐水泥P.Ⅱ≤3.5
普通硅酸盐水泥≤5.0
氯离子含量
≤0.06
干缩率
本表数据采用：
南水北调工程建设专用技术标准《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准》NSBD8-2007、招标文件技术条款、《水利工程建设监理规范》、《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例（试行）》和《通用硅酸盐水泥》GB175-2007。
（4）混凝土外加剂质量检验项目和质量标准见表7：
表7混凝土外加剂质量检验项目和质量标准
名称
检查项目
质量指标
检验
方法
检测频率
渠道
建筑物
混凝土外加剂
减水率
DL/T5100-1999
现场取样、专项检测
每50t检测一次
以50t为取样单位，引气剂以200kg为取样单位检测一次。
泌水率比
DL/T5100-1999
凝结时间差
初凝
DL/T5100-1999
终凝
抗压强度比
3天
DL/T5100-1999
7天
28天
28天收缩率比
DL/T5100-1999
含气量
DL/T5100-1999
抗冻标号
DL/T5100-1999
对钢筋锈蚀作用
应说明对钢筋有无锈蚀作用
固体含量或含水量
（1）液体外加剂，应在生产厂规定值的3％之内
（2）固体外加剂，应在生产厂规定值的5％之内
密度
液体外加剂，应在生产厂规定值±0.02g/m3之内
水泥净浆流动度
应不小于生产厂规定值的95％
PH值
应在生产厂规定值±1之内
泡沫性能
应在生产厂规定值5％之内
氯离子含量
应在生产厂规定值5%之内
硫酸钠含量
应在生产厂规定值5％之内
总碱量（Na2Ｏ＋0.658Ｋ2Ｏ）
应在生产厂规定值5％之内
本表数据采用：
南水北调工程建设专用技术标准《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准》NSBD8-2007、招标文件技术条款、《水利工程建设监理规范》和《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-1999）。
（5）粉煤灰质量检验项目和质量标准见表8：
表8粉煤灰质量检验项目和质量标准
名称
检查项目
质量指标
检验方法
检测频率
渠道
建筑物
粉煤灰
碱含量（％）
≤1.50
现场取样、专项检测
每200t检测一次。
每200t检测一次，不足200t也检测一次。
细度（45μm方筛余）（％）
Ⅰ级：
≤12，Ⅱ级：
≤20，Щ级：
≤45
烧失量
Ⅰ级：
≤5，Ⅱ级：
≤8，Щ级：
≤15
需水量比（％）
Ⅰ级：
≤95，Ⅱ级：
≤105，Щ级：
≤115
三氧化硫含量
≤3
本表数据采用：
南水北调工程建设专用技术标准《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准》NSBD8-2007、招标文件技术条款、《水利工程建设监理规范》、《水土混凝土掺用粉煤灰技术规范》DL/T5055-2007和《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例（试行）》。
（6）混凝土拌合用水质量检验项目和质量标准见表9：
表9混凝土拌和用水质量检验项目和质量标准
名称
检查项目
质量指标
检验方法
检验数量
备注
渠道、建筑物
预应力砼
混凝土拌和用水
PH值
＞4
＞4
现场取样、专项检测
一种水检测一次
①用钢丝或热处理钢筋的预应力混凝土氯化物含量不得超过350（mg/l）
不溶物（mg/l）
＜2000
＜2000
可溶物（mg/l）
＜5000
＜2000
氯离子（mg/l）
＜1200
＜500①
硫酸盐（mg/l）
＜2700
＜600
硫化物（mg/l）
＜100
本表数据采用：
南水北调工程建设专用技术标准《渠道混凝土衬砌机械化施工质量评定验收标准》NSBD8-2007和《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）。
八、混凝土配合比设计的基本要求和步骤
1.配合比设计的基本要求
根据招标文件和相关规范，粉煤灰的掺量在20%-30%之间；外加剂的掺量也按厂家推荐的掺量控制，减水剂掺量1.8%-2.0%，引气剂掺量0.006%-0.01%；另外在做配合比设计时要对原材料的总碱含量进行计算，混凝土中总碱量不大于2.5kg/m3。
混凝土的坍落度，应根据建筑物的性质、钢筋含量、混凝土运输、浇筑方法和气候条件决定，尽量采用小的坍落度。
配合比在满足以上要求时，还应满足以下要求。
（1）满足结构物设计强度要求。
设计强度是混凝土设计过程中必须要达到的指标，在配合比设计的实际操作过程中，采用一个比设计强度高一些的“配制强度”，以确保最终的结果满足设计强度的要求和需要。
（2）满足施工工作性要求。
针对工程实际情况，构造物的特点（包括断面尺寸配筋状况）以及施工条件等来确定合适的工作性指标，以保证工程施工的要求。
（3）满足耐久性要求。
配合比设计过程中通过考虑允许的“最大水灰比”和“最小水泥用量”，来保证处于不利环境（如严寒地区受水影响等）条件下混凝土的耐久性要求。
（4）满足经济性要求。
在满足设计强度、工作性和耐久性要求的前提下，设计中通过合理减少价高材料（如水泥）的用量，多采用当地材料以及利用一些替代物（如工业废渣）等措施降低混凝土费用，提高经济效益。
2.混凝土配合比的设计步骤：
（1）根据强度等级要求确定配置的强度等级；
（2）根据配置强度与水胶比关系式，确定水胶比；
（3）根据混凝土入仓坍落度、骨料粒径、种类，确定用水量和基准砂率；
（4）试配调整，确定基准配合比，砂率调整控制±3%；
（5）根据施工过程中的影响因素，将水胶比上下浮动0.05进行配合比试验；
（6）建立实测强度—水胶比关系（直线回归），确定最终配合比。
九、试验方案
根据招标文件最大水灰比要求本次试验选择7个水灰比（0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35），根据施工方案选择2种混凝土坍落度5cm～9cm、12cm～18cm，试验时按7cm±2cm、16cm±2cm控制，含气量按4～6控制。
粉煤灰掺量按胶凝材料的20%、25%、30%三个掺量进行等量取代。
试验组合：
分别用天瑞集团南召水泥有限公司生产的天瑞牌、南阳市天泰水泥有限公司生产的伏牛山牌水泥，掺南阳天孚实业有限公司生产的粉煤灰，共2个组合方案；每个组合方案按7个水灰比、3种粉煤灰掺量、2种坍落度进行试配。
素混凝土垫层根据招标文件对最大水灰比的要求，本次试验选择3个水灰比（0.65、0.60、0.55），根据施工方案选择混凝土坍落度5cm～9cm，试验时按7cm±2cm控制，因为素混凝土垫层无耐久性要求，粉煤灰掺量按胶凝材料30%的掺量进行等量取代试配试验。
试验组合：
分别用天瑞集团南召水泥有限公司生产的天瑞牌、南阳天泰水泥有限公司生产的伏牛山牌水泥掺南阳天孚实业有限公司生产的粉煤灰，共2个组合方案；每个组合方案按3个水灰比、1种粉煤灰掺量、1种坍落度进行试配。
见10表、11表。
表10C20、C25和C30混凝土配合比试验组合如下
水泥品种
粉煤灰品种
粉煤灰掺量
设计塌落度
水灰比
天瑞
南阳天孚
20
5-9
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
25
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
30
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
20
12-18
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
25
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
30
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
天泰
南阳天孚
20
5-9
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
25
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
30
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
20
12-18
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
25
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
30
0.55、0.50、0.45、0.42、0.40、0.38、0.35
表11C10垫层混凝土配合比试验组合如下
水泥品种
粉煤灰品种
粉煤灰掺量
设计塌落度
水灰比
天瑞
南阳天孚实业有限公司
30%
5-9
0.65、0.60、0.55
天泰
南阳天孚实业有限公司
30%
5-9
0.65、0.60、0.55
十、配合比在施工过程中的调整
在施工过程中要根据砂的细度模数调整砂率，根据石子的超逊径情况调整砂石骨料的用量。
在施工过程中还要根据砂石骨料的含水率的变化，调整砂石骨料的用量及用水量，而且保证设计配合比的总量不变。
十一、委托试验单位
我标段委托河南水利基本建设工程质量检测中心站进行委托试验。
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