混凝土配合比设计大纲混凝土配合比设计方案.docx
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混凝土配合比设计大纲混凝土配合比设计方案
南水北调中线一期工程总干渠
（委托建管项目）段交通桥一标段
混凝土配合比设计方案
批准：
审核：
编制：
一、工程简介1
二、混凝土配合比设计技术指标2
三、混凝土配合比设计依据3
四、试验仪器设备4
五、混凝土配合比设计步骤7
1混凝土配合比设计原则7
2混凝土配合比设计时应收集的资料7
3混凝土用原材料的选择8
1）细骨料8
2）粗骨料10
3）水泥14
4）混凝土拌和用水16
5）混凝土外加剂17
6）混凝土掺合料18
7）本次混凝土配合比拟采用的原材料19
4混凝土配合比设计19
1）混凝土配制强度计算19
2）混凝土水灰比计算及选定19
3）每方混凝土用水量选定21
4）每方混凝土胶凝材料用量确定23
5）混凝土砂率的确定应符合下列规定：
24
6）混凝土配合比计算25
7）混凝土配合比试配、调整和确定27
8）混凝土施工配合比的确定28
混凝土配合比设计方案
一、工程简介
南水北调中线一期工程总干渠潮河段线路起点位于新的梨园村南，起点座标：
X＝3812000.507，Y＝471551.413，设计桩SH（3）133+380.8；终点位于中牟与州交界处，终点座标:
X＝3832416.755，Y＝38477679.662，设计桩号SH（3）179+227.8。
本渠段长45.847km，共有公路桥36座，生产桥16座，共52座。
本标段位于新市境内，标段内共有公路桥6座，生产桥2座。
梨园东公路桥桥梁全长100m，路线全长300m，桥面总宽度7.5m，主桥桥型为装配式预应力混凝土箱梁，中跨跨径40m，边跨跨径30m，共3跨。
107国道I公路桥桥梁全长80m，路线全长520m，桥面总宽度（9+19+9）m，主桥桥型装配式预应力混凝土箱梁，中跨跨径30m，边跨跨径25m，共3跨。
赵庄西北公路桥桥梁全长80m，路线全长390m，桥面总宽度9.5m，主桥桥型装配式预应力混凝土箱梁，中跨跨径30m，边跨跨径25m，共3跨。
中华北路公路桥桥梁全长85m，路线全长680m，桥面总宽度（7.5+23+7.5）m，主桥桥型装配式预应力混凝土箱梁，中跨跨径35m，边跨跨径25m，共3跨。
郭庄南公路桥桥梁全长200m，路线全长330m，桥面总宽度5.5m，主桥桥型装配式预应力混凝土箱梁，跨径40m，共5跨。
解放北路公路桥桥梁全长240m，路线全长520m，桥面总宽（6+16+16+6）m，主桥桥型装配式预应力混凝土箱梁，中间5跨跨径40m，两端边跨跨径20m，共7跨。
李垌西北生产桥桥梁全长80m，路线全长240m，桥面总宽度4.5m，主桥桥型现浇等截面预应力混凝土连续梁，中跨跨径30m，边跨跨径25m，共3跨。
郜庄北生产桥桥梁全长80m，路线全长240m，桥面总宽度4.5m，主桥桥型现浇等截面预应力混凝土连续梁，中跨跨径30m，边跨跨径25m，共3跨。
其中混凝土4.03万m3，除了普通混凝土外、还包括水下桩基混凝土、预应力混凝土等特殊混凝土。
二、混凝土配合比设计技术指标
依据《南水北调中线一期工程总干渠沙河南～黄河南（委托建管项目）潮河段交通桥第一施工标段招标文件》（合同编号：
HNJ-2011/CH/SG-008第三卷技术标准和要求）、《南水北调中线一期工程总干渠潮河段州2段桥梁混凝土配合比试验技术要求》（桥梁技术要求01号）相关文件以及拟采用的施工工艺，本标段混凝土设计技术指标如下：
表1各类混凝土设计指标表
序号
使用部位
强度等级
级配要求
塌落度（mm）
拟掺外加剂
拟掺粉煤灰
（%）
1
垫层
C10
一
30～50
无
无
2
护坡框格
C15
一
30～50
无
无
3
桩基础、扩大基础
C25
二
180～220
高性能减水剂
20
4
路缘石
C25
二
30～50
无
20
5
涵洞
C25
二
70～90
高性能减水剂
20
6
挡土墙
C25F150
二
70～90
高性能减水剂、引气剂
20
7
桥墩、桥台、搭板、护栏
C30W6F200
二
70～90
高性能减水剂、引气剂
20
8
箱梁、混凝土铺装层
C50W6F200
连续级配最大粒径不超过20mm
70～90
高性能减水剂、引气剂
20
三、混凝土配合比设计依据
1、《南水北调中线一期工程总干渠沙河南～黄河南（委托建管项目）潮河段交通桥第一施工标段招标文件》
2、《南水北调中线一期工程总干渠潮河段州2段桥梁混凝土配合比试验技术要求》（桥梁技术要求01号）
3、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
4、《普通混凝土配合比设计规程》（JTJ55-2000）
5《公路水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30-2005）
6《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）
7《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
8《普通混凝土配合比设计规程》（JTJ55-2000）
9《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2001
10《水泥比表面积测定方法勃氏法》GB/T8074-2008
11《水泥胶砂流动度测定方法》GB/T2419-2005
12《水泥化学分析方法》GB/T176-2008
13《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T17671-1999
14《通用硅酸盐水泥标准》GB175-2007
15《混凝土外加剂》GB8076-1997
16《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GBJ1596-2005
17《混凝土用水标准》JGJ63-2006
四、试验仪器设备
表2仪器设备清单
序号
仪器名称
规格型号
数量
产地
一
土工类
1
电动击实仪
小筒997cm3、大筒2177cm3
1
2
电动脱模器
1
3
电热烘干箱
105-110℃
1
4
土壤颗粒分析密度计
乙种:
刻度0.995-1.020/0.0002
2
5
土壤筛:
粗筛（圆孔）
（60/40/20/10/5/2mm）
1
6
土壤筛:
细筛
（2/1/0.5/0.25/0.075mm）
1
7
光电式液塑限联合测定仪
锥质量100g/30°
1
8
环刀
200cm3
200
9
环刀架
环刀柄
50
10
灌砂筒
直径150mm
2
11
削土刀
20
12
路面材料强度测定仪
100kN
1
13
测力环
2-100kN
1套
14
无侧限抗压试摸试摸
50mm×50mm
9个
15
电子天平
1000g/0.001g
1台
16
电子天平
1000g/0.01g
1
17
电子秤
10kg/5g
1
18
比重瓶
100ml、50ml
各5个
19
电砂浴
1
20
量筒
高45cm、直径6cm、容积1000ml
10
21
秒表
1
22
研钵
2
23
蒸发皿
5
24
三角锥形瓶
500ml
10
25
烧杯
400ml
10
26
白瓷盘
中号
10
27
白瓷盘
大号
10
28
搅拌器
29
温度计
0-50℃/0.5℃
3
30
直读式钙镁含量测定仪
1
二
水泥
31
恒应力压力试验机
30t
1
32
水泥电动抗折试验机
1
33
水泥标准恒温恒湿养护箱
1
34
水泥胶砂搅拌机
1
35
水泥胶砂振实台
1
36
水泥净浆搅拌机
1
37
水泥稠凝测定仪
1
38
水泥雷氏沸煮箱
1
39
水泥比表面积测定仪
1
40
水泥胶砂试模
40×40×160mm
10联
41
雷氏夹
20
42
水泥胶砂流动度测定仪
1
43
电子天平
1000g/0.1g
1
44
勃氏比表面测定仪
1
三
混凝土及混凝土拌和物
45
压力试验机
200t
1
46
混凝土强制式搅拌机
60L
1
47
混凝土振动台
1000*1000mm
1
48
混凝土抗压试模（塑料）
150*150*150mm
20组
49
混凝土抗渗试模（塑料）
175*185*150mm
6组
50
砂浆抗压试模（塑料）
70.7×70.7×70.7mm
15联
51
混凝土塌落度测定仪
100×200×300mm
3套
52
混凝土含气量测定仪直读式
1
53
混凝土贯入阻力仪
1
54
水泥浆稠度仪
1
55
水泥浆泌水率及膨胀率测定仪
1
56
砂浆稠度仪
1
四
集料
56
砂石标准筛
方孔
1套
57
电子秤
30kg/5g
1
58
磅秤
100kg/50g
1
59
摇筛机
1
60
压碎仪
内径152mm
1
61
针片状规准仪
1
62
浸水天平
5000g/1g
1
五
钢筋
63
万能材料试验机（含冷弯冲头）
100t
1
64
游标卡尺（150mm）
1
65
30cm钢板尺
3
66
电热烘箱
105-110℃
1
67
混凝土养护室温湿度控制仪
养护室空间60立方米
1套
69
容量瓶
1000ml
5
70
放大镜
3-5倍
1
71
水泥留样桶
20
五、混凝土配合比设计步骤
1混凝土配合比设计原则
1）根据工程要求、结构形式、施工条件和原材料状况，配制出既满足工作性能、强度及耐久性等要求又经济合理的混凝土，确定各项材料的用量。
2）在满足工作性能要求的前提下，宜选用较小的用水量；
3）在满足强度、耐久性及其他要求的前提下，选用合适的水胶比；
4）应选用最优砂率，即在保证混凝土拌和物具有良好的粘聚性并达到要求的工作性能时用水量所对应的砂率；
5）应选用最大粒径较大的骨料及最佳级配。
2混凝土配合比设计时应收集的资料
（1）与工程相关的技术文件；
（2）混凝土原材料的相关性能检测结果；
（3）混凝土设计强度等级及保证率；
（4）混凝土的抗渗等级、抗冻等级及其他性能指标；
（5）混凝土的施工工艺；
3混凝土用原材料的选择
1）细骨料
（1）一般规定
桥涵混凝土的细骨料，应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净、粒径小于5mm的河砂，河砂不易得到时，也可用山砂或用硬质岩石加工的机制砂。
水下混凝土、预应力混凝土及高强混凝土宜采用级配良好的中砂且高强混凝土用细骨料，细度模数不小于2.6含泥量应小于2%
（2）细骨料的性能检测项目
颗粒级配细度模数，坚固性、含泥量、泥块含量、有机质含量、硫化物及硫酸盐含量、云母含量、轻物质含量、碱活性
（3）细骨料的性能检测依据
《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005））
《公路桥涵施工规范》（JTJ041-1999）、
（4）细骨料的性能指标
按细度模数（Mx）将砂分为：
粗砂Mx=3.7～3.1中砂Mx=3.0～2.3细砂Mx=2.2～1.6
表3细骨料级配范围
筛孔尺寸（mm）
级配区
Ⅰ区
Ⅱ区
Ⅲ区
累计筛余（质量%）
10.00
0
0
0
5.00*
10～0
10～0
10～0
2.50
35～5
25～0
15～0
1.25
65～35
50～10
25～10
0.63*
85～71
70～41
40～16
0.315
95～80
92～70
85～55
0.16*
100～90
100～90
100～90
注：
①混凝土中细骨料的级配范围应符合表20.5-1任一区。
②表中除带有*号筛孔外，其余各筛孔累计筛余允许超出分界线，但其总量不得大于5%。
③Ⅰ区砂宜提高砂率以配低流动性混凝土，Ⅱ区砂宜优先选用以配不同等级混凝土，Ⅲ区砂宜适当降低砂率以保证混凝土强度。
④对于高强泵送混凝土用砂宜选用中砂，细度模数为2.9～2.6，2.5mm筛孔的累计筛余量不得大于15%，0.315mm筛孔的累计筛余量宜在85%～92%范围内。
表4砂的坚固性指标
混凝土所处的环境条件
循环后的质量损失（％）
混凝土所处的环境条件
循环后的质量损失（％）
在寒冷地区室外使用，并经常处于潮湿或干燥交替状态下的混凝土
≤8
在其他条件下使用的混凝土
≤12
注：
①寒冷地区系指最寒冷月份平均温度为0～-10℃且日平均温度≤+5℃的天数不超过145d的地区。
②对同一产源的砂，在类似的气候条件下使用已有可靠经验时，可不做坚固性检验。
③对于有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土砂，或有腐蚀介质作用或处于水位变化区的地下结构混凝土用砂，其循环后的质量损失率应小于8％。
表5细骨料中杂质的最大含量
混凝土级别
≥C30
＜C30
含泥量（%）
≤3
≤5
其中泥块含量（%）
≤1.0
≤2.0
硫化物及硫酸盐折算为SO3（%）
＜1
＜1
有机含量（用比色法试验）
颜色不应深于标准色，如深于标准色时，应以水泥砂浆进行抗压强度对比试验，加以复核
云母含量（%）
＜2
＜2
轻物质含量
＜1
＜1
注：
①对有抗冻、抗渗或其他特殊要求要求的混凝土用砂，含泥量不超过3%，其中泥块含量应不大于1.0%，含云母量不超过1%，以质量计。
②对有机质含量进行复核时，用原状砂配制的水泥砂浆抗压强度不低于用洗除有机质的砂所配制的砂浆的95％时为合格。
③砂中如含有颗粒状的硫酸盐或硫化物，则要进行混凝土耐久性试验，满足要求时方能使用。
④杂质含量均按质量计。
（4）细骨料的压碎指标，对C30及C30以上混凝土不应大于35%；对C30以下混凝土不应大于50%；对有抗渗、抗冻要求的混凝土不应大于35%。
2）粗骨料
（1）一般规定
桥涵混凝土的粗骨料，应采用坚硬的卵石或碎石
粗骨料的颗粒级配，可采用连续级配或连续级配与单粒级配合使用。
在特殊情况下通过试验证明混凝土无离析现象时，也可采用单粒级
粗骨料最大粒径应按混凝土结构情况及施工方法选取，但最大粒径不得超过结构最小尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4；在两层或多层密布钢筋结构中，不得超过钢筋最小净距的1/2，同时最大粒径不得超过100mm。
用混凝土泵运送混凝土的粗骨料最大粒径，除应符合上述规定外，对碎石不宜超过输送管径的1/3；对于卵石不宜超过输送管径的1/2.5，同时应符合混凝土泵制造厂的卵石。
水下混凝土粗骨料优先选用卵石或采用级配良好的碎石，粗骨料粒径不得大于导管内径的1/6-1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不得大于40mm
高性能混凝土粗骨料的最大粒径宜小于25mm；针片状颗粒含量不宜大于5.0%；含泥量（质量比）应小于1%；泥块含量（质量比）不应大于0.2%。
除进行压碎指标试验外，对碎石尚应进行岩石立方体抗压强度试验，其结果不应小于要求配制的混凝土抗压强度标准值R的1.5倍。
抗渗混凝土粗骨料的最大粒径不宜大于40mm，其含泥量不得大于1.0%，泥块含量不得大于0.5%。
（2）粗骨料的性能检测项目
颗粒级配、坚固性、含泥量、泥块含量、压碎值、有机质含量、硫化物及硫酸盐含量、碱活性
（3）粗骨料的性能检测依据
《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005））
《公路桥涵施工规范》（JTJ041-1999）、
（4）粗骨料的性能指标
表6粗骨料级配范围
级配
情况
公称粒级
（mm）
累计料级配范围（质量%）
筛眼孔径（圆）（mm）
2.5
5
10
16
20
25
31.5
40
50
63
80
100
连
续
级
配
5～10
95～100
80～100
0～15
0
5～16
95～100
90～100
30～60
0～10
0
5～20
95～100
90～100
40～70
0～10
0
5～25
95～100
90～100
30～70
0～5
0
5～31.5
95～100
90～100
70～90
15～45
0～5
0
5～40
95～100
75～90
30～60
0～5
0
单
级
配
10～20
95～100
85～100
0～15
0
16～31.5
95～100
85～100
0～10
0
20～40
95～100
85～100
0～10
0
31.5～63
95～100
75～100
45～75
0～10
0
40～80
95～100
70～100
30～60
0～10
0
粗骨料的技术要求及有害物质含量
表7碎石和卵石中的有害物质含量
项目
品质指标
硫化物及硫酸盐折算SO3（按质量计）不大于（%）
1
卵石中有机物含量（用比色法试验）
颜色不应深于标准色，如深于标准色，则应配制成混凝土进行强度试验，抗压强度应不低于95%。
注：
如含有颗粒硫酸盐或硫化物，则要进行混凝土耐久性试验，确认能满足要求时方能采用。
表8粗骨料的技术要求
指标
混凝土强度等级
C55～C40
≥C30
≤C35
＜C30
石料压碎指标值（%）
≤12
-
≤16
-
针、片状颗粒含量（%）
-
≤15
-
≤25
含泥量（按质量计）（%）
-
≤1.0
-
≤2.0
泥块含量（按质量计）（%）
-
≤0.5
-
≤0.7
小于2.5mm颗粒含量（按质量计）（%）
≤5
≤5
≤5
≤5
注：
①混凝土强度等级为C60及以上时应进行岩石抗压强度检验，其他情况下，如有怀疑或认为有必要时也可进行岩石的抗压强度检验。
岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比对于大于或等于C30的混凝土，不应小于2，其他不应小于1.5，且火成岩强度不宜低于80MPa，变质岩强度不宜低于60MPa，水成岩强度不宜低于30MPa。
②混凝土强度为C10时，针、片状颗粒含量可放宽到40%。
表9碎石和卵石的坚固性指标
混凝土所处环境条件
在溶液中循环次数
试验后的质量损失
不宜大于（%）
寒冷地区，经常处于干湿交替状态
5
5
严寒地区，经常处于干湿交替状态
5
3
混凝土处于干燥状态，但粗骨料风化或软弱颗粒过多时
5
12
混凝土处于干燥状态，但抗疲劳、耐磨、抗冲击要求高或强度大于C40
5
5
注：
有抗冻、抗渗要求的混凝土用硫酸钠法进行坚固性试验不合格时，可再进行直接冻融试验。
3）水泥
（1）一般规定
选用水泥时，应注意其特性对混凝土结构强度、耐久性和使用条件是否有不利影响。
应以能使所配置的混凝土强度达到要求、收缩小、和易性和节约水泥为原则。
水下混凝土水泥标号不低于42.5级，其初凝时间不早于2.5h
抗渗混凝土（简称抗渗混凝土），宜选择标号不低于42.5级的水泥，其品种应按图纸要求选用；
混凝土有抗冻要求时，应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
C50及以上强度等级的混凝土（简称高强混凝土），应选择标号不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
（2）水泥的性能检测项目
比重、比表面积、标准稠度需水量、抗压/抗折等级（7d、28d）、凝结时间、安定性、化学分析
（3）水泥的性能检测依据
《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2001
《水泥比表面积测定方法勃氏法》GB/T8074-2008
《水泥胶砂流动度测定方法》GB/T2419-2005
《水泥化学分析方法》GB/T176-2008
《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T17671-1999
《通用硅酸盐水泥标准》GB175-2007
（4）水泥的性能指标
通用硅酸盐水泥化学指标应符合表10的规定。
表10%
品种
代号
不容物（质量分数）
烧失量（质量分数）
三氧化硫
（质量分数）
氧化镁
（质量分数）
氯离子
（质量分数）
硅酸盐水泥
P·I
≤0.75
≤3.0
≤3.5
≤5.0a
≤0.06c
P·II
≤1.50
≤3.5
普通硅酸盐水泥
P·O
－
≤5.0
矿渣硅酸盐水泥
P·S·A
－
－
≤4.0
≤6.0b
P·S·B
－
－
－
火山灰质硅酸盐水泥
P·P
－
－
≤3.5
≤6.0b
粉煤灰硅酸盐水泥
P·F
－
－
复合硅酸盐水泥
P·C
－
－
a如果水泥压蒸试验合格，则水泥中氧化镁的含量（质量分数）允许放宽至6.0%。
b如果水泥中氧化镁的含量（质量分数）大于6.0%时，需进行水泥压蒸安定性试验并合格。
C当有更低要求时，该指标由买卖双方确定。
碱含量（选择性指标）
水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。
若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。
硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于390min.
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。
安定性沸煮法合格。
强度不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥，其不同龄期的强度应符合表11的规定。
表11单位为兆帕
品种
强度等级
抗压强度
抗折强度
3d
28d
3d
28d
硅酸盐水泥
42.5
≥17.0
≥42.5
≥3.5
≥6.5
42.5R
≥22.0
≥4.0
52.5
≥23.0
≥52.5
≥4.0
≥7.0
52.5R
≥27.0
≥5.0
62.5
≥28.0
≥62.5
≥5.0
≥8.0
62.5R
≥32.0
≥5.5
普通硅酸盐水泥
42.5
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