包头市青山路东延二道沙河桥桥梁工程混凝土.docx

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包头市青山路东延二道沙河桥桥梁工程混凝土

包头市青山路东延二道沙河桥桥梁工程

混凝土配合比设计

委托任务书

批准：

审核：

编制：

包头城建集团股份有限公司

二O一四年三月

一、工程概况

二、混凝土配合比设计试验目的

三、混凝土配合比设计试验依据

四、混凝土配合比设计试验内容

五、混凝土配合比设计试验委托

六、实验室检测项目

七、混凝土所用材料的品质要求及检测指标

八、混凝土配合比设计指标

九、混凝土材料的选用

十、混凝土配合比设计

一、工程概况

（一）工程简介

本工程位于包头市青山路东延道路与二道沙河交叉处，桥梁跨越二道沙河，该河道流向为西北向东南方向，桥梁中心线与河流方向交角为90°为正桥。

桥梁修建起点桩号K2+784.06m,桥梁修建终点桩号K2+883.36m，桥梁全长99.3m，桥宽42m，分两幅修建，两幅桥结构间设2cm沉降缝，桥面连续，汽车荷载为城-A级，人群荷载为3.5MPa，桥梁面积：

41709.6㎡。

桥面布置为：

3.15m（人行道）+35.0m（车行道）+3.51m（人行道），桥梁纵坡0.392%，桥面横坡2.0%。

桥面结构是下层为水泥混凝土结构和上层为沥青混凝土结构，其中水泥混凝土结构：

预制小箱梁顶上铺10cm厚钢纤维混凝土，其上设置一层3mm厚5%SBS改性沥青防水层；沥青混凝土结构：

5cm厚细粒式沥青混凝土（AC-13C）+7cm厚中粒式沥青混凝土（AC-20C）。

上部结构为三跨30m先简支后连续预应力小箱梁，下部结构为肋式桥台，柱式桥墩，刚性扩大基础。

栏杆采用汉白玉栏杆。

桥梁设计基准期为100年，设计使用年限50年，抗震设防烈度为8度，设计安全等级为一级。

（二）工程特点

1.2.1、本工程实际外部环境条件

该桥位于包头市青山路东延二道沙河河槽东岸，桥梁西部桥台在河槽内，河槽内常年流水，而且随季节性变化，夏季流水量较大，常年流水不断，施工前需对流水进行埋设管道改道处理。

施工场地内河道管理部门未进行整理，场地还需整理，工程范围内征地拆迁、地面高压电缆及铁塔未拆除，还需地勘单位提供桥位处钻孔地质资料与设计时提供的地质资料对比是否相符合，若与其不符合，需对基础重新进行复核修正。

1.2.2、水文地质条件

（1）地形、地貌特征：

该桥梁位于阴山山脉西段，呼和浩特—五原中强地震带北侧的西段，阴山纬向构造带与鄂尔多斯台块之间的二道沙河冲洪积扇上。

（2）地层：

根据勘察结果，在钻探所达深度范围内所揭示的地层较为简单，主要可划分为三层：

即场地表层被广泛的人工填土层所覆盖，然后即是第四纪全新世（Q4）现代冲洪积沉积物粉土层；其下为太古代的片麻岩，钻探深度范围内均未见地下水出现。

①人工填土层所表现的特性为结构松散，厂区内广泛分步，近期人工活动形成，主要由生活垃圾和建筑垃圾组成，所以固结程度差且不均匀，具有变形大强度低等特点，工程特性差，本层厚度变化范围为0.5-8.2m。

②粉土层所表现的特性为呈坚硬状态、摇振反应中等，无光泽，干强度及韧性较低，均具有较好的物理力学特性，工程特性较好，可视为较好的持力层。

本层厚度变化范围为0-2.3m，局部缺陷。

③花岗片麻岩，红白色，由长石、石英等组成，片麻状构造，上部1-1.1m为强风化，向下为新鲜面。

此层厚度大于1.8m，均未钻透此层

终孔。

0-2.3m，局部缺陷。

各层土承载力允许值及其他相关数据表

土层编号

②

③

③

岩性名称

湿陷性黄土

强风化片麻岩

片麻岩

质量密度（g/cm3）

1.71

2.77

2.77

重度（g/cm3）

17.1

27.7

27.7

直剪

C（1/KPa）

6.8

--

--

Φ（度）

28.1

--

--

压缩

α0.1-0.2（KPa）

0.140

--

--

Es0.1-0.2（KPa）

11.30

--

--

自然抗压强度（KPa）

--

39.70

39.70

饱和抗压强度（KPa）

--

28.20

28.20

承载立即被允许值（KPa）

160

230

1500

（3）场地地震效应

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）：

包头市（石拐）抗震设防烈度为8度，设计基本加速度值0.20g，设计地震分组为第一组。

结合多年地区勘察经验，建筑场地土类别属于中硬土，由勘察结果及以往资料可知场地覆盖层厚度大于50m，综上所述，最终确定该场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.35s。

建筑场地较为开阔且地基土稳定，属于抗震有利地位。

（4）地下水及地表水

在勘探深度未见地下水。

河槽现有水，流向西北向东南，属于季节性流水，根据水质分析报告中各离子成分，地表水属于HC03-CI-Ca-K-Na型水，依据《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ/TB07-01-2006对应的化学腐蚀等级为D级（腐蚀严重）。

（5）土的腐蚀性

场地土对混凝土结构、混凝土结构中钢筋、钢结构均有微腐蚀性。

（6）标准冻结深度

包头地区的标准冻结深度为1.50m。

地基土冻胀性按弱冻胀性考虑。

依据《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007冻胀等级为Ⅱ级。

（三）工程质量及工期要求

1.3．1、工程质量要求：

合格。

1.3.2、本工程工期要求

本工程计划于2014年4月10日开工，计划竣工日期2014年11月30日。

施工总工期为235日历天。

二、混凝土配合比设计试验目的

为了满足国家建筑规范及设计和施工混凝土质量要求，按照建设施工程序进行混凝土配合比设计实验，防止混凝土生产工程中靠经验出混凝土配合比，达不到设计和施工混凝土质量要求，使工程混凝土施工质量得

不到有效的控制，造成质量隐患和安全质量事故。

所以混凝土质量预控管理必须做好，才能确保工程质量达到预期目标。

按照国家建筑规范及设计混凝土要求，满足混凝土的强度、抗渗、抗冻等耐久性和拌合物工作条件下，根据集料级配与和易性要求选择最优砂率，合理使用水泥的富裕强度，选择合适的水灰比，尽量降低混凝土原材料成本，使混凝土配合比进一步优化；在此基础上提出满足设计要求的各项技术指标的混凝土配合比。

且结合实际调整合理的施工配合比指导混凝土拌合生产。

同时为监督单位、建设单位、监理单位审核混凝土施工配合比提供参考。

三、混凝土配合比设计试验依据

本次混凝土配合比设计实验依据以下标准、规范、规程和文件，但不仅限于此。

1、包头市青山路东延二道沙河桥桥梁工程设计图纸

2、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008

3、《公路桥涵技术规范》JTG/TF50-2011

4、《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/TB07-01-2006

5、《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTGE30-2005

6、《混凝土外加剂》GB8076-2008

7、《普通混凝土配合比试验规程》JGJ55-2011

8、《公路工程集料试验规程》JTGE42-2005

9、《通用硅酸盐水泥》GB175-2007

10、《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002

11、《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、地热矿渣硅酸盐水泥》GB200-2003

12、《混凝土外加剂均匀性试验方法》GB8077-2000

13、《混凝土拌合用水标准》JGJ63-2006

14、《普通混凝土用砂、石质量及方法标准》JGJ52-2006

四、混凝土配合比设计试验内容

混凝土配合比设计试验，首先对混凝土原材料进行检测，检测合格后，依据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011和《公路桥涵技术规范》JTG/TF50-2011，根据设计要求的强度和耐久性选定水灰比，根据塌落度和石子最大粒径选定用水量，用水量除以选定的水灰比求出水泥用量，最后采用绝对体积法计算干燥状态下的砂、石用量，并通过实验和必要的调整确定每立方混凝土材料用量和配合比。

五、混凝土配合比设计试验委托

混凝土拌合物的生产选用具有相应合格生产资质及建设管理部门备案并且实验室具有相应的试验资质的混凝土生产厂家，由混凝土生产厂家提供合理的混凝土配合比及混凝土拌合物合格证明资料，委托包头市杜氏集团银海分公司搅拌站提供混凝土配合比设计及生产搅拌。

六、实验室检测项目

1、水泥检测项目：

比表面积、凝结时间、安定性、强度等级、密度检验、碱含量

、氯离子。

2、粉煤灰检测项目：

细度、需水量、烧失量、SO3含量和含水率、密度、碱含量、氯离子。

3、外加剂检测项目：

减水率、泌水率、含气量、固体含量、凝结时间差、抗压强度比、碱含量、氯离子。

4、粗集料检测项目：

含泥量、泥块含量、硫化物及硫酸盐含量、表观密度、饱和度干吸水率、针片状含量、超逊径含量、骨料的碱活性检验、。

坚固性

5、细集料检测项目：

颗粒级配、石粉含量、泥块含量、坚固性、表观密度、饱和面干吸水率、SO3含量、有机质含量、云母含量、轻物质含量、骨料的碱活性检验。

6、水质检测项目：

水的PH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物的检验、碱含量。

七、所用材料的品质要求及检测指标

青山路东延道路二道沙河桥桥梁工程混凝土配合比设计用原材料均由委托方提供。

1、水泥

1）水泥要求

应采用高品质的强度等级为42.5、52.5、62.5的硅酸盐水泥同一座桥的下部结构、预制梁采用同一品种水泥。

2）水泥检测指标

按照《通用硅酸盐水泥》（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。

混凝土水泥标准要求

项目

抗折强度（MPa）

抗压强度（MPa）

比表面积（m2kg）

密度（g/cm3）

凝结时间（min）

安定性

碱含量（%）

3d

28d

3d

28d

初凝

终凝

P.O42.5

≥3.5

≥6.5

≥17

≥42.5

≥300

——

≥45

≥600

必须合格

≤0.60

P.O52.5

≥4.5

≥7.0

≥23

≥52.5

P.O62.5

≥5.0

≥8.0

≥28

≥62.5

2、粗骨料

1）粗骨料要求

应采用连续级配，碎石采用锤击式破碎生产。

碎石最大粒径不超过37.5mm，以防混凝土浇筑困难或振捣不实。

2）粗骨料检测指标

依据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）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。

粗集料标准要求

项目

含泥量（%）

泥块含量

（%）

坚固性

（%）

压碎值

（%）

SO3含量

（%）

有机质含量

（%）

表观

密度

（g/cm3）

饱和面干吸水率（%）

针片状颗粒含量（%）

超逊径含量（%）

超径

逊径

标准值

≤0.7

不允许

≤5

≤10

≤0.5

浅于标准色

≥2550

≤2

≤7

0

≤2

3、细骨料

1）细骨料要求

细骨料采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河沙，且不含结块、软弱或针片状颗粒，无粘土、尘土、盐碱、壤块、云母、有机物或其他有害物质。

在使用前应冲洗。

细骨料应选用合适的指数。

细集料标准要求

项目

石粉含量（%）

泥块含量

（%）

坚固性

（%）

细

度

SO3含量

（%）

有机质含量

（%）

表观

密度（g/cm3）

饱和面干吸水率（%）

云母含量（%）

轻物质含量

（%）

标准值

6-18

不允许

≤8

——

≤1

不允许

≥2500

——

≤2

——

2）细骨料检测指标

依据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）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

1）粉煤灰要求

粉煤灰不选用Ⅲ级，选用Ⅰ级、Ⅱ级，优先选用Ⅰ级。

2）粉煤灰检测指标

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。

粉煤灰标准要求

项目

细度（45μm方孔筛筛余）（%）

需水量

比（%）

烧失量

（%）

SO3含量

（%）

含水量

（%）

安定性（%）

游离氧化钙含量（%）

强度活性指数

（%）

Ⅰ级粉煤灰标准值

≤12.0

≤95.0

≤5.0

≤3.0

≤1.0

≤5.0

F类≤1.0

C类≤4.0

≤70

Ⅱ级粉煤灰标准值

≤25.0

≤105.0

≤8.0

5、外加剂

1）外加剂要求

所选用外加剂，经过具备相关资质的检测机构并附有检测合格证明的产品，且其质量符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076-2008）的规定；使用前应进行复检，复检合格后方可用于工程中；品种和掺量应根据使用要求、施工条件、混凝土的原材料的变化实验确定。

2）外加剂检测指标

依据《混凝土外加剂》（GB8076-2008）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。

高效减水剂标准要求

项目

碱水率（%）

含气量

（%）

泌水率比

（%）

凝结时间

（min）

抗压强度（MPa）

收缩率比（%）

碱含量

（%）

初凝

终凝

3d

7d

28d

标准值

≥14

≤3.0

≤90

﹣90~﹢120

≥130

≥125

≥120

≤135

≤10

引气剂标准要求

项目

碱水率（%）

含气量

（%）

泌水率比

（%

凝结时间

（min）

抗压强度（MPa）

收缩率比（%）

碱含量

（%）

初凝

终凝

3d

7d

28d

标准值

≥6

≥3.0

≤70

﹣90~﹢120

≥95

≥95

≥90

≤135

≤10

6、水质

1）水质要求

水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂物和油脂、糖类及游离酸类等；不采用PH值小于5的水，不溶物不大于2000mg/L；不采用硫酸盐含量（以SO24计）大于600mg/L的水；居民饮用水可不进行试验。

2）水质检测指标

依据《混凝土拌合用水标准》（JGJ63-2006）要求，检测①水的PH值；②不溶物；③可溶物；④氯化物；⑤硫酸盐；⑥硫化物。

混凝土拌合用水水质标准要求

项目

预应力混凝土

钢筋混凝土

素混凝土

PH值

≥5.0

≥4.5

≥4.5

不溶物（mg/L）

≤2000

≤2000

≤5000

可溶物（mg/L）

≤2000

≤5000

≤10000

CI-（mg/L）

≤500

≤1000

≤3500

SO2-（mg/L）

≤600

≤2000

≤2700

碱含量（rag/L）

≤1500

≤1500

≤1500

八、配合比参数指标选择

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、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。

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。

1）既有强度要求，又有抗冻混凝土

掺用优质Ⅱ级粉煤灰、缓凝高效减水剂或高效减水剂及引气剂。

2）配合比参数确定

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。

以及设计要求。

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5-20mm,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：

按照规范及试配要求。

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，建议选用含气量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。

九、混凝土材料的检验

委托单位通过实验，由委托单位提供合格原材料检验报告，并填写混凝土配合比设计原材料选用统计表且加盖委托单位实验资质章。

混凝土配合比设计选用原材料检验报告附后

十、配合比设计

1、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）成型立方体试件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。

2、混凝土配合比设计通知单附后

..