C25水下混凝土配合比报告

1、本标段工程情况简介

南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南（中线建管局代建项目）叶县段施工3标

（合同编号：ZXJ/SG/YXD-003）位于河南省叶县境内，渠段起点桩号201+500，终点桩号209+270，包括长7.77km的渠道及沿线布置的各类建筑物18座，包括：1座河渠交叉建筑物，5座左岸排水建筑物，3座渠渠交叉建筑物，6座公路桥，2座生产桥，1座下穿通道。主要工作内容包括合同范围建筑工程、机电设备安装、金属结构设备安装、通信管道采购及敷设、水土保持工程及施工期环境保护工程，以及为完成上述工作所必须的临时工程或设施等。

主要工程量包括：土石方开挖约569万m3，土石方填筑约248万m3，混凝土约17万m3，钢筋约1.09万t，金结安装约578.50t，复合土工膜约63万m2。

2、气候条件

叶县段属温和地区，多年平均温度14.6℃。多年月平均最高气温发生在7月，其值为27.3℃；多年月平均最低气温发生在1月，其值为1.0℃。全年1月份温度最低，多年平均最低温度-5.1℃。7月份温度最高，平均最高温度31.8℃。

3、主要仪器设备及环境

序号 1 2 3 仪器名称 型号 编号 环境条件 数显式压力试验机 强制式单卧轴混凝土搅拌机 混凝土振动台 YES-2000B型 SJD-60型 HZJ-0.8型 s105 406001 058 110410 10～35℃ 10～35℃ 10～35℃ 20±2℃、湿度≥95% 4 5.4m×2.4m 标准养护室(包括温湿度自控仪) 3.6m× 4、混凝土的技术要求

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葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工3标工地试验室 混凝土技术要求见表1

表1 混凝土技术要求

混凝土设序号 计强度等级 C25 （水下） 粗骨料 级配 粗骨料 最大粒径 强度保证率P 设计坍落度(mm) 水泥品种 等级 拟使用 部位 1 二 40mm 95% 180~220 P·O42.5 水下灌 注桩 5、引用标准

1 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000 2 《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000 3 《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007

4 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005 5 《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ 146-1990 6 《混凝土外加剂》GB 8076-2008

7 《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52－2006 8 《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T223-2007 9 招标文件（合同编号：ZXJ/SG/YXD-003）

6、原材料试验结果

6.1水泥

水泥采用天瑞集团南召水泥有限责任公司生产的P·O42.5水泥，水泥物理力学试验结果见下表2。

表2 水泥物理力学及化学成分试验成果

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检测项目 比表面积(m2/kg) 安定性雷氏夹法（mm） 凝结时间（min） 胶砂强度（MPa） 初凝 终凝 龄期（d） 抗折强度 抗压强度 标准稠度用水量（%） 密度（g/cm3） 烧失量（%） SO3含量（%） MgO含量（%） Cl-含量（%） 不溶物（%） 碱含量（%） 3 3.5 17.0 / / ≤5.0 ≤3.5 ≤5.0 ≤0.06 / ≤0.6 技术标准 ≥300 合格 ≥45 ≤600 28 6.5 42.5 3 5.6 29.4 26.0 3.10 3.61 2.38 3.43 0.015 1.56 0.52 检验结果 369 0.0 149 197 28 8.7 48.2 试验结果表明水泥物理力学及化学成分符合GB175-2007国家标准要求。碱含量符合南水北调中线干线工程标准《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。

6.2粉煤灰

粉煤灰采用平顶山姚孟电力粉煤灰开发有限公司生产的F类Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰试验结果见下表3

表3 粉煤灰性能试验成果表 检测 项目 技术标准 检验结果 细度 需水量比 烧失量含水量（%） （%） （%） （%） ≤12.0 5.8 ≤95 93 ≤5.0 2.03 ≤1.0 0.1 三氧化硫（%） ≤3.0 0.10 碱含量 （%） ≤1.5 1.42 试验结果表明粉煤灰的细度、需水量比、烧失量、含水量、三氧化硫符合GB/T 1596-2005国家标准要求。碱含量符合南水北调中线干线工程标准《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。

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6.3粗集料

粗集料采用方城县杨集乡殷店村石子厂生产的5～20mm、20～40mm碎石，其性能指标见表4。

表4 粗骨料性能试验成果表 检测项目 表观密度 (kg/m3) 含泥量 (%) 泥块含量 (%) 压碎值 (%) 针片状含量 (%) 吸水率 (%) 坚固性 (%) 有机物含量 硫化物及硫酸盐含量 (%) 碱活性 (%) 堆积密度 (kg/m3) 空隙率 (%)

试验结果表明该粗骨料符合JTJ 041-2000的规范要求。

技术标准 ≥2550 ≤1.0 不允许 ≤12.0 ≤15 ≤2.5 ≤5 浅于标准色 ≤0.5 ≤0.1 / / 检验结果 5～20mm 2745 0.2 未检出 9.0 6 0.8 3 合格 0.05 0.04 1705 38 20～40mm 2725 0.3 未检出 8.0 7 0.8 4 合格 0.05 0.03 1675 39 6.4细集料

细集料采用鲁山县张官营砂厂的中砂，其性能指标见表5

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葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工3标工地试验室 表5 细集料性能试验成果表 检测项目 细度模数 表观密度 (kg/m3) 饱和表观密度 (kg/m3) 含泥量 (%) 云母含量 (%) 泥块含量 (%) 吸水率 (%) 坚固性 (%) 有机物含量 硫化物及硫酸盐含量 (%) 碱活性 (%) 堆积密度 (kg/m3) 空隙率 (%) 轻物质含量(%)

试验结果表明该砂符合JTJ 041-2000的规范要求。

技术标准 2.2～3.0 ≥2500 / ≤3.0 ≤2.0 不允许 / ≤8 浅于标准色 ≤1.0 ≤0.1 / / ≤1 检验结果 2.2 2670 2650 0.4 0.0 0.0 1.0 0 合格 0.46 0.04 1510 43 0

6.5外加剂

外加剂采用荆州鑫城特种材料有限公司生产的“XC-100”聚羧酸高性能减水剂，其性能指标见表6。

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表6 “XC-100”聚羧酸高性能减水剂性能试验成果表

检测项目 减水率（%） 泌水率比(%) 含气量（%） 初凝 凝结时间差（min） 抗压强度比（%） 终凝 1天 3天 7天 28天 氯离子含量 （按折固含量计）（%） 总碱量（%） 收缩率比（%） 对钢筋锈蚀作用 1h坍落度保留值（mm） 硫酸钠含量（%） 固体含量（%） 密度(g/cm3) pH值 水泥净浆流动度（mm） 技术标准 ≥25 ≤60 ≤6.0 -90～+120 -90～+120 ≥170 ≥160 ≥150 ≥130 ≤0.6 ≤15.0 ≤100 对钢筋无锈蚀作用 / / / / / / 检验结果 25.5 22.0 2.3 +45 +55 190 176 163 145 0.09 3.47 98 对钢筋无锈蚀作用 165 1.60 21.30 1.063 6.84 258 试验结果表明该外加剂的减水率、泌水率比、含气量、凝结时间差、抗压强度比、收缩率比、对钢筋锈蚀作用、氯离子含量符合JG/T223-2007中的一等品要求。碱含量符合南水北调中线干线工程《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。

6.6混凝土拌合用水

室内试验采用1#营地生活用水.

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7、混凝土配合比设计及试验

7.1混凝土配制强度的确定

根据C25水下混凝土设计技术要求，依据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000， 混凝土配制强度按以下公式计算。

fcu,0≥fcu,k+tσ

式中： fcu,0——混凝土配制强度，MPa

fcu,k——混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值，MPa t——概率度系数，由强度保证率P选定 σ—混凝土立方体抗压强度标准差，MPa

混凝土配制强度见表7。

表7 混凝土配制强度一览表 序号 1 混凝土设计强度等级fcu,k C25（水下） 强度保证率 概率度系数P t 95% 1.5 标准差σ (MPa) 5.0 配制强度fcu,0 (MPa) 33.2 7.2混凝土水灰比的确定

依据JGJ55-2000中5.0.3的规定，C25水下混凝土计算水灰比为W/C=αa.fce/fcu,0+αa.αb.fce=0. 式中： fcu,0——混凝土的配制强度，取33.2 MPa。

fce——水泥28d龄期抗压强度实测值，取48.2 MPa。 αa、αb—回归系数。αa取0.46，αb取0.07

根据《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000中“水灰比宜采用0.5～0.6”的要求以及混凝土的使用部位，混凝土的强度，初步供试配的混凝土配合比的水灰比为：0.55、0.50、0.45、0.40、0.35。

7.3混凝土用水量的确定

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葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工3标工地试验室 混凝土拌和物初选用水量以《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000表4.0.1-2的规定初步选定

JGJ55-2000初选用水量表

拌合物稠度 项目 指标 10～30 坍落度 （mm） 35～50 55～70 75～90 16 200 210 220 230 碎石最大粒径（mm） 20 185 195 205 215 31.5 175 185 195 205 40 165 175 185 195 通过试拌确定每立方米的用水量为175kg。 7.4骨料级配和砂率的确定

通过最大容重试验确定5～20mm粒径碎石、20～40mm粒径碎石的掺配比例，试验结果见表8。

表8 二级配粗骨料比例试验结果表

各级粗骨料含量（%） 序号 1 2 3 4 级配 二 二 二 二 5～20mm 30 40 55 60 20～40mm 70 60 45 40 紧密堆积密度 （kg/m3） 1680 1700 1710 1690 根据试验结果，二级配粗骨料掺配比例为（5～20mm）占55%，（20～40mm）占45%，其对应的紧密堆积密度1710kg/m3。

最佳砂率选取原则：用选定的水灰比和用水量，每次增减1%进行试拌，坍落度最大时的砂率即为最优砂率。选定0.45为基准水灰比，单位用水量175kg/m3，粉煤灰掺量15%，减水剂掺量1.0%，砂率按40%、41%、42%、43%、44%变化，试拌结果见下表9。

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葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工3标工地试验室 表9 试拌结果 试验 砂率级配 编号 （%） 1 2 3 4 5 二 二 二 二 二 40 41 42 43 44 水胶比 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 用水量（kg/m3） 175 175 175 175 175 粉煤灰掺量(%) 15 15 15 15 15 和易性 棍含砂度 情况 下 中 中 中 中 少 中 中 中 中 粘聚 性 较好 较好 好 好 好 析水 情况 少量 少量 少量 少量 少量 坍落度(mm) 185 195 205 190 190 由试拌结果看出，水灰比0. 45对应的最优砂率为42%。

7.5粉煤灰的掺量

根据《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ 146-1990表4.2.1的规定，粉煤灰取代水泥的最大限量的要求，选择粉煤灰掺量15%进行试配。

GBJ 146-1990对粉煤灰取代水泥的最大限量

混凝土种类 粉煤灰取代水泥的最大限量（%） 硅酸盐水泥 普通 矿渣硅酸盐硅酸盐水泥 15 水泥 10 火山灰质 硅酸盐水泥 / 预应力钢筋混凝土 钢筋混凝土、高强度混凝土、高抗冻融性混凝土、蒸养混凝土 中、低强度混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土、水下混凝土、地下混凝土、压浆混凝土 碾压混凝土 25 30 25 20 15 50 40 30 20 65 55 45 35 7.6 “XC-100”聚羧酸高性能减水剂掺量的确定

根据生产厂家的推荐，外加剂掺量为胶凝材料的1.0%。

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8、混凝土配合比设计计算方法

mc0/pc+mg0/pg+ms0/ps+mw0/pw+0.01α=1

βs=ms0/mg0+ms0×100%

式中mc0---每立方米混凝土的水泥用量(kg); mg0---每立方米混凝土的粗骨料用量(kg); ms0---每立方米混凝土的细骨料用量(kg); mw0---每立方米混凝土的用水量(kg); βs---砂率(%);

ρc---水泥密度(kg/m3), ρc =3100kg/m3

ρg---粗骨料的表观密度(kg/m3); ρg = 2710kg/m3 ρs---细骨料的表观密度(kg/m3); ρs = 2670kg/m ρw---水的密度(kg/m3),可取1000kg/m3;

α---混凝土的含气量百分数,在不使用引气型外加剂时,α可取为1.

9、混凝土试验成果及分析

混凝土试验成果见表10。

表10 混凝土试验成果表

水 粉煤灰掺量（%） 15 15 15 15 15 砂 率 (%) 44 43 42 41 40 用水量 (kg) 175 175 175 175 175 粉煤灰(kg) 48 52 58 66 75 天然 砂(kg) 841 809 776 739 698 碎石5~20mm (kg) 578 579 578 574 565 抗压强度碎石20~40mm (kg) 473 474 473 469 462 外加剂（kg） 坍落度 (mm) 195 190 210 205 185 7天 22.0 25.8 31.8 35.2 39.8 28天 31.5 36.5 39.4 44.9 48.8 (MPa) 序 号 灰 比 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 水泥(kg) 1 2 3 4 5 270 298 331 372 425 3.18 3.50 3. 4.38 5.00 注：外加剂掺量为胶凝材料用量的1.0%。 根据表10试验成果建立强度与灰水比关系曲线，28d强度与灰水比关系曲线见图1。

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葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工3标工地试验室 图1

混凝土28d强度与灰水比关系曲线图605528d强度504035301.51.71.92.12.3灰水比2.52.72.9

根据灰水比与抗压强度的线性关系确定水灰比见下表11。 表11 确定水灰比结果表

混凝土设计强度等级 水灰比 C25（水下） 0.45 根据《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000中 “每立方米水下混凝土的水泥用量不宜小于350kg，当掺有适宜数量的减水缓凝剂或粉煤灰时，可不少于300kg ”的规定。选择0.45水灰比的配合比作为C25水下混凝土的施工配合比。 10、推荐施工配合比

根据混凝土实测表观密度进行混凝土校正，校正系数见表12。试验成果推荐施工配合比见表13。

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葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工3标工地试验室 表12 混凝土校正系数 序号 1 2 3 4 5 水灰比 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 砼表观密度计算值（kg/m3） 2388 2390 2395 2399 2405 砼表观密度实测值（kg/m3） 2380 2400 2400 2420 2430 校正系数 1.000 1.004 1.002 1.009 1.010 混凝土砼表观密度计算值与实测值之差的绝对值未超过计算值的2%时，可不调整。 表13 推荐施工配合比

混凝土设计强度 级配 等级 粉煤灰 掺量（%） 水 水泥 1m混凝土材料用量（kg/m） 粉煤灰 天然砂 5～20～外加剂 33坍落度 水胶(mm) 比 砂率（%） 20mm 40mm C25 （水下） 二 180～220 0.45 42 15 175 331 58 776 578 473 3. 11、配合比使用说明

1、配合比用砂石料均采用干燥状态计量，施工中应根据原材料含水量变化，及时对配合比进行相应调整。

2、机口坍落度应控制在180～220mm范围内。严格控制用于配制混凝土的各种原材料的质量。

3、严格控制水泥、粉煤灰、外加剂的碱含量，使其满足南水北调中线干线工程标准《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》对混凝土总碱含量的要求。

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葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工3标工地试验室 4、混凝土拌和时，原材料称量偏差应严格控制在规范允许偏差之内。水泥、粉煤灰±1﹪，粗、细骨料±2﹪，水、外加剂±1﹪。

5、混凝土拌和物的机口坍落度，应根据当时的气候、风速、运输方式、输送距离、施工方法等条件，通过现场测定浇筑点与拌和楼之间的坍落度损失后及时调整。

6、每立方米混凝土碱含量：331×0.52%＋58×1.42%×0.2＋3.×3.47%＝2.02(kg/m3)。

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