上报C10配合比报告[1]

1、南水北调天津干线TJ4-4标混凝土配合比试验报告_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171.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75927，终点位于河北省廊坊市与天津武清区分界处，桩号为131360，全长约55.433km。我公司承建标段为廊坊市段TJ4-4标，桩号为111600122212，全长约10.

2、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D

3、L/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CECS48:93(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

4、-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3d28d3d28d曲寨水泥厂P·O42.54000.4929.0163278合格27.852.65.08.8标准要求GB175-2007300100.645600合格16.042.53.56.52.2粉煤灰品质检验粉煤灰为唐山市陡河电厂生产的粉煤灰，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1唐山市陡河电厂7.82.11000.90.20.6

5、8标 准GB/T1596-2005258.01053.01.0/2.3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百分比累计余(mm)g%g%量%546.39.3 45.69.1 9.2 9.2 2.563.812.8 63.012.6 12.7 21.9 1.2561.812.4 61.312.3 12.3 34.2 0.63118.123.6 117.923.6 23.6 57.8 0.315128.325.7 129.525.9 25.8 83.6 0.1658.011.6 59.211.8 11.7 95.

6、3 022.74.5 23.44.7 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2.720.51.641.0268015900.110.20.1浅于标准色0.08DL/T5144-20012.43.03-82500-121浅于标准色0.1检测结果表明：细骨料属区中砂，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

7、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0.60.027101.04.60.890.081.0有机质含量0.0DL/T5144-20011.0不允许255015102.50.55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

8、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3d7d28d山西凯迪建材有限公司KDNOF-215.9-4.3118125120126128131DL/T5100-1999151003.0125+120+240+120+240125125120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

9、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80100mm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（

10、%）3d7d28d初凝终凝TJPY-0基准0.59-1953304080-100903166-1.417.51814.1/10023.5/10034.4/10010:1013:30TJPY-1受检0.47KDNOF-20.61553303880-10086672221.42.4181819.4/13833.5/14346.8/136+81190DL/T5100-1999标准-153.0-125125120+120+240表37 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(%)F(%)用水量(kg/m3)减水剂KDNOF-

11、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15minTJPW-1二0.6034351200.60-80-100-7258-172418较好中无中TJPW-2二0.6034351250.60-80-100-9874-17-较好中无中TJPW-3二0.6034351300.60-80-100-11492-17.5-较好中无中表38 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(%)F (%)用水量(kg/m3)减水剂KDNOF-2(%)引气剂Y

12、M-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15minTJPS-1二0.6031351300.6-80-100-77-192420一般少少下TJPS-2二0.6033351300.6-80-100-98-19-一般少少中TJPS-3二0.6035351300.6-80-100-110-19-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（m

13、g/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29.0251.128.3458240.06TJ4-4标2号营地26.5439.208.3366220.03DL/T 5144-2001270012004.0500020001500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

14、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1C10二-85%28-II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+t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

15、；t-概率度系数，依据保证率P选定；-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(%)65.569.272.575.878.880.082.985.090.093.395.097.799.9概率度系数t0.400.500.600.700.800.840.951.041.281.501.652.03.0表3-3 标准差值混凝土强度标准值C9015C9020C9025C9030C9035C9040C9045C9050(90d)MPa3.54.04.55.05.5根据水工混凝土施工规范，配制强度计算结果见

16、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1箱涵及其它构筑物垫层C103.5851.0413.6 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(%)00.20.40.60.81.0流动度(mm)134194225240247253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

17、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4060177334.24555179034.85050178234.5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

18、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80100mm。试验材料为：曲寨PO 42.5低碱水泥，唐山市陡河电厂级粉煤灰，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3-73.7.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3-83.8水灰比的确定水灰比是决定

19、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

20、TJPSK-1二0.55130-30330.6-2420TJPSK-20.60130-30340.6-2420TJPSK-30.65130-30350.6-2420TJPSK-4二0.55130-35330.6-2420TJPSK-50.60130-35340.6-2420TJPSK-60.65130-35350.6-2420TJPSK-7二0.55130-40330.6-2420TJPSK-80.60130-40340.6-2420TJPSK-90.65130-40350.6-2420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

21、水7d14d28dTJPSK-18010090好上中无19.523.826.9TJPSK-28010083好上中无17.620.623.4TJPSK-38010094较好中中无15.118.221.2TJPSK-48010096好上中无17.920.923.7TJPSK-580100102较好中中无15.818.421.9TJPSK-68010098较好中中无12.415.518.8TJPSK-78010086好上中无15.217.921.0TJPSK-88010097较好中中无13.115.418.5TJPSK-98010088较好中中无11.313.715.73.9胶水比与抗压强度一元线性

22、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3-210。（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

23、土类别编号级配龄期(d)一元线性回归方程相关系数r抗压强度(MPa)0.550.600.65粉煤灰30%TJPSK 13二7y=15.626x-8.76310.992319.517.615.114y=20.034x-12.6760.999323.820.618.228y=20.437x-10.3840.996326.523.421.2粉煤灰35%TJPSK46二7y=19.481x-17.2510.983717.915.812.414y=19.209x-13.8950.996120.918.415.528y=17.343x-7.57080.980623.721.918.8粉煤灰40%TJPSK

24、79二7y=13.928x-10.121.000015.213.111.314y=15.044x-9.52180.997917.915.413.728y=15.391x-7.03620.998821.018.515.7图3-2 混凝土胶水比与抗压强度关系曲线（30%）图3-3 混凝土胶水比与抗压强度关系曲线（30%）图3-4 混凝土胶水比与抗压强度关系曲线（30%）图3-5 混凝土胶水比与抗压强度关系曲线（35%）图3-6 混凝土胶水比与抗压强度关系曲线（35%）图3-7 混凝土胶水比与抗压强度关系曲线（35%）图3-8 混凝土胶水比与抗压强度关系曲线（40%）图3-9 混凝土胶水比与抗压强度

25、关系曲线（40%）图3-10 混凝土胶水比与抗压强度关系曲线（40%）3.10混凝土强度与龄期的发展关系混凝土强度与龄期有着密切相关的关系，在相同的条件下，混凝土强度随龄期的增长而增长，初期混凝土强度增长较快，后期逐渐缓慢。不同龄期混凝土强度发展关系见表3-12，不同龄期混凝土强度发展关系曲线见图3-1119。（最好能给出强度发展系数）表3-12 不同龄期混凝土强度发展关系混凝土类别级配水胶比：0.55水胶比：0.60水胶比：0.657d14d28d7d14d28d7d14d28d粉煤灰30%二19.523.826.917.920.923.715.217.921.0粉煤灰35%17.620.6

26、23.415.818.421.913.115.418.5粉煤灰40%15.118.221.212.415.518.811.313.715.7图3-11 不同龄期混凝土抗压强度发展关系曲线（30%）图3-12 不同龄期混凝土抗压强度发展关系曲线（30%）图3-13 不同龄期混凝土抗压强度发展关系曲线（30%）图3-14 不同龄期混凝土抗压强度发展关系曲线（35%）图3-15 不同龄期混凝土抗压强度发展关系曲线（35%）图3-16 不同龄期混凝土抗压强度发展关系曲线（35%）图3-17 不同龄期混凝土抗压强度发展关系曲线（40%）图3-18 不同龄期混凝土抗压强度发展关系曲线（40%）图3-19

27、不同龄期混凝土抗压强度发展关系曲线（40%）4、混凝土配合比设计参数根据混凝土设计等级和技术指标，参考混凝土配合比设计参数和混凝土强度与水胶比的关系试验结果，对本工程混凝土配合比进行优化试验。配合比设计采用“两低一高一掺”技术路线, “两低” 即低水胶比、低砂率； “一高”即高掺掺合料；“一掺”即掺高效减水剂。配合比设计计算采用密度法，掺粉煤灰等量替代水泥，混凝土配合比设计参数见表4-1。表4-1 初选混凝土配合比设计参数序号混凝土等级级配水灰比坍落度砂率粉煤灰掺量减水剂掺量引气剂掺量含气量用水量密度mm%kg/m3kg/m31C10二0.658010035400.6 -13024204.1混

28、凝土配合比试验条件及内容试验条件：水泥： 曲寨PO 42.5低碱水泥。粉煤灰： 唐山市陡河电厂级粉煤灰。骨料： 河北易县半壁店石料厂（碎石），中易水砂厂。外加剂： 山西凯迪建材有限公司KDNOF-2型缓凝高效减水剂。骨料级配：级配小石：中石 = 45：55。试验内容主要有：混凝土拌和物性能、混凝土物理力学性能试验。4.2混凝土拌和物性能试验混凝土拌合物性能试验遵照水工混凝土试验规程(DL/T5150-2001)进行。拌合采用60L强制式混凝土搅拌机，最大拌合容量45L。拌和前先将搅拌机冲洗干净，并预拌少量同种混凝土拌和物，使搅拌机内壁挂浆。原材料用量以重量计，且砂石骨料为饱和面干状态，高效减水

29、剂称好后加入水中，搅拌均匀。将称好的石料、水泥、砂、水和外加剂一并加入，投料顺序为粗骨料、胶凝材料、细骨料、水(溶液外加剂先溶于水并搅拌均匀)，搅拌时间90s（加水开始计时），将拌制好的拌和物倒出，卸在钢板上，刮出粘结在搅拌机内壁上的拌和物，然后人工翻拌3次，使之均匀，然后进行新拌混凝土的和易性、坍落度、温度、凝结时间、密度等试验，符合要求后，在人工翻拌3次后成型所需要进行试验项目的相应试件。混凝土拌和物性能和强度检测结果见下表4-2、4-3，表4-2 混凝土试验配合比检测结果 编号工程部位设计标号级配水灰比坍落度(cm)砂率(%)粉煤灰(%)外加剂(%)KDNOF-2密度(Kg/m3)原材料用量(kg/m3)水胶材用量水泥粉煤灰总碱量TJPD-1垫层C10二0.658010035400.82420130200130701.08表4-3 混凝土拌和物性能和强度检测结果 编号设计标号拌和物性能强度(Mpa)实测坍落度(cm)含气量(%)实测容重(Kg/m3)砼温(CO)室温(CO)含砂和易性析水7d14d28d28d劈拉TJPD-1C109.23.324171922中较好少10.412.916.11.84试验结果表明：混凝土拌和物性能满足施工和设计要求。4.3混凝土力学性能试验混凝土抗压强度是混凝土极为重要的性能指标，结