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1、湖北省谷竹高速公路混凝土配合比优化设计的要求一、 原材料选用与技术要求混凝土原材料除满足公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）相应技术要求外，还应满足下列要求：1.1 水泥（1） 桥梁工程用水泥：除桥梁基础混凝土（C30）可采用32.5级的符合硅酸盐水泥（P.C）配置以及现浇预应力连续箱梁混凝土（C55及以上）可采用52.5级普通硅酸盐水泥（P.O）、42.5级型硅酸盐水泥（P. ）配置外，桥梁其他部位的混凝土（含C50预制T梁）均宜使用42.5级P.O水泥进行配置。（2） 隧道工程用水泥：除隧道二次衬砌防水混凝土可使用32.5级P.C水泥外，隧道初喷支护、隧道路面混凝土均应使用
2、42.5级P.O水泥。1.2 骨料(1)粗骨料：桥涵、隧道工程混凝土用粗骨料一般采用5-10mm、5-20mm和5-25mm三种公称粒级均可满足要求，对应粗骨料最大粒径（方孔筛筛孔边长尺寸）分别为13.2mm、26.5mm和31.5mm。本工程所需碎石应采用4.75-9.5mm、9.5-19mm和19-26.5mm三种规格进行分级生产、采购、储存、掺配使用，合成级配应符合表1-1的要求。不得使用不分级的统料。 表1-1碎石颗粒级配范围级配 情况公称粒级（mm）累计筛余（按质量百分率计）方孔筛筛孔尺寸（mm）2.364.759.5013.216.019.026.531.5合成级配5-1095-1
3、0080-1000-1505-2095-10090-10040-800-1005-2595-10090-10030-700-50其中：5-10mm碎石适用于隧道初喷支护混凝土5-20mm碎石由4.75-9.5mm和9.5-19mm二种规格掺配，适用于预制T梁、预制空心梁板、预应力连续箱梁等部位混凝土；5-25mm碎石由4.75-9.5mm、9.5-19mm、19-26.5mm（方孔筛，没有特殊说明，以下类同）三种规格掺配，适用于桥涵工程的灌注桩、承台、墩柱、盖梁、桥台、桥面铺装、护栏、通道、涵洞等部位混凝土及隧道路面、二次衬砌等混凝土。为统一碎石生产规格，保证碎石生产质量，碎石料场初次生产或进
4、行生产调整时，建议上述三种规格的碎石生产振动筛的配置宜分别为4mm、12mm、24mm、30mm（方孔筛晒孔边长）。最终晒网尺寸应以实际生产的碎石是否符合表1-2规格要求为准。表1-2 各种规格碎石的规格要求规格（mm）通过下列方孔筛筛孔（mm）的质量31.526.51913.29.54.752.3619-26.510090-1000-150-59.5-1910085-1000-150-54.75-9.510085-1000-200-5碎石的压碎值按混凝土强度等级进行控制，低于C50的混凝土用碎石的压碎值应16%，C50-C60混凝土用碎石的压碎值应12%，C60及以上的混凝土用碎石压碎值应1
5、0%。（2）细骨料：用于泵送混凝土的河砂应为中砂，细度模数为2.5-3.0.其中，大于4.75mm颗粒含量不应超过5%，0.30mm筛孔通过率不应小于15%。鉴于河砂运距远，建议要求河砂在产地过4.75mm筛。有关机制砂的质量标准和使用要求详见机制砂在混凝土中的应用技术指南，将另文发布。1.3外加剂（1）桥梁工程用外加剂灌注桩、高墩、预制梁、现浇梁、桥面铺装等部位混凝土应选用质量标准符合聚羧酸西高性能减水剂(JG/T223-2007)的级产品，减水率大于25%；墩柱、承台、盖梁、桥台等部位混凝土可选用聚羧酸西高性能减水剂级产品，减水率大于18%。减水剂的缓凝时间由施工单位根据施工工艺、浇筑量大
6、小、浇筑季节温度、温控防裂要求，与供应商事先约定，减水剂出厂时预先调配好。(2)桥隧道工程用外加剂 隧道喷射混凝土的速凝剂，应选用与水泥适应性好、凝结硬化快、28d强度损失少、较低掺量的速凝剂品种，其质量标准应满足喷射混凝土用速凝剂（JC477-2005）一等品的技术要求，优先选用以硫酸铝胶为主要成分的低碱液体速凝剂（适用于湿喷法，建议采用湿喷工艺），其PH小于7；减水剂可选用聚羧酸系高性能减水剂级产品进行配置。二、 配合比设计的基本规定(1)混凝土的配合比应根据设计要求、使用部位及施工中的输送方式、浇筑和振捣方式等，合理拟定配置混凝土的技术要求（包括坍落度及其损失、强度、凝结时间、外观质量、
7、耐久性等），并根据这些选用原材料（水泥品种、等级；砂的品种、规格；碎石的最大粒径；外加剂品种与技术要求；确定是否掺矿物掺合料及掺合料品种）。所有预拌混凝土均应掺用减水剂。 (2)混凝土的配合比，应以质量比表示，应按照现行普通混凝土配合比设计规程（JGJ/T55-2000）进行计算，并通过试配和配合比参数优化确定。混凝土的试配强度，应根据设计强度等级、环境作用、耐久性、工程要求、工作性等要求，按下式计算确定：Rp=R+1.645。式中：Rp-混凝土的施工配置强度；R-混凝土设计强度等级；-强度标准差。混凝土强度等级C20，-4.0MPa；混凝土强度等级C20-C35，=5.0MPa；混凝土强度等
8、级C35，-6.0MPa。 对于有特殊要求的混凝土的配合比设计（包括防水混凝土、抗冻混凝土、高强度混凝土、高性能混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土），在符合国家现行有关标准的专门规定条件下，亦可参照上述规程，经过试配确定。在施工过程中，应及时积累资料，应合理调整混凝土配合比提供依据。 (3)混凝土进行适配时应采用施工相同的原材料，配置的混凝土拌合物性能应满足施工工艺要求（和易性好、凝结时间符合施工需要、不泌水、不离析、坍落度损失小等）；制成的混凝土应符合强度、耐久性（抗冻、抗渗、抗侵蚀）等质量要求，还应满足经济合理。当设计有要求或构件有变形控制要求时，配置的混凝土还应满足弹性模量、收缩、徐变值的
9、要求。表2-1 结构混凝土耐久性的基本要求环境类别环境条件最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）最低混凝土强度等级最大氯离子含量（%）最大碱含量（kg/m3）温暖或寒冷地区的大气环境、与无侵蚀的水或土接触的环境0.55275C250.303.0受侵蚀性物质影响的环境0.40325C350.103.0 (4)根据工程耐久性设计要求，谷竹高速公路结构混凝土的基本要求应符合表2-1的规定。 (5)为提高水位变动区混凝土的抗冻性，对水位变动区的墩、台身混凝土提出如下技术要求：应选用42.5级普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，不应使用火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥；碎石最大粒径不应大于31
10、.5mm（方孔筛），含泥量不应大于1%、泥块含量不应大于0.5%，吸水率不应大于1%；砂的含泥量不应大于2%，泥块含量不应大于1%；混凝土的最大水胶比不得超过0.45，胶凝材料中的粉煤灰掺量不得超过30%，并应限制所用粉煤灰的烧失量不应大于3%。 注：谷竹高速公路最冷月（一月）平均最低温度为-2.4、极端最低温度-17.6（据1971-2000年房县累计30年气候资料统计），按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2005）规定，最冷月平均气温在-4-0之间为微冻地区，微冻地区淡水环境下水位变动混凝土的抗冻等级应不低于F150，对于水位变动区的墩、台身抗冻等级应不低于F2
11、00. (6)不同强度等级的混凝土的最大胶凝材料总量（水泥和掺合料质量之和）宜符合如下要求： 大体积混凝土（强度等级C30及以下）350Kg/m3；C40以下400 Kg/m3；C40-C45450 Kg/m3；C50470 Kg/m3（非泵送混凝土）和500 Kg/m3（泵送混凝土）；C60500 Kg/m3（非泵送混凝土）和530 Kg/m3（泵送混凝土）。 一般环境下除长期处于潮湿环境、水泥环境或潮湿土中环境的构件可以采用大量粉煤灰（掺量30%-50%，水胶比应随粉煤灰掺量增加而减小）混凝土外，对于暴露于空气中的一般混凝土，粉煤灰掺量一般不应大于20%，且每方混凝土的硅酸盐水泥用量不应小
12、于240 Kg/m3。 (7)采用泵送工艺施工的混凝土，其原材料和配合比设计应符合下列技术要求：应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，不应使用火山灰质硅酸盐水泥；粗骨料应采用连续级配，其针、片状颗粒不应大于10%；细骨料应采用细度模数2.5-3.0的中砂，砂中粒径小于0.3mm颗粒所占的比例不应小于15%。碎石最大粒径与输送管径之比应为：泵送高度50m，1:3；泵送高度50-100m，1:4；泵送高度100m，1:5；泵送混凝土中必须参入泵送剂或高效减水剂，并宜掺入质量符合国家现行有关标准的级及以上级的粉煤灰或其他需水量比小于100%的活性矿物掺合料。泵送混凝土试配时要求的坍落度损失1h不应超过3
13、0mm。用水量与水泥胶凝材料总量之比不应大于0.55；胶凝材料总量不应小于300 Kg/m3；泵送混凝土的砂率宜为35%-45%；当掺用外加剂时，其混凝土含气量不应大于4%。当掺用掺合料较多时，除应满足强度要求外，还应进行钢筋锈蚀及混凝土碳化试验。 (8)通过设计和试配确定配合比后，应填写试配报告单，提交施工监理或有关方面批准。混凝土配合比使用过程中，应根据混凝土质量的动态信息，及时进行调整、报批。三、桥梁工程主要部位混凝土配合比设计 由于桥梁的桩基、承台（或拱座、锚碇、0号块、空心薄壁墩实心段等大体积混凝土）、预制梁、现浇预应力箱梁、桥面铺装等混凝土处于不同的环境条件和不同的受力行为，且施工
14、工艺也不相同，进行混凝土配合比设计时，应针对环境条件和结构构造特点进行专门试验设计。 3.1灌注桩混凝土 (1)技术要求：由于灌注桩混凝土依靠混凝土自身形成密实体，且桩基较长，一般为20-70m。因此，要求配置的混凝土除满足强度、抗渗、耐久性能外，还应具有坍落度损失小（1h损失小于30mm）、扩展度大于500mm、扩展度达到500mm的扩展时间（T50）为8-15s及泌水率小的工作性能，初凝时间应大于8h。 (2)原材料要求：选用减水率高、缓凝效果好、坍落度经时损失小的缓凝型聚羧酸盐高性能减水剂级产品，减水率大于25%，确保混凝土有良好的可泵性、流动性和自密实填充性能的前提下，降低单方混凝土用
15、水量；应选择保水性较好的水泥，并宜掺入适量矿物掺合料代替水泥，以改善混凝土的工作性，减少混凝土的收缩性能、提高自密实性能，确保体积稳定性及与地基的结合紧密；粗骨料应采用5-25mm连续级配，最大粒径不应大于31.5mm，其针、片状颗粒不应大于15%，含泥量不大于1.0%，泥块含量不大于0.5%；砂子应选用级配合理的中砂，其细度模数2.5-3.0，含泥量控制在3%以内，泥块含量不应大于1%。 (3)配合比设计参数：C25-C30水下灌注桩混凝土的胶凝材料用量宜为370-420 Kg/m3，用水量宜为155-175 Kg/m3，水胶比应小于0.50；砂率宜控制在38-42%之间。桩基混凝土含气量一般为1.5%-4.0%。减水剂、矿物掺合料的掺量应根据所需
