水库抗冲耐磨混凝土配合比设计试验成果报告

目 录1 概述12 试验依据12.1 设计招标文件12.2 试验规程规范13 混凝土配合比设计强度等级及技术指标要求23.1混凝土配合比设计技术要求如下表3-124 混凝土原材料选择与试验24.1 水泥24.2 细骨料24.4 粗骨料34.5外加剂34.6拌和用水55 混凝土配合比设计要求及参数选择试验55.1 试验基本条件55.2 混凝土配合比参数选择试验55.2.1 外加剂掺量选择55.2.2骨料级配比例分析65.2.3 单位用水量选择65.2.4 最优砂率试验66混凝土配合比室内试验设计76.1 混凝土配制强度的确定76.2 混凝土配合比计算86.3混凝土配合比设计试验方案87 混凝土配合比试验成果88混凝土配合比的确定109结语及说明11抗冲耐磨混凝土配合比室内设计试验成果报告1 概述抗冲耐磨混凝土C45W8F100(二)主要用于碾压混凝土双曲拱坝排砂底孔。根据相关设计及图纸相应的要求并依据相关规范对该工程进行了抗冲耐磨混凝土施工配合比室内试验，现根据7d、28d试验成果，提供试验报告。2 试验依据2.1 设计招标文件2.2 试验规程规范2.2.1 水工混凝土配合比设计规程(DL/T5330-2015)2.2.2 普通混凝土配合比设计技术规程（JGJ 55-2011）2.2.3 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(GB175-2007)2.2.4 水工混凝土施工规范(SL677-2014)2.2.5 水工混凝土试验规程(SL352-2006)2.2.6 水工混凝土砂石骨料试验规程(DL/T5151-2014)2.2.7 混凝土外加剂(GB8076-2008)2.2.8水工混凝土外加剂技术规程(DL/T5100-2014)2.2.9混凝土拌和用水标准（JGJ 63-2006）2.2.10用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/T 1596-2005)2.2.11水工混凝土掺用粉煤灰技术规范（DL/T 5055-2007）2.2.12混凝土泵送施工技术规程（JGJ/T10-95)3 混凝土配合比设计强度等级及技术指标要求3.1混凝土配合比设计技术要求如下表3-1混凝土配合比设计技术要求表 表3-1强度等级（28d）抗冻要求抗渗要求级配抗冲耐磨强度h*m2/kg磨损率kg /（h*m2）坍落度（mm）C45F100W8二50.870-904 混凝土原材料选择与试验4.1 水泥 水泥采用P.O 42.5水泥，检测结果如下表4-1。水泥检验成果表 表4-1密度比表面积(m2/kg)标准稠度（%）安定性凝结时间抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）初凝(min)终凝(min)3d28d3d28d检验结果3.0233527.2合格1452506.18.330.852.2国家标准/300/合格456003.56.517.042.5从检验结果看，所检指标满足通用硅酸盐水泥(GB175-2007)标准中对P.O42.5水泥的技术要求。4.2 细骨料细骨料使用项目部自产的机制砂，结果见表4-2，表4-3。机制砂检验结果表 表4-2检测项目表观密度(Kg/m3）石粉含量（）泥块含量（）堆积密度(Kg/m3）空隙率（）含水率（）检测结果270014.70.01640390.7规范要求25006-18不允许检测依据SL352-2006 颗粒级配检测成果表 表4-3筛孔尺寸(mm)52.51.250.630.3150.16检验结果累计筛余(%)标准范围区1001502504016855510090细度模数x=3.06砂 级 配 属区区10025050107041927010090区10035565358571958010090实测值0.925.845.863.379.287.4从砂检验测结果可以看出，砂的颗粒级配良，砂的细度模数为3.06，属区粗砂，其他所检指标满足水工混凝土施工规范SL677-2014规范对细骨料的品质要求。4.4 粗骨料粗骨料使用项目部自产的机制最大粒径为40mm的碎石。小石和中石的检验结果如下表4-4、表4-5。小石品质检测成果表 表4-4 试验项目表观密度(Kg/m3） 含泥量（）泥块含量针片状颗粒含量（）堆积密度(Kg/m3）压碎指标值（）吸水率（）检测结果5-20mm26600.60.0615508.8规范要求25501不允许15162.5检测依据SL352-2006 中石品质检测成果表 表4-5试验项目表观密度(Kg/m3） 含泥量（）泥块含量针片状颗粒含量（）堆积密度(Kg/m3）压碎指标值（）吸水率（）检测结果20-40mm27000.60.061550规范要求25501不允许152.5检测依据SL352-2006 从检测成果看，所检指标均满足水工混凝土施工规范SL677-2014对粗骨料的品质要求。 4.5外加剂外加剂分别采用缓凝高效减水剂、引气剂和有限公司生产的缓凝高效减水剂、FDN-DH9引气剂。检测结果如下：外加剂检测结果如下表4-6、4-7 掺减水剂混凝土性能指标 表4-6检测项目含气量（）减水率（）泌水率比（）收缩率比（%）凝结时间差(min)抗压强度比()初凝终凝3d7d28d检测结果3.12073+135126121标准要求4.514100135+90125120检测依据GB 8076-2008 掺引气剂混凝土性能指标 表4-7检测项目含气量（）减水率（）泌水率比（）收缩率比（%）相对耐久性（%）凝结时间差(min)抗压强度比()初凝终凝3d7d28d检测结果3.9734-1515989996标准要求3.067013580-90-+120959590检测依据GB 8076-2008外加剂检测结果如下表4-8、4-9掺减水剂混凝土性能指标 表4-8检测项目含气量（）减水率（）泌水率比（）收缩率比（%）凝结时间差(min)抗压强度比()初凝终凝3d7d28d检测结果2.51779+117126122标准要求4.514100135+90125120检测依据GB 8076-2008 掺引气剂混凝土性能指标 表4-9检测项目含气量（）减水率（）泌水率比（）收缩率比（%）相对耐久性（%）凝结时间差(min)抗压强度比()初凝终凝3d7d28d检测结果4.6825+15+2010210099标准要求3.067013580-90-+120959590检测依据GB 8076-2008从检测结果看，所检指标均满足混凝土外加剂GB8076-2008中对高效缓凝减水剂的要求。4.6拌和用水 试验拌和用水为当地山泉水,现场拌制应采用无污染、洁净的水。其品质检验结果如下表4-10。 混凝土拌和用水检测成果表 表4-10检测项目PH值不溶物（mg/L）可溶物（mg/L）氯化物 （Cl计）（mg/L）硫酸盐 （SO42计）（mg/L）碱含量（mg/L）凝结时间差（min）抗折强度比 （%）抗压强度比 （%）初凝终凝3d28d3d28d检测结果6.5270.0058.0028.2947.34规范要求钢筋混凝土4.520005000100020001500303090909090素混凝土4.5500010000350027001500检测依据DL/T5152-2001、JGJ63-2006从检测结果看，所检指标均满足混凝土用水标准JGJ63-2006中对混凝土拌合用水的要求。5 混凝土配合比设计要求及参数选择试验5.1 试验基本条件5.1.1 本配合比试验采用生产的P.O 42.5水泥，骨料为项目部自产的机制砂、人工碎石，在试验室经过饱和面干等措施处理；5.1.2 拌合设备为SJD60型混凝土搅拌机，一次拌合量为25L；5.1.3 原材料投放顺序为中石、小石、水泥、砂料、水（外加剂溶于水）依次加入，搅拌时间为1min50s。5.2 混凝土配合比参数选择试验 5.2.1 外加剂掺量选择根据厂家提供数据及历史使用效果，试验确定掺减水剂为水泥用量的0.8%，引气剂掺量经试拌确定为水泥用量的1.2/万，抗冲耐磨剂掺量为水泥用量的2%。掺减水剂为水泥用量的0.9%，引气剂掺量经试拌确定为水泥用量的0.8/万，抗冲耐磨剂掺量为水泥用量的2%。5.2.2骨料级配比例分析常态混凝土根据粗骨料级配最优的原则，采用以下几种级配组合进行紧密堆积密度试验。混凝土用粗骨料组合振实容重试验成果如下表5-1。表5-1 组合容重试验成果骨料比例（小石：中石）60:4055:4550:5045:55振实容重(kg/m3)1756181018251837空隙率（）36343433从试验成果看，混凝土用骨料组合比例采用小石：中石=45：55时组合容重最大且空隙率最小，为最优组合。5.2.3 单位用水量选择混凝土单位用水量是根据配合比设计要求中级配、混凝土种类、坍落度及配合比参数等通过试拌确定掺外加剂的混凝土单位用水量为140kg/m3。掺外加剂的混凝土单位用水量为155 kg/m3，5.2.4 最优砂率试验混凝土砂率的选择采用最大坍落度法，根据混凝土和易性等综合因素，从中选择最优砂率。各标号混凝土试验分别固定水胶比0.38、0.35、0.32粗骨料级配按选择的最佳级配进行，含气量按照3.05.0%控制，坍落度按7090mm控制。具体试验成果见表5-2、5-3。5-2 C45混凝土最优砂率试验成果表试验编号级配砂率（%）水胶比用水量(kg/m3)抗冲耐磨剂掺量(%)和易性析水情况含气量（%）坍落度(mm)棍度含砂情况粘聚性1二370.351402中多较好多量3.990236上多较好少量4.7105335上中较好无4.4100434中中较好无4.0100备注/从试验成果可以看出，水灰比为0.35情况下，混凝土二级配的用水量为140kg/m3，率为36%时坍落度最大，故水灰比为0.35时混凝土二级配最优砂率为36%。5-3 C45混凝土最优砂率试验成果表试验编号级配砂率（%）水胶比用水量(kg/m3)抗冲耐磨剂掺量(%)和易性析水情况含气量（%）坍落度(mm)棍度含砂情况粘聚性1二370.351552上多较好多量3.995236中多较好少量4.395335上中较好无4.6100434中中较好无3.685备注/从试验成果可以看出，水灰比为0.35情况下，混凝土二级配的用水量为140kg/m3，率为35%时坍落度最大，故水灰比为0.35时混凝土二级配最优砂率为35%。6混凝土配合比室内试验设计6.1 混凝土配制强度的确定混凝土配制强度按水工混凝土配合比设计规程(DL/T5330-2005)的相关要求，通过以下公式计算：cu,o= cu,k+ 式中 cu,o混凝土配制强度，MPa cu,k混凝土设计龄期的标准值，MPa 概率度系数、依据保证率选定 混凝土强度标准差，MPa 配制强度均按保证率95%计算，对应的t值选取见表6-1。标准差按下表6-2取值。表6-1 标准差t值取值表保证率（%）95908580t1.6451.2801.0400.840表6-2 标准差值取值表28d设计龄期砼抗压强度标准值（Mpa）C15C20C25C30C35C40C45C50（MPa）3.54.04.55.05.56.2 混凝土配合比计算混凝土配合比计算采用绝对体积法，单位用水量按骨料饱和面干状态计算。因掺加了引气型外加剂，混凝土含气量按3%计算。6.3混凝土配合比设计试验方案根据以上混凝土配合比参数试验成果选取单位用水量、外加剂掺量以及相应水胶比的砂率。混凝土配合比室内设计基本参数如下表6-3、表6-4。表6-3 C45混凝土配合比设计基本参数表混凝土设计指标水泥品种、标号骨料种类抗冲耐磨剂掺量（）坍落度（mm）级配水胶比砂率(%)单位用水量（kg/m3）高效减水剂引气剂品种掺量（）品种掺量（1/万）C45P.O42.5机制27090二0.3837140KDNOF-20.8KDSF1.20.35361400.3235140表6-4 C45混凝土配合比设计基本参数表混凝土设计指标水泥品种、标号骨料种类抗冲耐磨剂掺量（）坍落度（mm）级配水胶比砂率(%)单位用水量（kg/m3）高效减水剂引气剂品种掺量（）品种掺量（1/万）C45P.O42.5机制27090二0.3836155FDN-30.9FDN-DH90.80.35351550.32341557 混凝土配合比试验成果混凝土配合比试验按照相应的水胶比进行试验，并对7天、28天抗压及相应的抗冻、抗渗、抗冲耐磨进行了试件成型。并建立抗压强度与胶水比回归关系式，混凝土配合比设计试验成果见表7-1、图一；表7-2、图二。C45混凝土配合比试验成果表 表7-1设计指标级配用水量（kg/m3）水灰比砂率(%)减水剂引气剂坍落度（mm）含气抗渗等级抗冻等级抗压强度（MPa）抗冲耐磨h*m2/kg设计实测7d28dC45W8F100二1400.38370.8（）1.2（1/万）7090904.0W8F10041.549.6/1400.3536853.9/43.052.411.31400.3235853.9/45.155.712.5 C45混凝土7天、28天强度与胶水比关系曲线如下图1：通过回归分析，C45混凝土28d抗压强度与胶水比关系式如下R7=7.3128C/W+22.203 r28=0.9978R28=12.361C/W+17.074 r28=1 C45混凝土配合比试验成果表 表7-2设计指标级配用水量（kg/m3）水胶比砂率(%)减水剂引气剂坍落度（mm）含气（%）抗渗等级抗冻等级抗压强度（MPa）抗冲耐磨h*m2/kg设计实测7d28dC45W8F100二1550.38360.9（）0.8（1/万）7090904.3W8F10032.445.2/1550.3535805.2/36.550.68.41550.3234804.6/44.256.310.4 C45混凝土7天、28天强度与胶水比关系曲线如下图2： 通过回归分析，C45混凝土28d抗压强度与胶水比关系式如下：R7=24.064C/W-31.394 r28=0.9845R28=22.458C/W-13.783 r28=0.99898混凝土配合比的确定通过对试验检测结果的分析，混凝土配合比相应水胶比的抗冻、抗渗性能、抗冲耐磨等性能指标均满足相关的设计要求。混凝土施工配合比确定在室内试验成果的基础上，依据设计指标和施工参数确定，考虑到水泥强度波动和原材料性质变化，实际混凝土配制强度略高于设计混凝土配制强度值。根据胶水比与抗压强度线性回归关系式，计算出与配制强度相应的水胶比，并选用略低于计算的水胶比。单位用水量、砂率、外加剂掺量等参数均通过试验结果确定。根据水工建筑物抗冰冻设计规范（DL/T5082-1998）要求，混凝土抗冻最大水灰比的限制如下表8-1，为保证混凝土质量，推荐抗冻混凝土配合比时也考虑了最大水灰比的限制。表8-1 抗冻混凝土水灰比要求表抗冻等级F300F200F150F100F50水灰比0.450.500.520.550.58根据设计要求及室内试验成果，混凝土配制强度及计算水胶比见表8-2。表8-2 混凝土配制强度及计算水胶比表序号混凝土强度等级外加剂种类保证率(%)t(MPa)骨料级配配制强度(MPa)计算水胶比设计限