高速铁路耐久性混凝土配合比设计.doc

高速铁路耐久性混凝土配合比设计一 概述：高速铁路耐久性混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的，耐久性是主要的设计指标。二 耐久性混凝土的技术指标及对原材料的要求（设计使用年限100年）：1. 混凝土所处环境：T1（年平均相对湿度60）。2. 混凝土电通量：C30,电通量2000C C30-C45,电通量1500C C50,电通量1000C3. 混凝土的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率或硅酸盐反应岩石柱膨胀率应小于0.10，当骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10-0.20，混凝土中的碱含量不大于3.0kg/m3。当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20-0.30时，除要满足混凝土中的碱含量不大于3.0kg/m3外，还应在混凝土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂，并经试验证明抑制有效。4. 混凝土的耐久性还包括抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性等。5. 水泥：宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐水泥或高抗硫酸盐水泥。不宜使用早强水泥水泥的技术要求序号项目 技术要求1比表面积350m2/kg（硅酸盐水泥、抗硫水泥）280m方孔筛筛余10.0（普通硅酸盐水泥）3游离氧化钙含量1.04碱含量0.805熟料中的C3A含量非氯盐环境下8，氯盐环境下106C1-含量不宜大于0.10（钢筋混凝土），0.06（预应力混凝土）6. 粉煤灰： 粉煤灰的技术要求序号名称技术要求C50以下混凝土 C50及以上混凝土1细度， 20 122C1-含量， 不宜大于0.02 3需水量比， 105 1004烧失量， 5.0 3.05含水率， 1.0（干排灰）6SO3含量， 37CaO含量， 10（硫酸盐侵蚀环境）7. 细骨料：应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，也可选用专门机组生产的人工砂，不宜使用山砂，不得使用海砂。配制混凝土时宜优先使用中砂。细骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡检验，经5次循环后其质量损失应小于8。吸水率应不大于2。砂中有害物质含量限值 项目 质量指标 C30C30C45C50含泥量，3.02.52.0泥块含量， 0.5云母含量，0.5轻物质含量，0.5 氯离子含量，0.02硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3）,%0.5有机物含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色，如深于标准色，用水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95。8. 粗骨料：应选用继配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂岩碎石。粗骨料应采用二级或多级级配，松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40，吸水率应小于2（用于干湿交替或冻融破坏环境条件小的混凝土应小于1）。岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5，施工过程中碎石的强度用压碎值控制。粗骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡检验，经5次循环后其质量损失应小于8（钢筋混凝土）。吸水率应不大于2。 粗骨料有害物质含量限值 项目强度等级 C30C30C45C50含泥量，1.01.00.5泥块含量，0.25针、片状颗粒总含量，10108硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3）,%0.5氯离子含量，0.02卵石中有机质含量（用比色法试验）颜色不应深于标准色，如深于标准色，用水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95。9. 外加剂：应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定，最好使用聚羧酸型外加剂（碱含量小），外加剂与水泥之间应有良好的相容性。具体指标必须满足混凝土外加剂匀质性试验方法（GB/T8077）、混凝土外加剂（GB8076）、混凝土泵送剂（JC473）的相关要求。10. 水：饮用水，采用其他来源的水时，应满足下列要求：项目预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土PH值4.54.54.5不溶物，mg/L200020005000可溶物，mg/L2000150010000氯化物（以C1-计），mg/L50010003500硫酸盐（以SO42-计），mg/L60020002700碱含量（以当量Na2O计），mg/L150015001500拌和用水和蒸馏水进行水泥净浆试验，初凝和终凝的时间差不得大于30min，28d抗压强度比不得小于90。不得使用海水，当混凝土处于氯盐环境时，水中C1-含量应不大于200mg/L。三 混凝土配合比：1. C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35C40混凝土不宜高于450kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3。2. 混凝土中宜适量掺加符合技术要求的粉煤灰、矿渣粉、硅灰等矿物掺合料。一般情况下，矿物掺合料不宜小于胶凝材料的20，当粉煤灰掺量大于30时，混凝土水胶比不宜大于0.45。预应力混凝土以及冻融环境中的混凝土的粉煤灰掺量不宜大于30。3. 钢筋混凝土结构的混凝土氯离子总含量不应超过胶凝材料的0.10，预应力混凝土结构的混凝土不应超过胶凝材料的0.06。4. 在T1环境中，钢筋混凝土的最大水灰比为0.55，最小胶凝材料用量280kg/m3。素混凝土最大水灰比为0.60，最小胶凝材料用量280kg/m3。5. 混凝土配合比设计（以C35为例）：材料来源：水泥，采用葛洲坝水泥有限公司生产的P.O42.5级水泥。碎石，采用石门水务局生产的5-31.5mm连续级配碎石。砂，采用李集河头砂场的中砂。外加剂，采用咸阳威力外加剂有限公司生产的SX-型高效减水剂。粉煤灰，采用阳逻电厂生产的级粉煤灰。水，江家大湾地下水。以上所用材料经检验，均满足高速铁路耐久性要求。1).混凝土配制强度(MPa)： fcu,ofcu,k+1.645=35+1.645*5=43.22).水灰比： W/C=a*fce/(fcu,o+a*b*fce)=0.46*42.5/(43.2+0.46*0.07*42.5)=0.443).单位用水量（kg/m3，mwo）： 因坍落度为90-120mm，碎石为5-31.5mm连续级配，所以用水量选用210kg/m3。外加剂掺量为胶凝材料的0.8，减水率为22，用水量调整为：210-210*0.22164。4）.水泥用量（kg/m3）： Mcomwo/（W/C）164/0.443735）.砂率：选用336）.假定混凝土重量2400kg/m3，求得砂石用量为： 2400-164-3731863（砂石总重） 1863*0.33615 1863-61512486）.基准混凝土材料用量为： 水泥373kg/m3；水164kg/m3；砂615kg/m3；碎石1248kg/m37）.粉煤灰取代水泥率选定为30，计算出水泥用量为：373*（1-0.30）261kg/m3 因配合比选用的粉煤灰为级灰，强度等级为C35，所以粉煤灰超量系数选用1.0。8）.粉煤灰用量为：373-298112kg/m39）.外加剂用量：373*0.0082.984（Kg/m3）10）.掺粉煤灰后的混凝土配合比为：（Kg/m3） 水泥 粉煤灰 碎石 砂 水 外加剂 261 112 1248 615 164 2.98411）. 根据普通混凝土配合比设计规程确定另两组水胶比W/(C+F)=0.49（B组，砂率选用34%），W/(C+F)=0.39（C组，砂率选用32%）配合比进行试配，计算过程同上。W/(C+F)=0.49 B组mco:mwo: mso:mgo=235：100：164：646：1255：2.680W/(C+F)=0.39 C组mco:mwo: mso:mgo=295：126：164：581：1234：3.352理论配合比(kg/m3)水胶比砂率要求坍落度(mm)理论密度kg/m3实测结果水泥粉煤灰砂碎石水外加剂实测坍落度mm实测密度kg/m328d强度Mpa56d强度Mpa2351006461255164 2.6800.493490-1202400100241133.441.626111261512481642.9840.443390-1202400105242436.845.329512658112341643.3520.393290-1202400 110243540.650.1由上图可知,相应混凝土配制强度43.2Mpa对应的胶水比C/W=2.14，即水胶比为W/C=0.47。确定试验室配合比：按强度试验结果修正配合比，各材料用量为：用水量： 164 kg/m3胶凝材料用量：164/0.47=349（其中水泥244，粉煤灰105） kg/m3砂石用量为（质量法）：mso +mgo =2400mcomwo=1887 kg/m3mso/(mso+mgo) =0.34通过解方程式得： mso=642/m3；mgo=1245/m3 修正后配合比： （水泥+粉煤灰）： 砂 ： 碎石 ：水 ：外加剂（ 244+ 105） ：642 ：1245 ：164 ：2.792 1 ：1.84 ：3.57 ：0.47 ：0.008 水胶比：W/（C+F）=164/349=0.47 计算湿表观密度:244+105+164+642+1245=2400 kg/m3实测湿表观密度: 2435 kg/m3 修正系数=2435/2400=1.01按实测湿表观密度修正后各种材料用量: （ kg/m3） 水泥: 244*1.01=246 粉煤灰： 105*1.01=106水: 164*1.01=166砂: 642*1.01=648 碎石: 1245*1.01=1257外加剂 352*0.008=2