合武客运专线耐久性砼配合比设计

1、合武客运专线耐久性混凝土配合比设计摘要：本文介绍了铁路客运专线高性能耐久性混凝土的质量要求、材料选择、技术参数及配合比设计方法关键词：高性能混凝土配合比设计技术参数 （仅供参考）1、工程概况新建铁路沪汉蓉通道合肥至武汉段局界至黄陂（不含），全长89km，是中交集团首入铁路市场，参建的第一条高速客运专线，该线路设计时速200km/h ， 预留250km/h，正线设计为双线，线间距为4.6m。中交股份公司承担WHZJ-1 合同段，其中有特大桥4座，大桥17座，中桥2座，跨线桥11座，涵洞326 座，渡槽1座，混凝土设计方量约50余万方，设计标号C30及以上混凝土， 全部为高性能耐久性混凝土。根据历

2、年来温度和气候数据统计、施工环境等特 点，我辖区管段属于非冻融、潮湿碳化环境，混凝土的结构设计使用年限为100年。2、耐久性混凝土设计原则、影响因素及质量要求2.1 设计原则及其主要影响因素2.1.1耐久性耐久性混凝土配合比设计，首先要保证其满足高性能耐久性要求，这与普 通混凝土不同。高性能耐久性重点考虑碳化、氯盐、化学侵蚀、冻融、磨蚀五 个环境。六项指标：混凝土的抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、抗氯离子渗 透性及抗碱一骨料反应等。在设计高性能混凝土配合比时应充分考虑五个环境 对混凝土实体质量的影响。2.1.2强度混凝土的强度是其最基本的性能特征，影响强度的主要因素是水胶比和矿 物掺合料的用量

3、。2.1.3工作性高性能耐久性混凝土拌合物的工作性比强度更重要，是保证混凝土浇筑质 量的关键。高性能耐久性混凝土拌合物应具有高的和易性，流动性（坍落度不 小于120mm ）、可泵性，同时还应具有体积稳定性、不离析、泌水性，保水性、 凝结时间、塌落度保留值、含气量、密实性等特性，影响高性能耐久性混凝土 拌合物的因素主要有用水量，水泥砂浆用量、集料级配、外加剂品种及用量等。2.2质量要求2.2.1 C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400Kg/m 3,C35C40混凝土不宜高于450Kg/m 3，C50及以上混凝土不宜高于 500 Kg/m 3。222 混凝土中宜适量掺用符合技术要求的粉煤灰

4、、矿渣粉或硅灰等矿物掺合料来解决硅酸盐水泥早期強度增长过快，对混凝土收缩变形造成裂纹，抗裂性指标下降。一般情况下，掺量不宜小于胶凝材料总量的20% ;且不大于30% ,水胶比不宜大于0.45。其用水量不宜超过；w C40 ; 145150公斤/m3, C40;140145 公斤 /m3。2.2.3 混凝土中宜适量掺加能提高混凝土耐久性能的外加剂，宜选用多功 能复合外加剂。（聚羧酸盐）2.2.4 当骨料的碱一硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%0.20%时，混凝土应满足表2.2.4的规定；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%0.30%时，除了混凝 土的碱含量应满足表2.2.4的规定外，混凝土中还应掺入具

5、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。表2.2.4混凝土最大碱含量（Kg/m 3）设计使用年限级别一 （100 年）二（60 年）三（30年）环境条件干燥环境3.53.53.5潮湿环境3.03.03.5含碱环境*3.03.0注：1“ * ”号表示混凝土必须用非碱活性骨料。2混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺合料、外加剂及水的碱含量之和；其中矿物掺合料的碱含量以其所含可溶性碱计算，粉煤灰的可溶性碱量取粉煤灰总碱 量的1/6 。225钢筋混凝土结构的混凝土氯离子总含量（包括水泥、矿物掺合料、 粗骨料、细骨料、水、外加剂等所含氯离子含量之和）不应超过胶凝材料总量 的0.10%，预

6、应力混凝土结构的混凝土氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。2.2.6 混凝土的电通量应满足表 2.2.6的规定。表2.2.6混凝土的电通量设计使用年限级别一 （100 年）二（60 年）、三（30 年）56d电通量（C）v C30v 2000v 2500C30 C45v 1500v 2000辺50v 1000v 15002.2.7 混凝土的抗裂性应通过对比试验，试件侧面裂缝宽度越小，开裂出 现的时间越晚，混凝土的抗裂性能越好。2.2.8 混凝土含气量应满足表2.2.8的规定。表2.2.8 混凝土含气量环境条件混凝土无抗冻要求混凝土有抗冻要求D1D2、D3D4含气量（%）2.04.05

7、.05.53、配合比设计3.1 混凝土原材料的选用3.1.1 水泥水泥经过业主招标，选用了葛洲坝水泥厂生产的，三峡牌普通硅酸盐P.032.5、P.O42.5水泥。经检验指标满足 GB175-1999 和铁建设2005 160 号要求，检验结果见下表。三峡牌普通硅酸盐水泥检验结果序号检验项目标准值检验结果备注P.O32.5P.O42.5P.O32.5P.O42.51烧失量（%）5.02.581.82GB175-19992游离氧化钙含量 （%）1.00.980.94160号文3MgO含量（%）5.04.953.41GB175-19994SO3含量（%）3.52.111.85GB175-19995氯

8、离子含量（%）0.060.040.024160号文6细度（%） 453小时05分3小时25分GB175-19998终凝时间（h:min）10:004小时30分4小时25分GB175-19999安定性（雷氏夹）5.56.56.67.7GB175-19991128 天抗压强度（MPa）32.542.537.945.9GB175-199912碱含量（%）0.80.690.59160号文3.1.2 粉煤灰选用了运输距离较近且质量稳定，阳逻电厂生产的I级粉煤灰，作为矿物 掺合料，其检验结果见下表。阳逻电厂粉煤灰检验结果序号检验项目标准值检验结果备注1细度（%） 127.2160号文2烧失量（%）3.02

9、.4160号文3含水率（%）1.00.2160号文4需水量比（%）10096.3160号文5SO 3含量（%） 30.82160号文6碱含量（%）/1.21160号文7Cl 含量(%)0.020.018160号文3.1.3 细集料（砂）选用了举水河河砂，经检验该砂为坚固的河砂，属中砂U区级配，为非碱 活性骨料，所检指标满足铁建设2005 160号要求，其它检验结果见下表。举水河河砂检验结果序号检验项目标准值检验结果备注1细度模数2.3 3.02.9160号文2吸水率（%） 22160号文3含泥量（%） 2.50.3160号文4泥块含量（%） 0.50.1160号文5坚固性（%） 83.0160

10、号文6云母含量（%） 0.50.4160号文7轻物质含量（%） 0.50.4160号文8硫化物及硫酸盐含量（%）（折算成SO3计算） 0.50.001160号文9CI 含量(%)0.020.003160号文10有机物含量（比色法）浅于标准色合格160号文3.1.4 粗集料（碎石）经过对多家石场调查，根据其质量和产量，最终确定使用麻城市杨柳河碎石基地,级配为520mm和1631.5mm 两级配碎石，经检验为非碱活性骨 料，其母材平均抗压强度为154MPa，最小抗压强度为116MPa，大于混凝土 设计强度等级1.5倍，满足铁建设2005 160号要求，其它检验结果见下表。杨柳河碎石检验结果序号检验

11、项目标准值检验结果备注1吸水率（%）2.01.8160号文2紧密空隙率（%） 4038160号文3压碎指标（%） 127.4160号文4坚固性（%） 51.7160号文5针片状颗粒含量（%） 106.7160号文6含泥量（%）1.00.4160号文7泥块含量（%）0.250160号文8硫化物及硫酸盐含量（%）（折算成SO3计算）0.50.12160号文9CI 含量(%)0.020.0076160号文10有机物含量（比色法）浅于标准色合格160号文3.1.5 外加剂选用了上海华登建材有限公司生产的，经与三峡牌水泥匹配出星标HP300、HP400砼高效泵送减水剂（水剂），这两种减水剂质量稳定，工作

12、性能佳，并且与胶凝材料相容性好，减水率高，最佳掺量0.8%1.2%,其检验结果见下表。减水剂检验结果序号检验项目标准值检验结果备注HP300HP4001Na 2SO4 含量(%)10.01.451.1160号文2ci含量(%)0. 20.120.06160号文3碱含量() (Na 2O+0.658K 2O)240280255160号文5减水率（%） 2024.028.2160号文6常压泌水率比（）20.01515160号文7压力泌水率比（）3.03.05.1160号文9坍落度保留值（mm）30mi n180189215160号文60mi 缩率比（）809098160号

13、文朴1012对钢筋锈蚀作用无锈蚀无锈蚀160号文13凝结时间差(mi n)初凝-90 +120+37+45160号文终凝+76+9014抗压强度比()3d130153144160号文7d12514012728d1201321243.1.6拌和用水依据就地取材的原则，并结合现场环境等特点，选用当地井水拌制和养护混凝土，其检验结果见下表。当地井水检验结果序号检验项目标准值检验结果备注1PH值 4.57.83160号文2不溶物(mg/L)V 20003.00160号文3可溶物(mg/L)V 2000201.0160号文114氯化物（以CI 计，mg/L）v 50034.74160号文5硫酸盐（以SO

14、42-计，mg/L）v 60059.56160号文6碱含量（Na 2 0计，mg/L）v 150017.97160号文3.2 配合比的参数选择耐久性混凝土配合比的参数主要有水胶比、矿物掺合料掺量、砂率和咼效减水剂掺量。3.2.1水胶比低水胶比是耐久性混凝土的配制特点之一，它能够降低混凝土孔隙率并减小空隙尺寸，提高混凝土强度，是保证混凝土质量的关键，大小可参考表3.2.1进行选择。表3.2.1水胶比参选表混凝土强度等级 30 X 1.1541.9坍落度（mm ）180-220195初凝时间（h:min）810小时40分泌水率（%）00含气量（%）2.03抗裂性抗裂性好抗裂性好56d电诵量（库仑）

15、V 1500731.10混凝土中总碱含量（Kg/m 3）v 3.02.709混凝土中氯离子含量（%）不超过胶凝材料总量的0.10% , V 0.3980.258C40耐久性混凝土配合比每m3混凝土各材料用量（Kg）水水泥细集料粗集料531.5mm粉煤灰减水剂18PO42.51631.5mm5 20mmHP-400148315702439659824.41混 凝 土 性 能检测项目（设计）标准要求实测结果胶凝材料总量限值（Kg/m 3）不宜咼于450397混凝土水胶比不宜大于0.450.3656d抗压强度值（Mpa）4055.3坍落度（mm ）160-200195初凝时间（h:min）811小时

16、20分泌水率（%）00含气量（%）2.03抗裂性抗裂性好抗裂性好56d电诵量（库仑）V 1500628.28混凝土中总碱含量（Kg/m 3）v 3.02.195混凝土中氯离子含量（%）不超过胶凝材料总量的0.10%， 0.441注：粗集料531.5mm 连续级配碎石，由 1631.5mm 和520mm 两级配碎石组成,质量之比为（40 5）% :（ 60 5）%。5、质量评述从05年12月混凝土施工至今，生产的混凝土和易性、工作性良好，能满 足现场施工的要求。其中鄢家河特大桥，经业主及铁道部质检站检测，桩基检 测合格率100%，优良率达到95%以上，墩、台混凝土强度及耐久性指标均符 合规范要求，外观质量良好，被业