客运专线高性能混凝土配合比设计作业指导书

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客运专线高性能混凝土配合比设计作业指导书
客运专线铁路混凝土配合比设计作业指导书

中铁某局联合体石太客运专线某标段
项目经理部

二OO五年十-月

目 录

1 编制目的..3
2 适用范围..3
3 依据标准..3
4 原材料的选择与质量要求..4
4.1 水泥.4
4.2 细骨料5
4.3 粗骨料7
4.4 水9
4.5 外加剂10
4.6 掺和料11
5 混凝土配合比设计12
5.1 -般规定12
5.2 混凝土配合比设计步骤18
6 混凝土配合比选定试验28
6.1 试验前准备28
6.2 试样拌制28
6.3 拌合物稠度试验29
6.4 表观密度试验30
6.5 含气量试验31
6.6 凝结时间试验32
6.7 泌水率试验33
6.8 立方体抗压强度35
6.9 抗折强度36
6.10 劈裂抗拉强度38
6.11 混凝土抗渗性能39
6.12 混凝土收缩值测定40
6.13 混凝土轴心抗压强度试验42
6.14 混凝土静力受压弹性模量43
6.15 混凝土抗裂性试验45
6.16 混凝土电通量快速测定方法46
7 相关记录47
附录A 混凝土所处环境类别及作用等级49
附录B 混凝土配合比设计计划51
附录C 混凝土配合比选定试验记录55

1 编制目的
混凝土工程在铁路桥涵、隧道等工程中都是-个极其重要的分项工程，使用的混凝土不仅涉及普通混凝土，泵送混凝土，而且涉及喷射混凝土、水下混凝土、预应力混凝土等专业要求较高的混凝土类型。随着混凝土的发展及人们对工程质量要求的越来越严，混凝土耐久性的质量要求与控制越来越受到人们的关注，为了做好石太客运专线铁路工程混凝土的配合比设计，使配制的混凝土达到设计要求的结构安全、使用功能和耐久性能，满足设计使用年限内正常运营的需要，特编制《客运专线混凝土配合比设计作业指导书》。
2 适用范围
本作业指导书适用于石太铁路客运专线Z7标段内所有混凝土配合比的设计、试配、及验证性试验。
3 依据标准 中华工程网
3.1《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000
3.2《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》TB10424-2003
3.3《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设[2005]160号
3.4《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》铁建设[2005]157号
3.5《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》科技基[2005]101号
3.6《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB10210-2001
3.7《铁路混凝土工程施工技术指南》TZ210-2005
3.8《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003
3.9《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号
3.10《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002
3.11《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ213-2005
3.12《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003
3.13《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号
3.14《铁路隧道施工规范》TB10204-2002
3.15《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》TZ214-2005
4 原材料的选择与质量要求
4.1 水泥
4.1.1 水泥宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，水泥的混合材宜为矿渣或粉煤灰，有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥，不宜使用早强水泥。
4.1.2 水泥的质量应符合国家现行标准要求和《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》中对水泥的技术要求的规定。
《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999标准对水泥的技术要求
品种
技术指标 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥
I型 II型
不溶物（%） ≤0.75 ≤1.50
烧失量（%） ≤3.0 ≤3.5 ≤5.0
氧化镁（%） 水泥中含量不宜超过5.0%。如水泥经压蒸安定性试验合格，允许放宽到6.0%。
三氧化硫（%） ≤3.5
细度（%） 比表面积大于300m2/kg 80um方孔筛筛余不得超过10.0%。
凝结时间 初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。 初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。
安定性 用沸煮法检验必须
碱（%） 碱含量按Na2O0.65K2O计算值来表示。使用活性骨料时碱含量不大于0.60%或由供需双方商定。
强度等级 42.5 42.5R 52.5 52.5R62.5 62.5R 32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5R
抗折强度
MPa 3d 3.5 4.0 4.0 5.0 5.0 5.5 2.5 3.5 3.5 4.0 4.0 5.0
28d 6.5 6.5 7.0 7.0 8.0 8.0 5.5 5.5 6.5 6.5 7.0 7.0
抗压强度
MPa 3d 17.0 22.0 23.0 27.0 28.0 32.0 11.0 16.0 16.0 21.0 22.0 26.0
28d 42.5 42.5 52.5 52.5 62.5 62.5 32.5 32.5 42.5 42.5 52.5 52.5
《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》中对水泥的技术要求的规定见下表：
铁路混凝土对水泥的技术要求
序号 项目 技术要求 备注
1 比表面积 ≤350m2/kg（对硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥） 按《水泥比表面积测定方法（勃氏法）》（GB/T8074）检验
2 80um方孔筛筛余 ≤10.0%（对普通硅酸盐水泥） 按《水泥细度检验方法（80um筛筛析法）》（GB/T1345）检验
3 游离氧化钙含量 ≤1.0% 按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验
4 碱含量 ≤0.80%
5 熟料中的C3A含量 非氯盐环境下不应超过8%，氯盐环境下不应超过10% 按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验后计算求得
6 氯离子含量 不宜大于0.10%（钢筋混凝土） 按《水泥原料中氯的化学分析方法》（JC/T420）检验
≤0.06%（预应力混凝土）
注：1 当骨料具有碱-硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.60%；
2 C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。
4.2 细骨料
4.2.1 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河砂（在《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》、《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》中规定为中粗砂），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。
4.2.2 细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足下表的规定。
细骨料的累计筛余百分数（%）
级配区
筛孔尺寸 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
10.0mm 0 0 0
5.0mm 10-0 10-0 10-0
2.50mm 35-5 25-0 15-0
1.25mm 65-35 50-10 25-0
0.63mm 85-71 70-41 40-16
0.315mm 95-80 92-70 85-55
0.160mm 100-90 100-90 100-90
注：（1）除5.0mm和0.63mm筛档外，砂的实际颗粒级配与表中所列累计筛余百分率相比，允许稍有超出分界线，但其总量不应大于5%；
（2）当所用细骨料的颗粒级配不符合要求时，应采拳试验证明能确保工程质量的措施后，方可允许使用。
4.2.3 细骨料的粗细程度应按细度模数分为粗、中、细三级，其细度模数分别为：
粗级：3.7-3.1；中级：3.0-2.3；细级：2.2-1.6。
配制混凝土时宜优先选用中级细骨料。当采用粗级细骨料时，应提高砂率，并保持足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性；当采用细级细骨料时，宜适当降低砂率。
泵送混凝土、抗渗混凝土宜选用中级细骨料。
4.2.4 细骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法检验，试样经5次循环后，其质量损失不应大于8%。细骨料的吸水率不应大于2%。
4.2.5 采用天然河砂配制混凝土时，砂中含泥量、泥块含量、云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐等有害物质的含量应符合下表的规定。
砂中有害物质限值
项 目 质量指标
含泥量（%） ≤3.0 ≤2.5 ≤2.0
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，则应按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。
当砂中含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时，应进行专门检验，确认能满足混凝土耐久性要求时，方能采用。
4.2.6 细骨料应采用砂浆棒法检验其碱活性，且砂浆棒的膨胀率应小于0.10%；当骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%-0.20%时，混凝土的碱含量应满足下表的要求；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满足下表规定外，混凝土中还应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。
混凝土最大碱含量（kg/m3）
设计使用年限级别 -（100年） 二（60年） 三（30年
环境条件 干燥环境 3.5 3.5 3.5
潮湿环境 3.0 3.0 3.5
含碱环境 3.0 3.0
注：1、”号表示混凝土必须换用非碱活性骨料。
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，矿渣粉的可溶性碱量润渣粉总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2。
3、干燥环境是指不直接与水接触、年平均空气相对湿度长期不大于75%的环境；潮湿环境是指长期处于水下或潮湿土中、干湿交替区、水位变化区及年平均相对湿度大于75%的环境；含碱环境是指直接与高含盐碱地、海水、含碱工业废水或钠（钾）盐等接触的环境；干燥环境或潮湿环境与含碱环境交替变化时，均按含碱环境对待。
4、处于含碱环境中设计使用寿命为30年、60年的混凝土结构，除了对混凝土的碱含量按上表的要求进行控制外，还应对混凝土表面作防水、防碱涂层处理，否则应换用非碱活性骨料。
4.2.7 当采用专门机组生产的人工砂或混合砂配制混凝土时，人工砂及混合砂经亚甲蓝试验判定后，石粉含量应符合下表的规定，压碎指标值应小于25%。
人工砂及混合砂中石粉含量限值
混凝土强度等级 石粉含量 MB<1.40 ≤10.0 ≤7.0 ≤5.0