C40纤维混凝土设计书

中铁大桥局股份有限公司新广州站及相关工程ZQ-2标C40桥涵防水层细石纤维混凝土配合比设计书计算：复核：C40细石纤维混凝土配合比设计书-1-C40细石聚丙烯纤维网混凝土配合比设计一、配合比设计依据1、《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》科技基［2005］101号；2、《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》科技基［2005］101号。3、《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2000；4、《铁路混凝土工程施工技术指南》TZ210-2005；5、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设[2005]160号；6、《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》铁建设[2005]157号；二、混凝土配合比设计技术条件及参数根据《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》和《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》科技基［2005］101号的规定，该标段混凝土的设计使用寿命为100年。碳化环境类别为T2，侵蚀环境类别为H1。拟定如下混凝土设计参数：1、设计混凝土强度等级：C40；2、劈拉强度：≥3.5MPa;3、抗冻融循环：≥300次;4、电通量：≤1000C；5、抗渗：P20;6、混凝土坍落度：170±20mm（泵送或吊斗浇注）。三、原材料的品种、规格和主要技术指标1、水泥：红水河牌P·O42.5，广西华润红水河水泥有限公司生产。2007年11月12日水泥取样由大桥局新广州站及相关工程项目部中心试验室和广州铁诚工程质量检测有限公司检验。结果如下：水泥技术指标序号项目技术要求实际检测值备注1烧失量（%）≤5.03.22细度（%）≤10.02.03凝结时间初凝（h：min）≥0:452:10终凝（h：min）≤10:003:254安定性合格合格5强度（MPa）抗折3天≥3.55.328天≥6.58.6抗压3天≥16.025.228天≥42.546.9C40细石纤维混凝土配合比设计书-2-6氧化镁含量（%）≤5.02.547三氧化硫含量（%）≤3.51.738碱含量（%）≤0.600.409游离氧化钙（%）≤1.00.5010助磨剂名称及含量（%）/不掺加助磨剂厂家出厂检验报告提供11石膏名称及掺量（%）/天然二水石膏6.0厂家出厂检验报告提供12混合材掺量（%）/12.0（粉煤灰）厂家出厂检验报告提供13氯离子含量（%）≤0.100.00614熟料中C3A含量（%）≤8.07.5厂家出厂检验报告提供2、粉煤灰:根据《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》科技基［2005］101号的要求应采用Ⅰ级粉煤灰，需水量比应不大于100%，质量符合GB1596规定。故此采用漳州后石电厂益材Ⅰ级F类粉煤灰。2007年10月17日粉煤灰取样由大桥局新广州站及相关工程项目部中心试验室和广州铁诚工程质量检测有限公司检验。结果如下：粉煤灰技术指标序号项目技术要求实际检测值备注1烧失量（%）≤5.02.22细度（%）≤12.05.33需水量比（%）≤100964含水率（%）≤1.00.65三氧化硫含量（%）≤3.01.166碱含量（%）/0.957氧化钙含量（%）≤10（对于硫酸盐侵蚀环境）5.898氯离子含量（%）≤0.020.0099游离氧化钙（%）≤1.00.50C40细石纤维混凝土配合比设计书-3-3、粗骨料：采用5～10mm碎石，由增城裕丰石场生产。2007年10月20日取样由大桥局新广州站及相关工程项目部中心试验室和广州铁诚工程质量检测有限公司检验。结果如下：粗骨料技术指标序号项目技术要求实际检测值备注1颗粒级配/良好2松散堆积密度(kg/m3)＞150015103吸水率（%）＜20.494紧密空隙率（%）≤40395岩石抗压强度（MPa）与混凝土强度等级之比≥1.51116针片状颗粒含量（%）≤109.27泥块含量（%）≤0.2508含泥量（%）≤1.009坚固性（%）≤8.0310氯离子含量（%）＜0.020.00111硫化物及硫酸盐含量≤0.50.1112碱活性砂浆棒膨胀率应小于0.100.054、细骨料：采用北江河砂，Ⅱ区中砂，由北江珠江砂场生产。该河砂2007年10月20日取样经中铁大桥局股份有限公司新广州站及相关工程项目部中心试验室和广州铁诚工程质量检测公司检验，结果如下：细骨料技术指标序号项目技术要求实际检测值序号1筛分/Ⅱ区中砂2吸水率（%）＜2.01.73细度模数/2.44含泥量（%）≤2.50.75泥块含量（%）≤0.506坚固性（%）≤837云母含量（%）≤0.50C40细石纤维混凝土配合比设计书-4-8轻物质含量（%）≤0.50.19有机质含量颜色不深于标准色合格10氯离子含量（%）＜0.020.00411硫化物及硫酸盐含量≤0.50.0912碱集料反应(快速碱-硅酸反应)(%)14d＜0.100.085、外加剂：KJ-JS聚羧酸高性能减水剂，由广东柯杰外加剂科技有限公司生产。2007年10月5日取样经广州铁诚工程质量检测公司检验和中铁大桥局新广州站及相关工程项目部中心试验室检验，结果如下：外加剂主要技术指标序号项目技术要求实际检测值备注1水泥净浆流动度（mm）≥2402852硫酸钠含量（%）≤10.01.763氯离子含量（%）≤0.20.044碱含量(Na2O+0.658K2O)≤10.01.205减水率（%）≥20.030.46含气量（%）≥3.03.77坍落度保留值(mm)30min≥18020060min≥1501858常压泌水率比(%)≤2009压力泌水率比(%)≤904610抗压强度比3d≥1301437d≥12514628d≥12014011对钢筋的锈蚀作用无锈蚀无锈蚀12收缩率比(%)≤13510813相对耐久性指标(200次)(%)≥8097.0C40细石纤维混凝土配合比设计书-5-6、聚丙烯纤维网：陕西泛美工程材料有限公司生产，2007年10月20日到货，2007年11月6日委托广州铁诚工程质量检测公司检验，结果如下：聚丙烯纤维网技术指标序号项目技术要求实际检测值备注1直径（um）18~65452长度（mm）12~19193密度（g/cm3）0.91±0.010.91084吸水率（%）≤1.00.025抗拉强度（MPa）≥500744.626伸长率（%）≥1820.87弹性模量（GPa）≥3.56.718熔点（℃）1761769外观白色透明、膜裂网状白色透明、膜裂网状7、拌合用水：采用自来水，由自来水公司生产。2007年6月27日委托经广州铁路工程质量检验中心检验，主要技术指标如下：拌合用水技术指标序号项目技术要求实际检测值备注1PH值＞4.57.212不溶物(mg/l)＜20001043可溶物(mg/l)＜20001244氯化物(以Cl-计)(mg/l)＜10007.15硫酸盐(SO4-计)(mg/l)＜200014.06碱含量(mg/l)＜150015.847凝结时间差初凝≤30min+6终凝-58抗压强度比28d≥9097C40细石纤维混凝土配合比设计书-6-四、配合比设计计算1、确定混凝土配制强度fcu,ofcu,o≥fcu,k+1.645б＝40+1.645×6＝49.9MPa标准差б取6MPa。2、配合比的试验与选择该混凝土有抗冻融300次的要求，并且为细石纤维混凝土，为具有特殊要求的混凝土，故此《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000中水胶比的选择和用水量的确定以及表观密度的选择不适合作为该配合比的设计参数。所以直接采用试验验证法。该配合比首先选择水胶比0.35，粉煤灰掺量为胶凝材料的25%，单方用水量162kg于2007年10月25日试配，配合比的试配如下：配合比试配编号水胶比水泥(kg/m3)水(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)中砂(kg/m3)碎石5-10mm（kg/m3）外加剂（kg/m3）纤维网（kg/m3）理论表观密度（kg/m3）C40纤维-10.353471621166289424.631.82202初步试验结果如下：配合比试配编号坍落度（mm）40分后坍落度（mm）泌水率含气量3天抗压强度（MPa）7天抗压强度（MPa）28天抗压强度（MPa）56天抗压强度（MPa）实测表观密度（kg/m3）C40纤维-119017006.924.031.440.746.72190通过试验可以看出含气量偏高，抗压强度偏低。故该次试配结果不理想，未能达到预期目标。因为试配编号C40纤维-1早期强度即较低，故此通过调整和总结经验，降低水胶比到0.34，粉煤灰掺量降低到胶凝材料的22%，单方用水量采用165kg，于2007年11月13日再次试配，配合比的初步试验结果如下：配合比试配编号水胶比水泥(kg/m3)水(kg/m3)粉煤灰(kg/m3)中砂(kg/m3)碎石5-10mm（kg/m3）外加剂（kg/m3）纤维网（kg/m3）理论表观密度（kg/m3）C40纤维-20.343771651086389574.851.82252C40细石纤维混凝土配合比设计书-7-初步试验结果如下：配合比试配编号坍落度（mm）40分后坍落度（mm）泌水率含气量3天抗压强度（MPa）7天抗压强度（MPa）28天抗压强度（MPa）56天抗压强度（MPa）实测表观密度（kg/m3）C40纤维-219017005.131.737.650.857.72290通过以上数据分析，试配编号C40纤维-2号配比拌和物性能和抗压强度指标满足要求，其全面试验结果如下：序号检验项目C40纤维-2全面检验结果设计值实测结果1表观密度2252kg/m32290kg/m32坍落度170±20mmm190mm，40分后170mm3泌水率0%0%4含气量≥4%（按照抗冻要求）5.1%5抗裂性/7d未见裂纹6抗压强度≥49.9MPa56d强度：57.7MPa7劈拉强度≥3.5MPa;7d强度：2.88MPa28d强度：4.48MPa8电通量≤1000C627C9抗冻性F300300次合格10抗渗性P20＞P2211碱骨料反应粗细骨料合格粗细骨料合格五、结论通过对混凝土配合比的各项参数试验和选定配比中的各项原材料的检验，试配编号C40纤维-2配合比中各项性能指标和其组成的原材料均满足设计和标准要求，该配合比实测表观密度2290kg/m3与理论表观密度2252kg/m3的相对偏差小于2%，故混凝土配合比不需做修正。可以用于桥涵防水保护层混凝土的施工。