第２期（总第１７２期） ２０１４年４月 中回彳丛ｚ程 ＣＨＩＮＡ ＭＵＮＩＣＩＰＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｎｏ．２（ＳｅｒｉａＩ Ｎｏ．１ ７２） Ａｐｒ．２０１４ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－４６５５．２０１４．０２．０３５ 京石高速公路改扩建工程高性能混凝土配合比设计 董进秋 （天津市市政工程研究院，天津３０００７４） 摘要：目前在高速公路桥梁工程中推广使用高性能混凝土已成为一个必然趋势。以京石高速公路改扩建工程高性 能混凝土配合比设计为例，介绍桥梁高性能混凝土配合比设计流程，以促进高性能混凝土的推广应用。 关键词：高性能混凝土；公路桥梁；配合比设计：实施措施 中图分类号：Ｕ４４４．１８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４—４６５５（２０１４）０２—０１０１—０３ １工程概况 ２．２粉煤灰 京港澳高速公路京石段改扩建工程长２２４ ｋｍ， 粉煤灰原材料采用ＩＩ级以上粉煤灰标，其指 全线桥涵采用高性能混凝土配合比设计。工程的关 标要求见表２。 键技术在于，需充分考虑新旧桥混凝土收缩徐变变 表２粉煤灰的技术要求 形差异对连接后结构性能的影响，以及全桥结构在 项目 技术要求 检验标准 连接前后的安全性、整体性、结构受力的变化特点， Ｃ５０以下 Ｃ５０及以上 提出最佳的保证混凝土结构耐久性的技术指标与施 细度，％ ≤２５ ≤１２ ＧＢ，ｒ１５９６ 工要求。 Ｃｌ一含量，％ ≤Ｏ．Ｏ２ ＧＢ厂Ｉ’１７６ 需水量比／％ ≤ｌＯ５ ≤１ｏ０ ＧＢ，Ｉ１１５９６ ２主要原材料指标 烧失量／％ ≤８．０ ≤５．０ ＧＢ厂ｒ１７６ ２．１水泥 含水率／％ ≤１．ｏ（干排灰） ＧＢ，Ｉ１１５９６ 水泥宜选用强度等级≥４２．５的硅酸盐水泥或 ＳＯ 含量／％ ≤３．０ ＧＢ厂ｒｌ７６ 游离ＣａＯ／％ ≤１．０（Ｆ类粉煤灰） ＧＢ／Ｔ １５９６ 普通硅酸盐水泥，其性能指标要求见表１。 安定性／ｍｍ ≤５．０ ＧＢ／Ｔ １３４６ 表１水泥技术要求 碱含量／％ 实测值 ＧＢ／Ｔ １７６ ＣａＯ含量／％ ≤１０．０（硫酸盐侵蚀环境） ＧＢ厂Ｉ１１７６ 指标 技术要求 检验标准 比表面积，ｍ ｋ２．３矿渣粉 ｇ ≤４００（硅酸盐水泥、普通硅 酸盐水泥） ＧＢＩＴ ８０７４ 矿渣粉原材料采用￥９５级以上标准，其指标要 烧失量，％ ≤５．０（Ｐ．０） ＧＢ厂Ｉ’１７６ 求见表３。 游离ＣａＯ含量／％ ≤１．５ ＧＢ，ｒ１７６ ｉｇＯ含量／％ ≤５．Ｏ ＧＢ／Ｔ １７６ 表３矿渣粉的技术要求 Ｓ０ 含量 ≤３．５ ＧＢ，Ｉ’１７６ 项目 技术要求 检验标准 Ｃｌ＿含量 ≤０．Ｏ３ ＧＢ，Ｉ＇１７６ ＭｇＯ含量／％ ≤１４ ＧＢ，Ｉ＇１７６ 凝结时间／ｍｉｎ 初凝≥４５，终凝≤６００ ＧＢ／Ｔ１３４６ ＳＯ 含量／％ ≤４ ＧＢ，Ｉ’ｌ７６ 安定性 合格 ＧＢ／Ｔ １３４６ 烧失量 ≤３ ＧＢ／Ｔ １７６ 强度 合格 ＧＢ，Ｉ．１７６７ ｃｌ＿含量／％ 实测值 ＧＢ／Ｔ １７６ 碱含量 ｃ５ｏ及以上≤ｏ．６；ｃ５ｏ以下 ＧＢ，Ｉ’１７ 比表面积／ｍ ・ｋｇ ３５０～４５０ ＧＢ厂ｒ ８Ｏ７４ ≤１．ｏ，总碱含量≤３．０ ｋｒ４ｍ 需水量比，％ ≤ｌ０ｏ ＧＢ厂Ｉ＇ｌ８７３６ 含水率，％ ≤１．Ｏ ＧＢ，Ｉ’ｌ８Ｏ４６ 碱含量／％ ≤１．Ｏ ＧＢ，ｒ ｌ８Ｏ４６ 收稿日期：２０１３－１１－１２ 活性指数／％（２８ ｄ） ≥９５ ＧＢ，Ｉ．１８Ｏ４６ 作者简介：董进秋（１９８６一），男，工程师，硕士，从事市 密度／ｇ・ｃｍ ≥２．８ ＧＢ，Ｉ＇２０８ 政交通工程科研工作。 流动度比，％ ≥９５ ＧＢ厂ｒ １８Ｏ４６ １０１ 中圄’放，秸 ２．４集料 ２．４．１细集料技术要求 董进秋：京石高速公路改扩建工程高性能混凝土配合比设计 ３混凝土的配合比设计 ３．１混凝土配合比设计原则 ３．１．１耐久性设计原则 ２０１４年第２期 细集料采用细度模数为２．３ ３．２的天然河砂， 其中Ｃ５０及以上混凝土采用细度模数为２．６～３．２ １）工程结构应做到技术先进、经济合理、安 天然河砂。细集料的技术指标要求见表４。 表４细集料技术指标 项目 质量指标 ＜Ｃ３０ Ｃ３０一Ｃ４５ ≥Ｃ５０ 检验标准 含泥量／％ ≤３．Ｏ ≤２．５ ≤２．０ 泥块含量／％ ≤０．５ ＪＴＧＥ４２ 云母含量／％ ≤１．０ ＪＴＧＥ４２ 轻物质含量，％ ≤１．Ｏ ＪＴＧＥ４２ 氯离子含量／％ ＜０．０２ ＧＢ／．Ｉ＇１４６８４ 硫化物及硫酸盐含量／％ ≤０．５ ＪＴＧＥ４２ 有机物含量 合格 ＪＴＧＥ４２ 坚固性／％ ≤８ ＪＴＧＥ４２ 表观密度／ｋｇ・ｍ。 ＞２ ５００ ＪＴＧＥ４２ 松散堆积密度／ｋｇ・ｍ。 ＞１ ３５０ ＪＴＧＥ４２ 空隙率，％ ＜４７ ＪＴＧＥ４２ ２．４．２粗集料技术要求 高性能混凝土粗集料技术指标要求见表５。 表５粗集料的技术指标 项目 质量指标 检验标准 ＜Ｃ３０ Ｃ３０～Ｃ４５ ≥Ｃ５０ 含泥量／％ ≤１．０ ≤１．０ ≤０．５ ＪＴＧＥ４２ 泥块含量，％ ≤０Ｉ２５ ＪＴＧＥ４２ 针片状颗粒总含量／％ ≤７ ＪＴＧＥ４２ 硫化物及硫酸盐含量／％ ≤Ｏ．５ ＧＢ／Ｔ １４６８５ 压碎值／％ ≤２０ ＪＴＧＥ４２ 坚固性／％ ＜８，（预应力结构＜５） ＪＴＧＥ４２ 吸水率ａ／％ ＜２．０ ＪＴＧＥ４２ 表观密度／ｋｇ・Ｉｎ。 ＞２ ５ｏｏ ＪＴＧＥ４２ 紧密空隙率／％ ＜４０ ＪＴＧＥ４２ ２．５减水剂 减水剂与水泥之间应有良好的相容性，减水剂 的技术指标要求见表６。 表６高性能减水剂的性能要求 项目 技术要求 检验标准 早强型 标准型 缓凝型 硫酸钠含量，％ ≤５．Ｏ ＧＢ／Ｔ ８０７７ 氯离子含量／％ 实测值 ＧＢ ８０７６ 碱含量／％ ≤１０．Ｏ ＧＢ／Ｔ ８０７７ 减水率／％， ≥２５ ＧＢ ８０７６ 泌水率比／％ ≤５０ ≤６０ ≤７０ ＧＢ ８０７６ 含气量／％ ≤６．０ ＧＢ ８０７６ 凝结时间之差／ 初凝 一９０－ — ９０～ ＞９０ ＧＢ ８０７６ ｍｌｎ 终凝 ＋９Ｏ ＋１２０ ＣＢ ８０７６ １ ｈ坍落度变化量／ｍｍ ≤８０ ≤６Ｏ ＧＢ ８０７６ 抗压强度比／％ ３ ｄ ≥１７０ ≥１６０ ＧＢ ８０７６ ２８ ｄ ≥ｌ３Ｏ ≥１ ４（】 ≥１３０ ＧＢ ８０７６ 收缩率比／％ ２８ ｄ １１Ｏ ＧＢ ８０７６ 相对耐久性数（２００次） ≥８Ｏ ＧＢ ８０７６ １０２ 全耐久、质量可靠和施工方便。 ２）工程混凝土结构须进行耐久性设计，保证 混凝土结构在设计使用年限内安全和正常使用。 ３）混凝土结构耐久性设计应针对结构预定功 能和所处环境条件，选择合理的结构形式、构造和 抗腐蚀性、抗渗透良好的高性能混凝土。 ４）高性能混凝土所用材料应以地材为主，简 单易得，其指标可控、可检、可得，兼顾经济性。 ３．１．２工作性设计原则 １）混凝土应具备较好的流动性、填充性、黏 聚性、致密性和可泵性等和易性的性能。 ２）混凝土设计应重点考虑施工部位与技术特 点，降低劳动难度。 ３）混凝土设计中使用矿物掺合料降低成本， 增加施工和易性，节省劳动力，改善劳动条件。 ３．２配合比设计要求 １）高性能混凝土的配合比设计应根据结构不 同部位环境作用进行等级划分（见表７）。 表７结构部位环境作用等级 结构部位 桩基 承台 墩柱 盖梁 主粱 桥面铺装 防撞墙 工程接缝 环境等级 Ｃ Ｄ Ｄ Ｄ Ｅ Ｅ Ｅ Ｅ ２）选定混凝土配合比应遵循如下基本规定。 （１）Ｃ３０及以下混凝土的胶凝材料总量≤ ４００ ｋｇ／ｍ ，Ｃ３５ Ｃ４５混凝土≤４５０ ｋｇ／ｍ ，Ｃ５０ 混凝土≤４８０ ｋｇ／ｍ 。 （２）钢筋混凝土中氯离子总含量（包括水泥、 矿物掺合料、粗集料、细集料、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％， 预应力混凝土的氯离子总含量不应超过胶凝材料总 量的Ｏ．０６％。 （３）各种材料引人的总含碱量≤３．０ ｋｇ／ｍ 。 ３）混凝土主要工作性指标包括测定坍落度、 扩展度；观察有无分层、离析、泌水，评定匀质性； 有抗冻性要求的混凝土应测定含气量。混凝土工作 性要求见表８，表中坍落度均为人模要求，配合比 设计时根据实际情况可适当调整。 中国彳放ｚ 董进秋：京石高速公路改扩建工程高性能混凝土配合比设计 表８混凝土工作性要求 ２０１ ４年第２期 ３．３混凝土配合比的试配与调整 坍落度／ｍｍ ２ＯＨ０±２０ 结构部位 桩基 含气量要求／％ ４～６ １）进行混凝土配合比试配时应采用工程中常 用的原材料混凝土搅拌方法。 承台 墩柱 盖梁 ４～６ ４～６ ４．５～６．５ １６０±２０ １６Ｏ土２Ｏ ｌ６Ｏ±２０ ２）按计算配合比进行试配时，首先应进行试 拌以检查拌合物的性能。当试拌得出的拌合物坍落 度不能满足要求或黏聚性和保水性不好时，应在保 证水胶比不变的条件下，相应调整用水量或砂率， 直到满足规范要求。 预应力主梁 桥面铺装 防撞墙 ２～３ ５～７ ５～７ １８Ｏ±２Ｏ １６０±２０ １６０±２０ 工程接缝 ５～７ １６０±２０ ３）混凝土强度试验时采用３个不同的配合比。 当采用３个不同的配合比时，其中１个应为第２条 确定的基准配合比，另外２个配合比的水胶比宜较 基准配合比分别加、减０．０２—０．０５；用水量应与 ４）混凝土主要耐久性指标见表９，应对其耐 久性指标进行检验，出具合格报告后才能作为正式 配合比应用。 表９桥梁结构高性能混凝土耐久性技术要求 结构部位 桩基 基准配合比相同，砂率可分别增加和减少１％。 ４）混凝土强度试验试件留置前，应检验混凝 ＤＲｃＭ（２８ ｄ）／ 抗冻指数／％ １０一 ｍ ．ｓ一 环境作用等级 Ｃ 土拌合物的坍落度、扩展度、含气量、保水性及拌 合物的表观密度，以此结果代表相应配合比混凝土 拌合物的性能。 ４结语 ≤１０ ≥６Ｏ 承台 墩柱 盖梁 主梁 Ｄ Ｄ Ｄ Ｅ ≤７ ≤７ ≤７ ≤４ ≥６Ｏ ≥６Ｏ ≥７０ ≥６０ 以京石高速公路改扩建工程为例，在桥梁工程 中使用高性能混凝土配合比设计，不但控制工程质 量，节省成本，而且保证施工进度，进一步提高桥 梁结构混凝土的耐久性指标，达到混凝土内实外 桥面铺装 防撞墙 工程接缝 Ｅ Ｅ Ｅ ≤４ ≤４ ≤４ ≥８０ ≥８０ ≥８０ 美、保障桥梁设计使用寿命的目的。 中华人民共和国住房和城乡建设部 公 告 第３３２号 住房城乡建设部关于发布行业标准 《劲性复合桩技术规程》的公告 现批准《劲性复合桩技术规程》为行业标准，编号为ＪＧＪ／Ｔ３２７－－２０１４，自２０１４年 ｌ０月１日起实施。 本规程由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。 住房城乡建设部 ２０１４年２月２８日 １０３
