C55高性能混凝土配合比优化设计
C55高性能混凝土配合比设计和应用
2020年6月第2期葛洲坝集团科技总第134期C55高性能混凝土配合比设计和应用蒋峥1、邵莲芳$1.葛洲坝集团试验检测有限公司2.湖北省宜昌市鼎诚工程技术服务有限公司摘要：本文以石首长江大桥北岸边跨箱梁混凝土为例，阐述了大型箱梁C55高性能混凝土配合比设计，为了满足施工性能、力学性能、耐久性能、减少大体积混凝土产生水化热，将混凝土配合比设计分为夏季和冬季配合比设计，在工程应用中达到了预期的效果。
关键词：箱梁；高性能混凝土；配合比设计；水化热0引言高性能混凝土是以工程设计、施工和实用对混凝土性能特定要求为总体目标，以耐久性为设计基本要求，选用优质常规原材料，合理掺加化学外加剂和矿物掺合料，采用较低的水胶比并优化配合比，通过预拌生产方式以及严格的施工质量控制措施，制成具有优异的工作性、均匀性、密实性、力学性能、耐久性能和长期性能的混凝土，高性能混凝土应特别重视养护，初凝以前要及时保湿，终凝以后要加强补水，即对于浇筑完成后的裸露面应在收浆后立即用塑料薄膜覆盖或喷雾、喷养护剂保湿，脱模后的暴露面应釆用覆盖保水材料和浇水等方式养护。
1工程概况石首长江公路大桥位于荆州市，是湖北省高速公路网规划的“枣阳-石首”高速公路跨越长江的控制性工程，设计时速为lOOkm/h,双向六车道。
主桥釆用主跨820m的双塔不对称混合梁斜拉桥方案，北边跨采用C55混凝土主梁，长251.5m；由钢混结合段及36片大型箱梁组成。
大型箱梁梁段类型为F型，箱梁尺寸大致为：长6.8m,宽38.5m,中心线高3.82加，顶板厚度55cm,底板厚度55cm,斜底板厚度55cm,内腹板厚度85cm。
设有两道横隔板，横隔板厚度为32cm。
2混凝土配合比设计2.1设计要求作为混合梁斜拉桥关键组成部分，设计参数如下：⑴混凝土抗压强度等级C55,坍落度210+20mm,扩展度550+50mm；⑵混凝土弹性模量不小于3.6X104MPa；⑶混凝土总碱量不大于3.Okg/m3o2.2原材料优选经过工程前期原材料的比选和公路桥涵施工技术规范要求，优选出以下原材料：(1)水泥：华新水泥(宜昌)有限公司生产的P•052.5水泥；(2)砂：湖南洞庭湖产的河砂,0-4.75mm,细度模数2.7；(3)碎石：湖南省临湘市凡泰矿业有限公司，(4.75-19.0mm)其掺配比例为：4.75-9.5nmi=30%, 9.5-19inm=70%；(4)外掺料：岳阳华能实业总公司产的I级粉煤灰，荆州中和新型建材有限责任公司生产的矿粉；(5)减水剂：上海逸春建材科技有限公司生产SX-C18型聚竣酸高性能减水剂，掺量：1.1%,减水率大于30%；(6)水：当地地下水。
C55高性能混凝土的配合比设计及施工
C55高性能混凝土的配合比设计及施工【摘要】高性能混凝土是1990年在美国的一次混凝土会议提出来的。
高性能混凝土为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混凝土，具有高强度、高弹性模量、高流动性、低渗透性和抵抗外界破坏的性能的混凝土。
是以耐久性做为设计的主要指标。
在预定的作用下，预期的使用条件下，预期的维护下，预定的期限内维持的最低性能。
【关键词】混凝土;配合比;设计;施工1、工程概况吉昌特大桥位于中山市南头镇九顷村与中山市东升镇吉昌村跨越鸡鸦水道，距上游细滘大桥约7.5km处，距下游东阜大桥约 4.8km。
桥梁起点桩号为K45+733，止点桩号为K46+338m，中心桩号为K46+035.5，桥梁总长605m。
吉昌特大桥主桥采用C55预应力混凝土连续梁，基准跨径布置为90+155+90m;桥梁位于半径为16000m的圆曲线上，横向分为上下游分离的左右两幅桥，桥梁全宽为33.5m，两幅桥间距0.7m，每幅桥宽16.4m。
2、原材料的要求2.1水泥强度等级在42.5级以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。
碱含量应控制在≤0.6%熟料中的C3A含量≤8% 。
细度应按比表面积≤350m2/kg控制。
2.2碎石配制高性能混凝土时，母岩的强度要高于混凝土强度的1.5-2倍。
采用表面粗糙的碎石为好，尤其是密实坚硬的石灰岩碎石更好。
对于低用水量，并用高效减水剂配制的混凝土、组合石子级配改变所导致的石子表面积与空隙变化的两项因素中，空隙大小对混凝土拌和物的流动性起着关键的作用，为此我标采用中山名耀5-25 mm碎石和珠海11-22的碎石进行70：30掺配，掺配后压碎值为8.5%，针片状为4.3%，空隙率39.5%，级配符合5-25mm连续级配，非碱活性。
2.3砂子对于低用水量和高石子用量，处于临界饱和状态的混凝土，砂子的细度模数的变化对其可泵性起着及其重要的作用，砂子细度模数过大，混凝土拌和物中集料处于堆聚状态，混凝土不可泵。
C55混凝土配合比设计报告
C55混凝土配合比设计报告一、设计依据:1、普通混凝土配合比设计规程( JGJ 55-201)12、公路工程水泥及水泥混凝土试验规程( JTG E30-2005)3、公路桥涵施工技术规范( JTG/T F50-2011)4、湖州申苏浙皖至申嘉湖高速公路连接线及配套工程第5 合同两阶段施工图设计(第一分册共两分册及第二分册共两分册)二、工程要求及技术要求:1、强度等级：C552、拌合方法：机械3、坍落度：160-210mm4、部位：黄泥港大桥变截面箱梁砼5、设计图纸要求：主梁砼的耐久性要求：最大水胶比0.55，最小水泥用量350Kg/m3三、试验目的: 通过该配合比设计试验，确定试验配合比是否满足规范及设计要求。
四、材料选用：1水泥：采用湖州南方水泥有限公司生产的P.O42.5水泥。
(详见试验检测报告) 2、粗集料：采用湖州西园坞矿业有限公司生产的碎石，级配采用 4.75~9.5 mm 30%、9.5~19mm 70%掺配，符合4.75~19mm连续级配要求，其级配和各项技术指标均符合规范要求（详见试验检测报告）。
3、细集料：采用长江砂，Mx=2.82，通过该砂各项技术指标测定，均满足C55砼用砂要求（详见试验检测报告）。
4、水：黄泥港航道航道水，符合砼用水要求。
（详见试验报告）5、聚羧酸高性能减水剂：采用杭州华威建材厂生产的HW-2型聚羧酸高性能减水剂（掺量为1.2%）o（详见外委试验检测报告）6、高炉矿渣粉：安徽马钢嘉华新型建材有限公司生产的高炉矿渣微粉（S95 级），掺量约占胶凝材料的18.1%。
五、材料要求：根据《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011要求，C55砼的材料应符合下列要求。
1、粗集料：碎石①、粗集料的技术要求:②、粗集料的颗粒级配:、细集料：黄砂①、砂中杂质含量限值②、砂的级配范围（H区中砂）、水泥：5、高炉矿渣粉：安徽马钢嘉华新型建材有限公司生产的高炉矿渣微粉（》S95 级）、水：黄泥港航道水六、砼配合比设计步骤：1、基准配合比（C55-B）⑴、试配强度：f cu,。
C55混凝土配合比标准解析
xx
Xx公司
Xx公司
黄河砂
Xx采石场 5-20mm连续 级配 1102 1109 1094 1155 1155 1152
Xx公司 聚羧酸 减水剂 6.22 6.44 6.00 6.37 5.97 6.83
比表面积 383kg/m3 3天抗折 6.1MPa
标准稠度 27.0% 3天抗压 32.8MPa
初凝时间 159min 28天抗折 8.8MPa
终凝时间 214min 28天抗压 61.2MPa
碱含量 0.46% 安定性 2.5
氯离子含量 0.009%
三、原材料选用情况
2、砂： 黄河砂Ⅱ区中砂
细度模数
考虑到JTJ041-2000 公路桥涵施工技术规范中配制高强度混凝土所 用水灰(胶)比宜控制在0.24-0.38范围内；最后确定普通混凝土配合 比水灰比为0.30，双掺混凝土配合比水胶比为0.28。
四、配合比设计
3、用水量的确定
从JGJ55-2000表4.0.1-2中选取每m3混凝土的用水量mwo=187㎏，已 知减水剂的减水率为21.4%,普通配合比每m3混凝土实际用水量为： mw = 187×(1-21.4%)=147㎏/m3 考虑到双掺配合比中加入的掺合料能够增加混凝土的流动性，对混 凝土坍落度产生了影响，每m3混凝土实际用水量调整到145㎏/m3。 4、每m3混凝土水泥用量及掺合料的确定
1.83 2.87
0.19 0.19 0.017 0.37 22 205 400 2520 537
5d 57.6 105 54.2 4.24 119
25L用量
45L用量
C55现浇梁砼配合比设计说明书.doc
C55预制T型箱梁砼配合比设计说明书一. 设计依据1.JGJ55-2000普通混凝土配合比设计规程2.GB/T14902-2003预拌混凝土3. GB8076-2008 混凝土外加剂二. 设计说明1.采用符合GB175-2007标准的普通硅酸盐水泥。
2.采用符合JGJ52-2006标准的中粗砂。
3.采用符合JGJ52-2006标准的粒径5-20mm的级配碎石。
4.坍落度根据预拌要求及运输情况出机时取170±10mm。
5.采用符合GB8076-2008标准的聚羧酸高性能减水剂6.水灰比宜在0.3-0.4之间。
7.考虑预拌混凝土拌制和结构物设计自身特点要求，砂率宜在35-40%之间。
8.混凝土拌和物性能按GB50080-2002标准进行检测，力学性能按GB50081-2003进行检测。
9.立方体抗压强度系指按标准方法制作和养护的边长为150 mm立方体试件，在28天龄期，用标准方法测得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。
三、试验所用仪器设备及试验环境：试验过程中所进行各项试验项目用的仪器设备精度、规格、标准性等均符合规范要求，且均通过江西省计量测试所检定合格；水泥试件、砼试件进行标养，温度及环境均符合要求。
（见附表）四、材料的选用：1、水泥：选用海螺P.O52.5 级水泥，依据试验，各项指标均符合GB/175—2007要求，详见下表：表12、细骨料：选用中粗河砂，依据JGJ52-2006试验，各项指标均符合要求，详见下表:3、粗骨料：选用5—20mm 连续级配碎石，依据JTJ52-2006试验，各项指标均符合要求，详见下表:5、外加剂：浙江江山虎强混凝土外加剂有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂（型号：（HQ-PC808），符合GB8076-2008标准要求，其各项指标性能详见厂家说明书及外委试验报告，掺量为胶结总量的1.25% 。
五、配合比的设计与计算：依据JGJ55-2002《普通混凝土配合比设计规程》，结合工地实际情况对C55预制箱梁砼配合比行设计与计算，具体过程如下： 1、计算配制28天抗压强度值：f cu.o =f cu.k +1.645×σ=55+1.645×5=63.2Mpa2、计算f ce 值：r c ×f ce,g =1×52.5=52.5Mpa（注：r c为水泥富余系数）3、根据粗集料的类型，计算水灰比：α×f ce0.46×52.5f cu.o+αa×αb×f ce63.2+0.46×0.07×52.50.37W/C===取水灰比为0.33，且水灰比在 0.3-0.4 之间，满足JGJ55-2000表4.0.4要求。
C55混凝土配合比标准
根据所得基准配合比，试拌25L用量，试验结果为：
C55 普通 双掺 出机温度(℃) 21 22 坍落度(mm) 220 220 扩展度(mm) 530 600 实测容量(kg/m3) 2528 2533
两种混凝土配合比和易性良好，工作性良好，未出现泌水、离析现象。
四、配合比设计
7、调整配合比 普通配合比根据基准配合比水灰上下调整0.02，砂率1%，其结果如下：
四、配合比设计
双掺配合比根据基准配合比水胶比上下调整0.01，砂率1%，其结果如下：
C55 基准 调整 1 调整 2 水泥 372 387 360 粉煤灰 73 75 70 矿粉 73 75 70 砂 735 709 761 石 1102 1109 1094 外加剂 6.22 6.44 6.00 水 145 145 145
普通配合比：每m3水泥用量：mc=147/0.30=490㎏/m3
双掺配合比：每m3水泥用量：mc=145/0.28=518㎏/m3 设定粉煤灰和矿粉的掺量同为胶凝材料用量的14%，可得双掺配合 比混凝土水泥用量为372㎏/m3，粉煤灰和矿粉用量同为73㎏/m3。
四、配合比设计
5、外加剂用量的确定
拌合物性能结果如下:
C55 基准 调整 1 调整 2 出机温度(℃) 22 22 23 坍落度(mm) 220 205 220 扩展度(mm) 600 400 590 实测容重(kg/m3) 2533 2520 2526
实测容重与设计容重的偏差没有超过设计容重的2%，故不进行每方用量修正。
五、C55混凝土碱含量及氯离子含量汇总表
C55
基准 调整 1 调整 2
水泥
490 459 525
粉煤灰
0 0 0
C55聚丙烯纤维高性能混凝土配合比设计及性能研究
C55聚丙烯纤维高性能混凝土配合比设计及性能研究摘要：随着我国基础设施建设的加快，混凝土需求量越来越大，混凝土的集料砂、石材料的需求越来越大，特别是天然砂的供应满足不了发展需求，并且对河道生态环境影响较大，我们必须采用其他途径来弥补需求，本文主要从配合比设计思路、原材料的选用、试拌及现场质量控制来介绍机砂拌制C55聚丙烯纤维高性能混凝土。
关键词：机制砂、配合比、掺合料、施工质量控制1引言实践及研究都表明，在混凝土中加入聚丙烯纤维可作为一种有效的混凝土温差补偿抗裂手段。
潼荣高速TJ2标涪江特大桥主跨为100+180+100m的连续刚构箱梁，为了提高箱梁混凝土耐久性，确保混凝土工程质量，满足施工需要，减少高标号混凝土因温度变化导致混凝土出现微裂纹，连续箱梁0#块采用C55聚丙烯高性能混凝土。
按照设计要求，本课题利用本地材料（机制砂）设计满足使用要求的C55聚丙烯高性能纤维混凝土配合比，并通过对施工全过程的研究，填补集团公司相关施工经验上的空缺，为后续类似项目施工提供理论及经验依据。
2 C55聚丙烯纤维高性能混凝土配合比设计阶段2.1配合比设计思路基于聚丙烯纤维高性能混凝土耐久性和抗裂性能的要求，掺入优质矿物掺合料和高效减水剂是配制高性能混凝土的主要技术思路。
以耐久性和强度为主要设计指标，对于水胶比、矿物掺合料掺量、含气量、砂率等参数采用全体积法进行配合比设计，严格控制碱含量和氯离子含量，通过大量试验不断进行调整，及时总结施工中产生问题的影响因素。
2.2配合比设计与普通混凝土相比，聚丙烯纤维高性能混凝土在配制方法上趋向低水胶比、低碱含量、低氯离子含量。
按《普通混凝土配合比设计规程》进行设计，确定初步配合比为：mc0：ms0：mg0：mw0：mf0：mk0：mj0：mx0＝346∶741∶1067∶148∶74：74：6.42：1为了进一步优化配合比，在理论配合比基础上保持用水量不变，砂率增加和减少1%，以理论配合比水胶比0.30±0.03进行试拌两个配合比进行对比试验。
C55混凝土配合比设计
C55混凝土配合比设计一、设计要求强度C55，坍落度180mm，泵送混凝土。
路途距离：40分钟可到达。
泵送高度初估﹤50m（此项作用选石子最大粒径）、入泵坍落度要求180㎜。
二、设计目的①拌合物的工作度满足设计和规范要求的坍落度及经时损失；粘聚性、保水性合格。
②硬化后在规定龄期的强度满足设计要求。
③耐久性符合设计要求。
④尽可能经济。
三、原材料质量要求要求组织合格原材料，严把材料关。
不然，成本高，风险很大。
1、减水剂--聚羧酸系高性能减水剂本设计属大流动性混凝土（混凝土拌合物坍落度大于等于160mm），采取加入聚羧酸系高性能减水剂措施来获得，减水率应≧20%。
与外加剂供应厂商联系，了解该厂聚羧酸系高性能减水剂：掺量1.6～1.8%,与华润水泥相容性好。
2、严格控制粉煤灰质量当前，搅拌站使用的粉煤灰属磨灰，应按【矿物掺合料应用技术规范】执行，该规范要求Ⅱ级粉煤灰七天活性指数≧75%，28天活性指数≧85%。
鉴于试验室检测结果，进场粉煤灰的活性指数偏低，60%左右。
因此尽量要求购活性较高，需水比较小，且质量稳定的粉煤灰。
由于市场粉煤灰供应紧张，现降低规范标准，向供应商提出，粉煤灰最低要求，活性指数≧70%，需水比按二级粉煤灰要求。
试验室要对粉煤灰质量进行严格的检测。
3、采用P042.5R水泥水泥的其他要求：水泥标准稠度需水量控制标准定为：最好25以下，27以下的可以接受。
对所用水泥进行对比试验，选初凝时间相对迟一点的。
4、细骨料的选择河砂。
符合二区级配，理想细度模数为2.5～2.9，可规定≧2.3，中砂。
其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应少于15%。
其余要求按国家规范。
现需做料场砂的筛分试验，以判断料场砂能否用作C55混凝土配合比设计材料。
5、粗骨料：花岗岩，选采石场时，做立方体抗压强度试验，要求立方体抗压强度≧85Mpa 。
生产控制压碎指标≦13%。
粗集料最大粒径与输送管径之比宜符合表中规定。
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关键词：C55高性能混凝土；设计计算；配合比优化设计； 0 引言 常规混凝土向高性能混凝土发展已成必然趋势，高性能混合土针对不同用途的要求，对耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性 和经济性等性能重点予以保证，具有长期的综合经济性。目前，建筑土建工程施工仍存在一些质量问题需要改进和完善。因此，本文分析 了C55高性能混凝土的配合比的设计，希望为相关的建设工作提供帮助。 1 原材料与试验方法 1.1 原材料 水泥：P·O42.5低碱水泥，经过检测性能满足相关规范要求。 细骨料：细度模数Mx=2.7。 粗骨料：5～20连续级配的碎石，其中5～10mm：10～20mm=30%：70%掺配成5～20mm连续级配碎石。 掺合料：F类粉煤灰，经过检测性能满足相关规范要求。 减水剂：JD-1减水剂，符合GB8076－19975《混凝土外加剂》要求。 拌合用水：地表水。 1.2 试验方法 配合比设计参考《普通混凝土配合比设计规范》JGJ55－2000进行测试，《预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件》 TB/T3043－2005，《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》铁建设［2005］157号，《后张法预应力简支T梁L=24、32m》通桥［2005］ 2101。 2 配合比设计计算 高性能混凝土作为一种现代混凝土最重要的发展方向之一，其在配制上的特点是选用优质原材料且具有明显较低的水胶比，并除水 泥、水和集料外，还须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂，并且强度、耐久性、工作性是其最主要的配制目标及其影响因素，从而 该高性能混凝土T梁的配合比设计需充分考虑以上因素进行理论计算，主要步骤如下： 2.1 确定配制强度 根据《普通混凝土配合比设计规范》JGJ55－2000混凝土的配制强度公式：fcu，0≥+1.645Δ，根据现场混凝土的生产水平，强度标准差 Δ取6.0MPa，则 fcu，0=55.0+1.654×6.0=64.9MPa 2.2 水胶比计算 由《预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件》以及高性能混凝土配合比要求可知，T梁每立方米混凝土胶凝材料用量不宜小 于300kg，混凝土胶凝材料总量不应超过500kg，水胶比应控制在0.35左右。从而预应力混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30%，取基准水胶比 W/B=0.30。 2.3 配合比初步设计 根据《普通混凝土配合比设计规范》JGJ55－2000，假设T梁混凝土容重为2400kg/m3，取基准砂率βs约为36%；每立方米混凝土胶凝材 料用量为491kg，粉煤灰用量约占胶凝材料约25%，减水剂掺量约占胶凝材料的1.0%，主要调整细骨料、组骨料的配比关系以及砂率值，形 成初步选定配合比见表1。 表1 C55高性能混凝土T梁配合比初步设计
标号 水泥 粉煤灰 细骨料
A 380 127 611 B 368 123 634 C 356 119 658
粗骨料
5-10mm 10-20mm
341
795
338
790
336
784
减水剂 水 水胶比
5.07 147 0.29 4.91 147 0.30 4.75 147 0.31
2.4 混凝土总碱含量计算 当混凝土中的总碱含量过高时，将与集料的活性物质发生化学反应，使混凝土发生不均匀膨胀，产生裂缝，从而严重影响强度和弹性 模量，缩短混凝土的寿命，危及工程安全。从而在进行配合比设计，特别是大体积混凝土配合比设计时特别需要对总碱含量进行计算，混 凝土的总碱计算时，包括水泥、矿物掺合料、外加剂及水的碱含量总和。其中，矿物掺合料的碱含量以其所含可溶性碱含量计算。粉煤灰 的可溶性碱含量取粉煤灰总碱量的16.7%，矿渣的可溶性碱量取矿渣总碱量的50%，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的50%，地表水通过检 测可知，其碱含量为0.00665，则该T梁混凝土配合比中总碱含量计算结果见表2。计算结果显示，A、B、C三个配比总碱量计算值依次降 低，且均小于3.0kg/m3符合规范设计。 表2 C55高性能混凝土T梁总碱含量减水剂 水
A 380 127 5.07
147
混凝土中单项材料用量/（kg/m³） B 368 123 4.91
147
C 356 119 4.75
147
单项材料的碱含量/% 混凝土中的碱含量/（kg/m³）
混凝土中的总碱含量/（kg/m³）
0.46 0.6 1.4 0.00665
C55高性能混凝土配合比优化设计
发表时间：2016-09-26T11:34:01.680Z 来源：《基层建设》2015年31期 作者： 东星月
[导读] 摘要：高性能混凝土泛指具有高强度、高耐久性与高工作性的混凝土，因此，在建设工程中的应用广泛。基于此，本文中就混凝土 配合比设计进行了探讨，以期为相关的施工建设提供有益的参考与借鉴。
A 1.748 0.127 0.07098 0.0097755
B 1.6828 0.123 0.06874 0.0097755
C 1.6376 0.119 0.665 0.0097755
A
2.0
B
1.9
C
1.8
2.5 混凝土中氯离子总含量计算 混凝土对T梁中钢筋具有保护和阻止腐蚀的重要作用，然而在混凝土的生产过程中，由于组成混凝土的各种原材料中含有可溶性氯盐， 不可避免的使得所生产的混凝土含有一定量的氯离子，氯离子具有很强的穿透性会使得钢筋加速锈蚀。为了避免在生产混凝土时引入更多 的氯离子，在混凝土原材料及有关混凝土标准规范中都提出了氯离子含量的控制指标，从而需要T梁混凝土中氯离子总含量进行有效计算， 作为配合比优选耐久性指标的参考依据之一。混凝土中氯离子总含量来自水泥、矿物掺合料、骨料、水、外加剂等，计算结果见表3。A、 B、C三个配合比氯离子总量均满足规定要求，低于超过胶凝材料总量的0.1%，从而该配合比设计计算值具有较好的抗氯离子渗透性。 表3 C55高性能混凝土氯离子总含量结果