1、本标段工程情况简介
时间：2021.02.09 创作人：欧阳历 南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南（中线建管局代建项目）叶县段施工3标（合同编号：ZXJ/SG/YXD-003）位于河南省叶县境内，渠段起点桩号201+500，终点桩号209+270，包括长7.77km的渠道及沿线布置的各类建筑物18座，包括：1座河渠交叉建筑物，5座左岸排水建筑物，3座渠渠交叉建筑物，6座公路桥，2座生产桥，1座下穿通道。主要工作内容包括合同范围建筑工程、机电设备安装、金属结构设备安装、通信管道采购及敷设、水土保持工程及施工期环境保护工程，以及为完成上述工作所必须的临时工程或设施等。
主要工程量包括：土石方开挖约569万m，土石方填筑约248万m，混凝土约17万m，钢筋约1.09万t，金结安装约578.50t，复合土工膜约63万m。
2、气候条件
叶县段属温和地区，多年平均温度14.6℃。多年月平均最高气温发生在7月，其值为27.3℃；多年月平均最低气温发生在1月，其值为1.0℃。全年1月份温度最低，多年平均最低温度-5.1℃。7月份温度最高，平均最高温度31.8℃。
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2
3
3
3
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3、主要仪器设备及环境
序号
1 2 3 4 5
仪器名称 数显式压力试验机 强制式单卧轴混凝土搅拌机
混凝土振动台
型号 YES-2000B型 SJD-60型 HZJ-0.8型
编号 s105 406001 058 110410 131
环境条件 10～35℃ 10～35℃ 10～35℃
20±2℃、湿度≥95%
20±2℃
标准养护室(包括温湿度自控仪) 3.6m×5.4m×2.4m
混凝土渗透仪
HS-4型
4、混凝土的技术要求
混凝土技术要求见表1 混凝土技术要求
混序号
凝类别 泵送1
混凝土
C30
P8 F100
28d
二
40mm
95%
160～180
天瑞P·O42.5
混凝土设度等级
抗渗等级
抗冻等级
混凝土设计龄期
粗骨级配
粗骨料 径
强度保 证率P
料 最大粒
设计坍落度(mm)
水泥品种等级
拟使用部位
表1
土 计强
下穿通道框架结构顶板、侧墙、底板等
5、引用标准
1 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000 2 《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000
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3 《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007
4 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005 5 《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ 146-1990 6 《混凝土外加剂》GB 8076-2008 7《水工混凝土试验规程》SL 352-2006 8《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001
9《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52－2006
10《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T223-2007 11 招标文件（合同编号：ZXJ/SG/YXD-003） 6、原材料试验结果 6.1水泥
水泥采用天瑞集团南召水泥有限公司生产的P·O42.5水泥，水泥物理力学及化学成分试验结果见下表2。
表2 水泥物理力学及化学成分试验成果表
检测项目 比表面积(m2/kg) 安定性雷氏夹法（mm） 凝结时间（min） 胶砂强度（MPa）
初凝 终凝 龄期（d） 抗折强度
3 3.5
技术标准 ≥300 合格 ≥45 ≤600
28 6.5
3 5.6
检验结果 369 0.0 149 197
28 8.7
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欧阳历创编 2021..02.09 抗压强度
标准稠度用水量（%）
密度（g/cm3） 烧失量（%） SO3含量（%） MgO含量（%） Cl-含量（%） 不溶物（%） 碱含量（%）
17.0
/ / ≤5.0 ≤3.5 ≤5.0 ≤0.06 / ≤0.6
42.5
29.4
26.0 3.10 3.61 2.38 3.43 0.015 1.56 0.52
48.2
试验结果表明：水泥物理力学性能及化学成分均符合GB175-2007国家标准要求。碱含量符合南水北调中线干线工程标准《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。
6.2粉煤灰
粉煤灰采用平顶山姚孟电力粉煤灰开发有限公司生产的F类Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰试验结果见下表3
表3 粉煤灰性能试验成果表
检测 项目 技术标准 检验结果 细度 需水量比 烧失量含水量（%） （%） （%） （%） ≤12.0 5.8 ≤95 93 ≤5.0 2.03 ≤1.0 0.1 三氧化硫（%） ≤3.0 0.10 碱含量 密度3（%） （g/cm） ≤1.5 1.42 / 2.10 试验结果表明：粉煤灰的细度、需水量比、烧失量、含水量、三氧化硫符合GB/T 1596-2005国家标准要求。碱含量符
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合南水北调中线干线工程标准《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。
6.3粗集料
粗集料采用方城县杨集乡殷店村石子厂生产的5～20、20～40mm碎石，其性能指标见表4。
表4 粗骨料性能试验成果表
检验结果 检测项目 技术标准 5～20mm 表观密度 (kg/m3) 饱和表观密度 (kg/m3) 含泥量 (%) 泥块含量(%) 压碎值(%) 针片状含量 (%) 吸水率(%) 坚固性 (%) 有机物含量 硫化物及硫酸盐含量 (%) 碱活性 (%) 堆积密度 (kg/m3) ≥2550 / ≤1.0 不允许 ≤12.0 ≤15 ≤2.5 ≤5 浅于标准色 ≤0.5 ≤0.1 / 2745 2700 0.2 未检出 9.0 6 0.8 3 合格 0.05 0.04 1705 20～40mm 2725 2720 0.3 未检出 8.0 7 0.8 4 合格 0.05 0.03 1675 欧阳历创编 2021..02.09
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空隙率 (%) / 38 39 试验结果表明：该粗骨料符合JTJ 041-2000的规范要求。
6.4细集料
细集料采用方城县拐河镇东关砂厂生产的中砂，其性能指标见表5
表5 细集料性能试验成果表
检测项目 细度模数 表观密度 (kg/m3) 饱和表观密度 (kg/m3) 含泥量 (%) 云母含量 (%) 泥块含量 (%) 吸水率(%) 坚固性 (%) 有机物含量 硫化物及硫酸盐含量 (%) 碱活性 (%) 堆积密度 (kg/m3) 技术标准 2.3～3.0 ≥2500 / ≤3.0 ≤2.0 ≤1.0 / ≤8 浅于标准色 ≤1.0 ≤0.1 / 检验结果 2.5 2630 2600 1.1 0.4 0.0 1.0 5 合格 0.05 0.03 1440 欧阳历创编 2021..02.09
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空隙率 (%) / 45 试验结果表明：该砂符合JTJ 041-2000的规范要求。 6.5减水剂
减水剂采用荆州鑫城特种材料有限公司生产的“XC-100”聚羧酸高性能减水剂，其性能指标见表6。
表6 “XC-100”聚羧酸高性能减水剂性能试
验成果表
检测项目 减水率（%） 泌水率比(%) 含气量（%） 凝结时间差（min） 抗压强度比（%） 初凝 终凝 1天 3天 7天 28天 氯离子含量 （按折固含量计）（%） 总碱量（%） 收缩率比（%） 对钢筋锈蚀作用 1h坍落度保留值（mm） 硫酸钠含量（%） 固体含量（%） 密度(g/cm3) 技术标准 ≥25 ≤60 ≤6.0 -90～+120 -90～+120 ≥170 ≥160 ≥150 ≥130 ≤0.6 ≤15.0 ≤100 对钢筋无锈蚀作用 / / / / 检验结果 25.5 22.0 2.3 +45 +55 190 176 163 145 0.09 3.47 98 对钢筋无锈蚀作用 165 1.60 21.30 1.063 欧阳历创编 2021..02.09
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pH值 水泥净浆流动度（mm） / / 6.84 258 试验结果表明：该减水剂的减水率、泌水率比、含气量、凝结时间差、抗压强度比、收缩率比、对钢筋锈蚀作用、氯离子含量符合JG/T223-2007中的一等品要求。碱含量符合南水北调中线干线工程《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。
6.6引气剂
引气剂采用荆州鑫城特种材料有限公司生产的“FDN-DH9” 引气剂，其性能指标见表7
表7 “FDN-DH9”引气剂试验成果表
检测项目 减水率（%） 泌水率比(%) 含气量（%） 凝结时间差（min） 初凝 终凝 技术标准 ≥6 ≤70 ≥3.0 -90～+120 -90～+120 -1.5～+1.5 ≥95 ≥95 ≥90 ≤135 对钢筋无锈蚀作用 / 检验结果 7 38 4.3 +40 +50 +0.5 112 106 101 114 对钢筋无锈蚀作用 0.04 含气量1h经时变化量（%） 3天 抗压强度比（%） 7天 28天 收缩率比（%） 对钢筋锈蚀作用 硫酸钠含量（%） 欧阳历创编 2021..02.09
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含固量（%） 密度(g/cm3) pH值 水泥净浆流动度（mm） 氯离子含量（%） 总碱量（%） / / / / / ≤15.0 25.22 1.008 10.67 134 0.04 0.39 试验结果表明：该引气剂的减水率、泌水率比、含气量、凝结时间差、抗压强度比、收缩率比、对钢筋锈蚀作用、含气量1h经时变化量、氯离子含量符合GB8076-2008中的要求。碱含量符合南水北调中线干线工程《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》中的标准要求。 6.7混凝土拌合用水
室内试验采用1#营地生活用水. 7、混凝土配合比设计及试验 7.1混凝土配制强度的确定
依据《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000，混凝土配制强度按以下公式计算。
fcu,0≥fcu,k+tσ
式中： fcu,0——混凝土配制强度，MPa
fcu,k——混凝土设计龄期立方体抗压强度标准
值，MPa
t——概率度系数，由强度保证率P选定
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σ—混凝土立方体抗压强度标准差，MPa
混凝土配置强度见表8 表8混凝土配制强度一览表
序号 1 混凝土设计 强度等级fcu,k C30P8F100 强度保证率P 95% 概率度系数t 1.645 标准差σ (MPa) 5.0 配制强度fcu,0 (MPa) 38.2 7.2混凝土的最大水胶比和最小水泥用量的确定
根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000表4.0.4的规定，最大水胶比和最小水泥用量的确定最大允许值不应超过表9的规定。
表9最大水胶比和最小水泥用量
最大水胶比 环境条件 结构物类别 最小水泥用量(kg) 素混凝钢筋混预应力素混凝钢筋混预应力土 凝土 混凝土 土 凝土 混凝土 正常的居住或办公用房不作规1.干燥环境 0.65 0.60 200 260 300 屋内部件 定 高湿度的室内部件室外无冻害 部件在非侵蚀性土和0.70 0.60 0.60 225 280 300 (或)水中的部件 2.潮湿环经受冻害的室外部件在境 非侵蚀性土和(或)水中有冻害 0.55 0.55 0.55 250 280 300 的部件高湿度且经受冻害的室内部件 3.有冻害的除冰剂的潮湿环境 经受冻害和冰剂作用的室内和室外部件 0.50 0.50 0.50 300 300 300 注：1：当用活性掺和料取代部分水泥时，表中的最大水胶比及最小水泥用量即为替代的水胶比和水泥用量。
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2：配制C15级及以下等级的混凝土，可不受本表限制。
依据JGJ55-2000中5.0.3的规定，C30P8F100计算水胶比为W/C=αa.fce/fcu,0+αa.αb.fce=0.56
式中： fcu,0——混凝土的配制强度，取38.2MPa。
fce——水泥28d龄期抗压强度实测值，取48.2MPa。 αa、αb—回归系数。αa取0.46，αb取0.07 根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000中表4.0.4的规定“水胶比≤0.55，水泥用量≥280kg/m”的要求以及混凝土的使用部位，混凝土的强度，初步供试配的混凝土配合比的水胶比为：0.48、0.43、0.38、0.33。 7.3混凝土用水量的确定
混凝土拌和物初选用水量以《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000表4.0.1-2的规定初步选定
JGJ55-2000初选用水量表
拌合物稠度 项目 指标 10～30 坍落度 （mm） 35～50 55～70 75～90 16 200 210 220 230 碎石最大粒径（mm） 20 185 195 205 215 31.5 175 185 195 205 40 165 175 185 195 3
通过试拌确定：每立方米的用水量为169kg。 7.4骨料级配和砂率的确定
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通过最大容重试验确定5～20mm粒径碎石、20～40mm粒径碎石的掺配比例，试验结果见表10。
表10二级配粗骨料比例试验结果表
各级粗骨料含量（%） 序号 1 2 3 4 级配 二 二 二 二 5～20mm 30 40 50 60 20～40mm 70 60 50 40 紧密堆积密度 （kg/m3） 1680 1700 1710 1690 根据试验结果，二级配粗骨料掺配比例为（5～20mm）占50%，（20～40mm）占50%，其对应的紧密堆积密度1710kg/m。
最佳砂率选取原则：用选定的水胶比和用水量，每次增减1%进行试拌，坍落度最大时的砂率即为最优砂率。选定0.38为基准水胶比，单位用水量169kg/m，粉煤灰掺量20%，减水剂掺量1.0%、引气剂掺量0.6/万，砂率按42%、41%、40%变化，试拌结果见下表11。
表11C30P8F100试拌结果
试验 砂率
级配 编（%） 号 1 42 二 2 41 二 3 40 二
水胶
比 0.38 0.38 0.38
用水量（kg/m3） 169 169 169
粉煤灰掺量(%) 20 20 20
和易性
含砂棍度
情况 上 上 中
多 中 中
粘聚 性 较好 较好 好
析水 情况 少量 少量 少量
坍落度(mm) 175 180 170
3
3
结论：由试拌结果看出，最优砂率为41%。
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7.5粉煤灰掺量的确定
根据《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ 146-1990表4.2.1的规定，粉煤灰取代水泥的最大限量的要求，选择粉煤灰掺量20%进行试配。
GBJ 146-1990对粉煤灰取代水泥的最大限量
粉煤灰取代水泥的最大限量（%） 混凝土种类 硅酸盐水泥 普通 矿渣硅酸硅酸盐水泥 15 盐水泥 10 火山灰质 硅酸盐水泥 / 预应力钢筋混凝土 钢筋混凝土、高强度混凝土、高抗冻融性混凝土、蒸养混凝土 中、低强度混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土、水下混凝土、地下混凝土、压浆混凝土 碾压混凝土 25 30 25 20 15 50 40 30 20 65 55 45 35 7.6“XC-100”聚羧酸高性能减水剂掺量的确定
减水剂掺量为胶凝材料的1.0%。
7.7“FDN-DH9”引气剂掺量的确定
根据《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000中表11.7.3-2中对骨料最大粒径40mm的含气量达到3.0～6.0%的
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要求。通过试拌，掺量为胶凝材料的0.006%可以达到《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000对含气量的要求。 8、混凝土配合比设计试验方案
粉煤混凝土强度等级 水泥品种、标号 骨料种类 级配 灰掺量（%） 坍落度（mm） 水胶比 砂率（%） 用水量（kg/m） 3减水剂 掺量（%） 引气剂 掺量（%） 品种 品种 0.48 C30P8F100天瑞天然砂 二 20 160～180 0.43 0.38 0.33 43 42 41 40 169 169 169 169 聚羧酸 1.0 FDN-DH9 泵送混凝土 P·O42.5 碎石 0.006 9、混凝土配合比设计计算方法
mc0/pc+mg0/pg+ms0/ps+mw0/pw+0.01α=1
βs=ms0/mg0+ms0×100%
式中mc0---每立方米混凝土的水泥用量(kg);mg0---每立方米混凝土的粗骨料用量(kg);ms0---每立方米混凝土的细骨料用量(kg);mw0---每立方米混凝土的用水量(kg);
βs---砂率(%);
33
ρc---水泥密度(kg/m), ρc =3100kg/m
3
ρg---粗骨料的表观密度(kg/m); 5～20mm取ρg =
33
2745kg/m、20～40mm取ρg = 2725kg/m
33
ρs---细骨料的表观密度(kg/m); ρs取= 2630kg/m
33
ρw---水的密度(kg/m),取1000kg/m;
α---混凝土的含气量百分数,在不使用引气型外加剂时,α可取为1。
10、混凝土试验成果及分析(见表12、表13、表14) 表12混凝土试验成果表
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抗压强度减水剂引气剂坍落度 (mm) 180 175 180 160 含气量（％） (MPa) 7天 19.8 24.9 30.2 34.5 序 号 水 胶 比 0.48 0.43 0.38 0.33 粉煤灰掺量砂 率 用水量 (kg) 水泥(kg) 粉煤灰天然 砂碎石5~20mm (kg) 510 508 502 492 碎石20~40mm (kg) 511 509 503 493 3.52 3.93 4.45 5.12 0.021 0.024 0.027 0.031 （kg） （kg） （%） (%) 20 20 20 20 43 42 41 40 (kg) (kg) 70 79 89 772 737 700 28天1 2 3 4 169 282 169 314 169 356 3.9 3.8 4.0 3.6 29.3 35.7 40.3 169 410 102 658 50.9 注：减水剂掺量为胶凝材料用量的1.0%，引气剂掺量为胶凝材料用量的0.006%。表13 混凝土抗渗试验成果表
序号 1 2 3 4 水胶比 0.48 0.43 0.38 0.33
粉煤灰掺量（%） 20 20 20 20 混凝土抗渗等级 ＞P8 ＞P8 ＞P8 ＞P8 混凝土设计抗渗等级 P8 P8 P8 P8 根据混凝土抗渗试验结果，抗渗等级满足P8等级要求；
表14混凝土抗冻试验成果表
序号 水胶比 0.38 粉煤灰掺量（%） 20 标准要求 冻融 质量损失次数 相对动弹模量（%） （%） 100 ≥60.0 ≤5.0 冻融后状态 相对动弹模量（%） 93.4 质量损失（%） 0.3 1 根据混凝土抗冻试验结果，抗冻等级满足F100等级要求；
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注：选取水胶比0.38做混凝土抗冻性能试验。混凝土抗冻性能委托河南建院建筑材料检测有限公司检测。
根据上表试验成果建立强度与胶水比关系曲线，28d强度与胶水比关系曲线见图1。
图1
根据胶水比与强度的线性关系确定C30P8F100混凝土配合比的水胶比见下表15 表15
混凝土设计强度等级
水胶比
C30P8F100 0.38
11、推荐施工配合比
根据混凝土实测表观密度进行混凝土校正，校正系数见表16。试验成果推荐施工配合比见表17。
表16混凝土校正系数
序号 1 2 3 4
水胶比 0.48 0.43 0.38 0.33
砼表观密度计算值（kg∕m3）
2318 2320 2323 2329
砼表观密度实测值（kg∕m3）
2340 2350 2360 2370
校正系数 1.010 1.013 1.016 1.018
混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值未超过计算值的2%，所以本配合比不予以调整混凝土的校正系数。
表17推荐施工配合比
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1m3混凝土材料用量（kg∕m3） 混凝土设计强度等级 级配 坍落度 (mm) 水胶比 砂率(%) 粉煤灰掺量(%) 水 水泥 粉煤灰 天然砂 碎石 碎石 5～20mm 160C30P8F100 二 ～180 0.38 41 20 169 356 89 700 502 503 4.45 20～40mm 减水剂 引气剂0.027注：减水剂掺量为胶凝材料用量的1.0%，引气剂掺量为胶凝材料用量的0.006%。 12、配合比使用说明：
1、配合比用砂石料均采用干燥状态计量，施工中应根据原材料含水量变化，及时对配合比进行相应调整。
2、机口坍落度应控制在160～180mm范围内。严格控制用于配制混凝土的各种原材料的质量。
3、严格控制水泥、粉煤灰、外加剂的碱含量，使其满足南水北调中线干线工程标准《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例》对混凝土总碱含量的要求。
4、混凝土拌和时，原材料称量偏差应严格控制在规范允许偏差之内。水泥、粉煤灰±1﹪，粗、细骨料±2﹪，水、外加剂±1﹪。
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5、混凝土拌和物的机口坍落度，应根据当时的气候、风速、运输方式、输送距离、施工方法等条件，通过现场测定浇筑点与拌和站之间的坍落度损失后及时调整。
6、施工过程中因施工条件变化，混凝土坍落度不能满足施工要求时，可保持原水胶比不变，采取调整外加剂掺量或单位用水量来满足，一般以坍落度±1cm,用水量±2～3kg/m调整，并适当调整砂率通过室内试拌确定。
7、C30P8F100每立方米混凝土碱含量：356×0.52%＋89×1.42%×0.2＋4.45×3.47%+0.027×0.39%＝2.26(kg/m)。
时间：2021.02.09 创作人：欧阳历 3
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