1、葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室11、本标段工程情况简介 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
2、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 m3，土石方填筑约 248 万 m3，混凝土约 17 万 m3，钢筋约 1.09 万 t，金结安装约 578.50t，复合土工膜约 63 万 m2。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。3、主要仪器设备及环境序号 仪器名称 型号 编号 环境条件1 数显式压力试验机 YES-2000B 型 s105 10352 强制式单卧轴混
3、凝土搅拌机 SJD-60 型 406001 10353 混凝土振动台 HZJ-0.8 型 058 10354 标准养护室(包括温湿度自控仪) 3.6m5.4m2.4m 110410 202、湿度 95%5 混凝土渗透仪 HS-4 型 131 2024、混凝土的技术要求混凝土技术要求见表1葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室2表1 混凝土技术要求序号混凝土 类别 混凝土设计强度等级 抗渗等级抗冻等级混凝土设计龄期粗骨料 级配粗骨料最大粒径强度保 证率P设计坍落度(mm)水泥品种 等级 拟使用部位1泵送混凝土C30 P8 F100 28d 二 40mm 95
4、% 160180 天瑞PO42.5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JGJ55-20002 公路桥涵施工技术规范JTJ 041-20003 通用硅酸盐水泥GB 175-20074 用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T 1596-20055 粉煤灰混凝土应用技术规范GBJ 146-19906 混凝土外加剂GB 8076-20087水工混凝土试验规程SL 352-20068水工混凝土施工规范DL/T 5144-20019普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ 52200610聚羧酸系高性能减水剂JG/T223-200711 招标文件（合同编号：ZXJ/SG
5、/YXD-003）6、原材料试验结果6.1 水泥葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室3水泥采用天瑞集团南召水泥有限公司生产的 PO42.5 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 技术标准 检验结果比表面积(m 2/kg) 300 369安定性雷氏夹法（mm ） 合格 0.0初凝 45 149凝结时间（min） 终凝 600 197龄期（d） 3 28 3 28 抗折强度 3.5 6.5 5.6 8.7胶砂强度（MPa）抗压强度 17.0 42.5 29.4 48.2标准稠度用水量（%） / 26
6、.0密度（g/cm 3） / 3.10烧失量（%） 5.0 3.61SO3 含量（%） 3.5 2.38MgO 含量（%） 5.0 3.43Cl-含量（%） 0.06 0.015不溶物（%） / 1.56碱含量（%） 0.6 0.52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细度 （%）需水量比 （%）烧失量（%） 含水量（%）三氧化硫
7、（%）碱含量 （%）密度（g/cm 3）技术标准 12.0 95 5.0 1.0 3.0 1.5 /检验结果 5.8 93 2.03 0.1 0.10 1.42 2.10葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室4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 520、2040mm 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52
8、0mm 2040mm表观密度 (kg/m 3) 2550 2745 2725饱和表观密度 (kg/m 3) / 2700 2720含泥量 (%) 1.0 0.2 0.3泥块含量 (%) 不允许 未检出 未检出压碎值 (%) 12.0 9.0 8.0针片状含量 (%) 15 6 7吸水率 (%) 2.5 0.8 0.8坚固性 (%) 5 3 4有机物含量 浅于标准色 合格 合格硫化物及硫酸盐含量 (%) 0.5 0.05 0.05碱活性 (%) 0.1 0.04 0.03堆积密度 (kg/m 3) / 1705 1675空隙率 (%) / 38 39试验结果表明：该粗骨料符合 JTJ 041-2
9、000 的规范要求。葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室56.4 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 技术标准 检验结果细度模数 2.33.0 2.5表观密度 (kg/m3) 2500 2630饱和表观密度 (kg/m3) / 2600含泥量 (%) 3.0 1.1云母含量 (%) 2.0 0.4泥块含量 (%) 1.0 0.0吸水率 (%) / 1.0坚固性 (%) 8 5有机物含量 浅于标准色 合格硫化物及硫酸盐含量 (%) 1.0 0.05碱活性 (%) 0.1 0.03堆积密度
10、(kg/m3) / 1440空隙率 (%) / 45试验结果表明：该砂符合 JTJ 041-2000 的规范要求。 6.5 减水剂葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室6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 技术标准 检验结果减水率（%） 25 25.5泌水率比(%) 60 22.0含气量（%） 6.0 2.3初凝 -90+120 +45凝结时间差（ min） 终凝 -90+120 +551 天 170 1903 天 160 1767
11、 天 150 163抗压强度比（ %）28 天 130 145氯离子含量（按折固含量计）（%） 0.6 0.09总碱量（%） 15.0 3.47收缩率比（%） 100 98对钢筋锈蚀作用 对钢筋无锈蚀作用 对钢筋无锈蚀作用1h 坍落度保留值（mm ） / 165硫酸钠含量（%） / 1.60固体含量（%） / 21.30密度(g/cm 3) / 1.063pH 值 / 6.84水泥净浆流动度（mm） / 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
12、程预防混凝土工程碱骨料反应技术条例中的标准要求。葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室76.6 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 技术标准 检验结果减水率（%） 6 7泌水率比(%) 70 38含气量（%） 3.0 4.3初凝 -90+120 +40凝结时间差（ min） 终凝 -90+120 +50含气量 1h 经时变化量（%） -1.5+1.5 +0.53 天 95 1127 天 95 106抗压强度比 （ %）28 天 90 101收缩率比（
13、%） 135 114对钢筋锈蚀作用 对钢筋无锈蚀作用 对钢筋无锈蚀作用硫酸钠含量（%） / 0.04含固量（%） / 25.22密度(g/cm 3) / 1.008pH 值 / 10.67水泥净浆流动度（mm） / 134氯离子含量（%） / 0.04总碱量（%） 15.0 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 混凝土拌合用水葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干
14、渠叶县段工程施工 3 标工地试验室8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,0f cu,k+t式中： f cu,0混凝土配制强度，MPafcu,k混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值，MPat概率度系数，由强度保证率 P 选定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 混凝土设计 强度等级 fcu,k强度保证率 P 概率度系数 t 标准差 (MPa) 配制强度 fcu,0 (MPa)1 C30P8F100 95% 1.6
15、45 5.0 38.27.2 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 最小水泥用量(kg)环境条件 结构物类别 素混 凝土钢筋混凝土预应力混凝土素混 凝土钢筋混凝土预应力混凝土1.干燥环境 正常的居住或办公用房 屋内部件 不作 规定 0.65 0.60 200 260 300无冻害高湿度的室内部件室外部件在非侵蚀性土和(或)水中的部件0.70 0.60 0.60 225 280 3002.潮湿 环境 有冻害经受冻害的
16、室外部件在非侵蚀性土和(或)水中的部件0.55 0.55 0.55 250 280 300葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室9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。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=a.fce/fcu,0+a.b.fce=0.
17、56 式中： f cu,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。a、 b回归系数。a 取 0.46，b 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 3”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 碎石最大粒
18、径（mm）项目 指标 16 20 31.5 401030 200 185 175 1653550 210 195 185 1755570 220 205 195 185坍落度（mm）7590 230 215 205 195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通过最大容重试验确定 520mm 粒径碎石、2040mm 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葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室10各级粗骨料含量（%）序号 级配520mm 2040mm紧密堆积密度（kg/m 3）1 二 3
19、0 70 16802 二 40 60 17003 二 50 50 17104 二 60 40 1690根据试验结果，二级配粗骨料掺配比例为（520mm）占 50%，（2040mm）占 50%，其对应的紧密堆积密度 1710kg/m3。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/m3，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 11 C30P8F100 试拌结果 和易性试验编号级配 砂率（%） 水胶 比 用
20、水量（kg/m 3）粉煤灰掺量(%) 棍度含砂情况粘聚性析水情况坍落度(mm)1 二 42 0.38 169 20 上 多 较好 少量 1752 二 41 0.38 169 20 上 中 较好 少量 1803 二 40 0.38 169 20 中 中 好 少量 170结论：由试拌结果看出，最优砂率为 41%。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 硅酸盐水泥矿渣硅
21、酸盐水泥火山灰质 硅酸盐水泥预应力钢筋混凝土 25 15 10 /葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室11钢筋混凝土、高强度混凝土、高抗冻融性混凝土、蒸养混凝土 30 25 20 15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50 40 30 20碾压混凝土 65 55 45 357.6“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
22、.06.0%的要求。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减水剂 引气剂混凝土强度等级水泥品种、标号骨料 种类级配粉煤灰掺量（%）坍落度（mm）水胶比砂率（%）用水量（kg/m 3） 品种 掺量（%）品种 掺量（%）0.48 43 1690.43 42 1690.38 41 169C30P8F100泵送混凝土天瑞PO42.5 天然砂 碎石二 201601800.33 40 169聚羧酸 1.0FDN-DH90.0069、混凝土配合比设计计算方法mc0/pc+mg0/pg+ms0/ps+mw0/p
23、w+0.01=1s=m s0/mg0+ms0100%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);葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室12 s-砂率(%); c-水泥密度(kg/m 3), c =3100kg/m 3 g-粗骨料的表观密度(kg/m 3); 520mm 取 g = 2745kg/m 3、2040mm 取 g = 2725kg/m 3 s-细骨料的表观密度(kg/m 3); s 取= 2630kg/m 3 w-水
24、的密度(kg/m 3),取 1000kg/m3;-混凝土的含气量百分数,在不使用引气型外加剂时, 可取为 1。10、混凝土试验成果及分析(见表 12、表 13、表 14)表 12 混凝土试验成果表抗压强度(MPa)序号水胶比粉煤灰掺量（% ）砂率 (%)用水量 (kg)水泥(kg)粉煤灰(kg)天然砂(kg)碎石520mm (kg)碎石2040mm (kg)减水剂（kg）引气剂（kg）坍落度(mm)含气量（） 7 天 28 天1 0.48 20 43 169 282 70 772 510 511 3.52 0.021 180 3.9 19.8 29.32 0.43 20 42 169 314
25、79 737 508 509 3.93 0.024 175 3.8 24.9 35.73 0.38 20 41 169 356 89 700 502 503 4.45 0.027 180 4.0 30.2 40.34 0.33 20 40 169 410 102 658 492 493 5.12 0.031 160 3.6 34.5 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 水胶比 粉煤灰掺量（% ） 混凝土抗渗等级 混凝土设计 抗渗等级1 0.48 20 P8 P82 0.43 20 P8 P83 0.3
26、8 20 P8 P84 0.33 20 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 水胶比粉煤灰掺量（%）冻融 次数标准要求 冻融后状态葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室13相对动弹模量（%）质量损失（% ）相对动弹模量（%）质量损失（% ）1 0.38 20 100 60.0 5.0 93.4 0.3根据混凝土抗冻试验结果，抗冻等级满足 F100 等级要求；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
27、，28d 强度与胶水比关系曲线见图 1。图 1混 凝 土 28d强 度 与 胶 水 比 关 系 曲 线 图 y = 22.134x - 16.678R2 = 0.9891253035404550552.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 3.00 3.10胶 水 比28d强度（MPa）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 0.3811、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
28、。表 16 混凝土校正系数葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室14序号 水胶比 砼表观密度计算值 （kgm 3） 砼表观密度实测值 （kgm 3） 校正系数1 0.48 2318 2340 1.0102 0.43 2320 2350 1.0133 0.38 2323 2360 1.0164 0.33 2329 2370 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1m3 混凝土材料用量（kgm 3）混凝土设计 强度等级 级配坍落度(mm)水胶比砂率 (%)粉煤灰
29、掺量(%)水 水泥 粉煤 灰 天然 砂碎石 520mm碎石 2040mm减水剂 引气剂C30P8F100 二1601800.38 41 20 169 356 89 700 502 503 4.45 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 160180mm 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
30、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。葛洲坝集团试验检测有限公司南水北调中线总干渠叶县段工程施工 3 标工地试验室155、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23kg/m 3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：3560.52% 891.42%0.24.453.47%+0.0270.39%2.26(kg/m 3)。
