客运专线铁路混凝土配合比设计作业指导书

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1 计算法
砂率的计算公式如下：
βs=k PgρS/（ρg+ PgρS）
式中：
Pg--粗集料空隙率；
ρg--粗集料堆积密度（kg/m3）；
ρs--细集料堆积密度（kg/m3）；
k--砂浆拨开系数。机械振捣时k=1.1-1.2，人工捣实时k=1.2-1.4。
另外，有人对上述计算公式进行了简化，其简化公式为
βs=βs0+βse+βsr+β=30+(100 Pg－37)/2+16(ρs－ρg)+β
其中：βs0--为一常数，是特定条件下的砂率值；
βse=（100 Pg－37）/2，描述在一定条件下砂率和石子空隙率的直线函数关系，它表明石子空隙率越大，砂率越大。
βsr=16（ρs－ρg），描述在一定条件下砂率与砂石堆积密度之差的直线函数关系，它表明砂子堆积密度比石子的越大，砂率就越大。
β=∑βi，βi的取值如下：
a 单位水泥用量在200-480kg/m3时，β1=（300-C）/30；
b 采用中砂β2=0，采用粗砂β2=3，采用细砂β2=-3；
c 机械振捣β3=0，人工捣固β3=4，
d 坍落度为10-80mm时，β4=0，其他情况可根据经验确定。
2 查

www.gong66.com表法
当无历史资料参考时，混凝土砂率的确定可参照下表选用。
混凝土的砂率（%）
水灰比 卵石最大粒径（mm） 碎石最大粒径（mm）
 10 20 40 10 20 40
0.40 26-32 25-31 24-30 30-35 29-34 27-32
0.50 30-35 29-34 28-33 33-38 32-37 30-35
0.60 33-38 32-37 31-36 36-41 35-40 33-38
0.70 36-41 35-40 34-39 39-44 38-43 36-41
注：（1）本表系坍落度为10-60mm的混凝土的砂率，坍落度大于60mm的混凝土砂率，可经试验确定，也可在上表的基础上，按坍落度增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整，坍落度小于10mm的混凝土，砂率应经试验确定；
（2）本表系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率；
（3）只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；
（4）对薄壁构件，砂率取偏大值。
选取的砂率值经试配，如所得到的混凝土粘聚性及保水性均良好且坍落度也能达到要求，则此选定的砂率值就可定为合适，否则，应根据试配结果予以适当调整。
3 试验法
需要比较精确地确定合理砂率的范围或需要了解砂率变化对混凝土拌合物性能的影响时，应通过试验法确定合理砂率。其步骤如下：
（1）至少拌制五组不同砂率的混凝土拌合物，它们的用水量和水泥用量均相同，唯砂率值以每组相差-3%的间隔变动。
（2）测定每组拌合物的坍落度并同时检验其粘聚性和保水性。
（3）用坐标纸作坍落度-砂率关系图，如图上有极大值，则极大值所对应的砂率即为合理砂率。如因粘聚性不好而得不出极大值，则合理砂率应为粘聚性和保水性保持良好而坍落度最大时的砂率值。
5.2.2.6集料用量
集料用量的确定在《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000标准中规定可用重量法和体积法确定。
1 重量法
mc0+ms0+mg0+mw0=mcp
βs= ms0/(ms0+mg0)×100%
式中：
mc0、ms0、mg0、mw0--分别为每立方米混凝土中水泥、砂、石、水的用量（kg）；
mcp--每立方米混凝土拌合物的假定质量(kg)，其值可根据本单位积累的试验资料确定，如缺乏资料，可根据集料的表观密度、粒径及混凝土强度等级在2350-2450kg的范围内选定。
βs--砂率（%）。
2 体积法
mc0/ρc+ms0/ρs+mg0/ρg+mw0/ρw+0.01a=1
βs= ms0/(ms0+mg0)×100%
式中：
mc0、ms0、mg0、mw0--分别为每立方米混凝土中水泥、砂、石、水的用量（kg）；
ρc、ρs、ρg、ρw--分别为水泥、砂、石、水的视密度(kg/m3)；
a--混凝土含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1；
βs--砂率(%)。
5.2.2.7 掺合料的用量及对水泥、砂用量的调整
矿渣粉的掺量一般采用等量取代法，水泥用量取计算值扣除矿渣粉掺入量即可。
粉煤灰的掺入按等稠度、等强度等级、同强度保证率、同标准差及离差系数为原则，采用超量取代法进行设计。所谓超量取代法即是为达到粉煤灰混凝土与基准混凝土等强度的目的，粉煤灰的掺入量超过其取代的水泥量，其掺入量等于取代水泥质量乘以粉煤灰超量系数。参照《粉煤灰混凝土应用技术规范》GBJ146-1990标准和《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ28-86标准的规定，超量系数可按下表选用。
粉煤灰超量系数
粉煤灰等级 超量系数
 GBJ146-90 JGJ28-86
Ⅰ 1.1-1.4 1.0-1.4
Ⅱ 1.3-1.7 1.2-1.7
Ⅲ 1.5-2.0 1.5-2.0
粉煤灰取代水泥量的大小，不仅仅考虑对混凝土强度的影响，同时也考虑混凝土碱度的不同，混凝土碳化性能的不同而确定。
粉煤灰的掺入量可在以上计算得到的配合比基础上按以下步骤计算：
（1）选取粉煤灰取代水泥百分率βc。计算每立方米粉煤灰普通混凝土的水泥用量C，C=C0×(1-βc)；
（2）选取粉煤灰超量系数δc。计算每立方米混凝土的粉煤灰掺量F， F=δc×(C0-C)；
（3）计算每立方米粉煤灰混凝土中粉煤灰超出水泥的体积，扣除同体积的细骨料用量，S=S0-(C/ρc+F/ρf-C0/ρc)×ρS；
（4）石子用量、水用量取原混凝土配合比的用量。
5.2.3采用工程中实际使用的原材料和搅拌方法，通过适当调整混凝土外加剂用量或砂率，调配出坍落度、含气量、泌水率符合要求的混凝土配合比。试拌时，每盘混凝土的最小搅拌量应在15L以上。该配合比作为基准配合比。
5.2.4改变基准配合比的水胶比、胶凝材料用量、矿物掺合料掺量、外加剂掺量或砂率等参数，调配出拌合物性能与要求值基本接近的配合比3-5个。
5.2.5按要求对上述不同配合比混凝土制作力学性能和抗裂性能对比试件，养护至规定龄期时进行试验。其中，抗压强度试件每种配合比宜制作4组，标准养护至1d、3d、28d、56d时试压，试件的边长可选择150mm或100mm（强度等级C50及以上的混凝土试件边长应采用150mm）；抗裂性对比试验参照《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》附录C规定的方法试验。
5.2.6从上述配合比中优选出拌合物性能和抗裂性优良、抗压强度适宜的一个或多个配合比各成型一组或多组耐久性试件，养护至规定龄期时进行试验。
5.2.7根据上述不同配合比对应混凝土拌合物的性能、抗压强度、抗裂性以及耐久性能试验结果，按照工作性能优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则，从不同配合比中选择一个最适合的配合比作为理论配合比。
5.2.8采用工程实际使用的原材料拌合混凝土，测定混凝土的表观密度。根据实测拌合物的表观密度，求出校正系数，对理论配合比进行校正（即以理论配合比中每项材料用量乘以校正系数后获得的配合比作为混凝土配合比）。校正系数按下式计算：
校正系数=实测拌合物密度值/理论配合比拌合物密度值
5.2.9当混凝土的力学性能或耐久性能试验结果不满足设计或施工的要求时，则应重新选择原材料，按上述步骤重新试拌和调整混凝土配合比，直至满足要求为止。
5.2.10 当混凝土原材料、施工环境温度等发生较大变化时，应及时调整混凝土配合比。
6 混凝土配合比选定试

www.gong66.com验
《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》规定混凝土配合比选定试验的检测项目应符合下表的规定。其它试验项目根据配合比设计要求按相应试验方法标准进行。
混凝土配合比选定试验的检测项目
序号 检测项目 试验方法 
1 坍落度 《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》（GB/T50080） 必检
2 泌水率  
3 含气量  
4 抗裂性 《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》附录C 
5 抗压强度 《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081） 
6 电通量 《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》附录H 
7 弹性模量 《普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50081） 根据结构所处环境类别、设计要求等进行试验。
8 抗冻性 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ82） 
9 耐磨性 《水泥胶砂耐磨性试验方法》（JC/T421） 
10 抗渗性 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ82） 
6.1 试验前准备
6.1.1 试验室温度应控制在15-25℃。当需要模拟施工条件下所用的混凝土时，所用原材料的温度应与施工现场保持一致。

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