C40混凝土配合比设计说明
一、设计要素 1. 设计依据：
《铁路混凝土结构耐久性设计规范》 TB 10005-2010 《铁路混凝土工程施工质量验收标准》 TB 10424-2010 《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ 55-2011 《普通混凝土力学性能试验方法标准》 GB/T 50081-2002 《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》 GB/T 50080-2002 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》 GB/T 50082-2009 《铁路混凝土》 TB/T 3275-2011；图纸及相关设计规范 2. 设计技术指标及要求
1) 设计强度等级C40
2) 设计所处环境等级为：L1、Y2、H1、Y1，设计年限：100年； 3) 设计坍落度160～200mm
4) 最大水胶比和最小胶凝材料用量分别为：0.45，320kg/m 5) 56d电通量 ：〈1200C
6) 56d氯离子扩散系数：DRCM≤7×10m/S； 7) 混凝土含气量：≥4.0%；
8) 56d抗硫酸盐结晶破坏等级：≥KS150； 9) 56d抗蚀系数：≥0.80； 10) 56d气泡间距系数（μm）<300 3. 原材料使用情况：
水泥： 天瑞集团许昌水泥有限公司 低碱P．O42.5； 砂： 信阳罗山县河砂、中砂
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3
碎石：河南皓龙、由（5～16mm、16～25mm）按60%：40%掺配5～25mm连续级配碎石； 粉煤灰：许昌龙岗发电有限责任公司F类粉煤灰（掺量：20%）；
减水剂：四川银凯聚羧酸高性能减水剂（掺量为胶凝材料总质量的1.0%）；
引气剂：四川银凯引气剂（掺量为减水剂质量的1.0%，为便于现场施工拌合计量方便，其掺量可以按《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010条文说明6.2.6条执行）；
水： 地下水；
4. 拟用工程部位：承台、墩台身、底座板、道床板、桥涵附属。
二、配合比设计过程
1) 参照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011和《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB 10424-2010的设计方法，确定基准配合比见表1：
表1 C40混凝土配合比 单位：kg/m
粗集料 水泥 粉煤灰 细集料 5-16mm 16-25mm 324 81 7 628 418
2) 通过对基准配合比的水胶比增、减0.02进行计算，得出相应配合比见表2
表2 调整水胶比后C40混凝土配合比 单位：kg/m
编号 1 2 水胶比W/B 0.35 0.37 泥 343 324 水煤灰 86 81 粉细集料 粗集料 水 5-16mm 16-25mm 779 7 619 628 414 418 150 150 4.29 4.00 0.0429 0.0400 基准 减水剂 引气剂 备注 3
3
水 减水剂 引气剂 W/B 150 4.05 0.0405 0.37 2 / 7
3 0.39 308 77 798 634 423 150 3.85 0.0385 在表2的基础上进行混凝土拌合物性能试验，用水量根据坍落度在160～200mm之间进行调整。经过试拌，相应混凝土配合比的拌合物工作性能见表3。
表3 C40混凝土拌合物工作性能
坍落扩展度（mm） 初始 60min后 含气量（%） 凝结时间（min） 初凝 终凝 无泌水 无泌水 少量 粘聚性 保水性 编号 水胶比W/B 坍落度（mm） 表观密度（kg/m） 3初始 60min后 1 0.36 2390 200 185 500 480 4.7 435 670 良好 2 0.38 2390 200 190 505 480 4.6 425 672 良好 3 0.40 2380 190 180 490 475 4.4 416 668 一般 三、混凝土力学性能
根据混凝土拌合物性能试验结果，初步选定的混凝土配合比拌合物性能满足设计及规范要求。按上述配合比成型力学及耐久性能试件，试验结果见表4。
表4 C40混凝土力学性能试验结果
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3天设计强度等级 试配强度（MPa） 水胶比（W/B） 强度（MPa） 0.36 C40 48.2 0.38 0.40 24.5 22.5 20.2
四、初步选定理论配合比
7天强度（MPa） 35.0 32.6 31.7 49.9 47.7 45.2 28天强度（MPa） 56天强度（MPa） 根据上述三组混凝土配合比的工作性能及力学性能对比，进行综合分析，初步选定配合比编号2为理论配比见表5。继续进行下步的耐久性能试验和原材料化学指标验证。
表5 C40混凝土配合比 单位：kg/m
编号 水泥 324 2 1 0.25 2.44 3.23
五、混凝土总碱含量、氯离子总含量、三氧化硫含量计算及耐久性各项指标 1) 混凝土总碱含量计算：
混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺合料、减水剂及水的碱含量之和。其中，矿物掺合料的碱含量以其所含可溶性减量计算。粉煤灰的可溶性碱量取粉煤灰总碱量的1/6。混凝土中的最大碱含量为3.0kg/m。该配合比混凝土总碱量计算结果见表6：
表6 混凝土总碱量含量计算结果
配合比（kg/m） 33
3
粉煤灰 细集料 粗集料 81 7 1046 水 150 0.46 减水剂 4.05 0.012 引气剂 0.0405 W/B 0.37 0.00012 水泥 粉煤灰 324 81 减水剂 4.05 水 150 4 / 7
单项材料碱含量（%） 0.59 0.81 0.109 2.45 0.099 2.31 0.1266 0.190 单项材料在单方混凝土中的碱含量（kg） 1.912 混凝土中的总碱含量（kg/m） 2) 混凝土氯离子总含量计算：
3钢筋混凝土中氯离子总含量包括水泥、矿物掺和料、骨料、水和减水剂的氯离子含量之和，其含量不应超过胶凝材料总量的0.10%。该配合比混凝土中氯离子总含量计算结果见表
7。
表7 混凝土氯离子总含量试验结果
细骨料 名称 水泥 粉煤灰 粗骨料 减水剂 水 配合比（kg/m） 单项材料氯离子含量（%） 3324 81 7 1046 0.0 0.0 0.00 0.0 0.205 0.050 4.05 0.242 0.010 150 0.0560 0.084 0.030 0.017 单项材料在单方混凝土中的氯离子含量（kg） 0.097 0.014 混凝土中氯离子含量（kg/m） 占胶凝材料总量的百分数（%） 3) 混凝土中三氧化硫含量计算：
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3混凝土中三氧化硫总含量包括水泥、矿物掺合料、水、减水剂的所含三氧化硫含量之和，其含量不应超过胶凝材料总量的4.0%，该配合比混凝土中三氧化硫总含量计算结果见表8。
表8 混凝土SO3总含量试验结果 配合比（kg/m） 单项材料SO3含量（kg） 单项材料在单方混凝土中的SO3含量（kg） 混凝土中的SO3含量（kg） 占胶凝材料（%） 4) 混凝土配合比编号2的各项耐久性指标见表9
表9 混凝土配合比耐久指标
实测结果（28d） 942 实测结果（56d） 3水泥 324 1.120 3.629 粉煤灰 81 0.40 0.324 减水剂 4.05 0.86 0.035 水 150 0.029 0.044 4.032 0.996 试验项目 龄期（d） 标准规定值 电通量（C） 氯离子扩散系数DRCM（×10122－28、56 ＜1200 m/S） 28、56 28、56 28、56 ≤7 ≥0.80 ≤300 4.1 0.87 118 抗蚀系数 气泡间距系数（μm） 六、理论配合比确定
根据上述试验结果，进行综合分析该混凝土的工作性、经济型、强度及耐久性等各
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项指标能够满足设计和施工要求。选定配合比编号2作为理论配合比，理论配合比见表10。
表10 C40混凝土配合比 单位：kg/m
编号 水泥 324 2 1 0.25 2.44 3.23
0.46 0.012 0.00012 粉煤灰 81 细集料 7 粗集料 1046 水 150 3
减水剂 4.05 引气剂 0.0405 W/B 0.37 7 / 7
