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1、高性能混凝土配合比设计要点1. 混凝土结构耐久性的基本规定1.1 高性能混凝土结构耐久性设计应包括以下内容：1 混凝土结构及构件的设计使用年限。2 混凝土结构的环境类别及环境作用等级。3 混凝土结构用材料的性能及耐久性指标要求。4 混凝土结构裂缝控制措施。5 混凝土结构构造措施。6 严重腐蚀环境下对混凝土结构采取的防腐蚀强化措施。7 在设计使用年限内对混凝土结构采取的跟踪检查与维修要求。1.2 混凝土结构的使用年限级别可根据设计使用年限按表 1.2 进行划分。表 1.2 混凝土结构的使用年限使用年限 设计使用年限一 100 年二 60 年三 30 年2. 环 境2.1 一 般 规 定2.1.1
2、 混凝土结构耐久性设计前，应对所建线路沿线气候、水质、土质等环境条件进行勘察或调查，确定混凝土结构所处的环境类别及作用等级。2.1.2 混凝土结构处于多种环境共同作用情况下，应对结构所处的不同环境作用分别进行确定，所采取的耐久性技术措施应同时满足每种环境作用的要求。2.1.3 同一混凝土结构的不同部位所处的环境作用不同时，应根据具体情况对不同部位所处的环境类别及作用等级分别经行确定，并采取相应的耐久性技术措施。2.2 类 别2.2.1 混凝土结构所处的常见环境类别按其对混凝土材料和钢筋的腐蚀机理分为 6 类，并按表 2.2.1 确定。表 2.2.1 环 境 类 别环境类别 腐蚀机理碳化环境 保
3、护层混凝土碳化导致钢筋锈蚀氯盐环境 氯盐渗入混凝土内部导致钢筋锈蚀化学侵蚀环境 硫酸盐等化学物质与水泥水化产物发生化学反应导致混凝土损伤盐类结晶破坏环境 硫酸盐等化学物质在混凝土孔中结晶膨胀导致混凝土损伤冻融破坏环境 反复冻融作用导致混凝土损伤磨蚀环境 风沙、河水、泥砂或流冰在混凝土表面高速流动导致混凝土表面损伤2.3 作 用 等 级2.3.1 碳化环境的作用等级应按表 2.3.1 确定。表 2.3.1 碳化环境的作用等级环境作用等级 环境条件年平均相对湿度500 mg/L 且5000 mg/L，并有干湿交替L2土中氯离子浓度750 mg/kg 且750 mg/kg，并有干湿交替海水潮汐区或浪
4、溅区（南方炎热地区）盐渍地区露出地表的毛细吸附区水中氯离子浓度5000 mg/L，并有干湿交替L3土中氯离子浓度7500 mg/kg，并有干湿交替注：1 氯离子浓度的测定方法应符合交通部现行的水质和岩土分析规程的相关规定。2 炎热地区是指年平均气温高于 20的地区。2.3.3 化学侵蚀环境的作用等级应按表 2.3.3 确定。表 1.2.1-3 化学侵蚀环境的作用等级环境条件环境作用等级水中SO42（mg/L）强透水性土中SO42-（水溶值mg/kg）弱透水性土中SO42-（水溶值mg/kg）酸性水(pH 值)水中侵蚀性CO2（mg/ L）水中Mg2+（mg/ L）H12001000300150
5、0150060006.55.515403001000H210004000150060006000150004010010003000H340001000060001500015000100 3000H410000200001500030000 注：1 强透水性土是指碎石土和砂土，弱透水性土是指粉土和粘性土。2 当混凝土结构处于高硫酸盐含量（水中 SO42-含量大于 20000 mg/L、土中 SO42-含量大于30000mg/kg）的环境时，其耐久性技术措施应进行专门研究和论证。3 当环境中存在酸雨时，按酸性水侵蚀考虑，但相应作用等级可降一级。4 水和土中侵蚀性离子浓度的测定方法应符合交通部现
6、行的水质和岩土分析规程的相关规定。2.3.4 盐类结晶破坏环境的作用等级应按表 2.3.4 确定。表 2.3.4 盐类结晶破坏环境的作用等级环境条件环境作用等级水中 SO42-（mg/L） 土中 SO42-（水溶值 mg/kg）Y1 200, 500 300, 750Y2 500, 2000 750, 3000Y3 2000, 5000 3000, 7500Y4 5000, 10000 7500, 15000注：1 对于盐渍土地区的混凝土结构，埋入土中的混凝土按遭受化学侵蚀环境作用考虑；当大气环境多风干燥时，露出地表的毛细吸附区内的混凝土按遭受盐类结晶破坏环境作用考虑。2 对于一面接触含盐环境
7、水（或土）而另一面临空且处于大气干燥或多风环境中的薄壁混凝土结构（如隧道衬砌） ，接触含盐环境水（或土）的混凝土按遭受化学侵蚀环境作用考虑，临空面的混凝土按遭受盐类结晶破坏环境作用考虑。3 当混凝土结构哦处于高硫酸盐含量（环境水中 SO42-含量大于 10000 mg/L 或环境土中 SO42-含量大于 15000 mg/kg）的地区，其耐久性技术措施应进行专门研究和论证。4 水盒土中硫酸盐离子浓度的测定方法应符合交通部现行的水质和岩土分析规程的相关规定。2.3.5 冻融破坏环境的作用等级应按表 2.3.5 确定。表 2.3.5 冻融破坏环境的作用等级环境作用等级 环境条件特征D1 微冻条件，
8、且混凝土频繁接触水微冻条件，且混凝土处于水位变动区严寒和寒冷条件，且混凝土频繁接触水D2微冻条件，且混凝土频繁接触含氯盐水体严寒和寒冷条件，且混凝土处于水位变动区微冻条件，且混凝土处于含氯盐水体的水位变动区D3严寒和寒冷条件，且混凝土频繁接触含氯盐水体D4 严寒和寒冷条件，且混凝土处于含氯盐水体的水位变动区注：1 严寒地区、寒冷地区和微冻地区是根据最冷月的平均气温划分的。严寒地区、寒冷地区和微冻地区最冷月的平均气温 t 分别为：t-8, -81000 kg/m 3 的河道M3西北戈壁荒漠区洪水期间夹杂大量粗颗粒砂石的河道2.3.6 环境作用等级为 L3、H4、Y4、D4 和 M3 级的环境为严
9、重腐蚀环境。3 配 合 比3.1.1 不同强度等级混凝土的胶凝材料用量宜满足表 3.1.1 的要求表 3.1.1 混凝土的胶凝材料最大用量限值（kg/m 3）成型方式混凝土强度等级振动成型 自密实成型C50 500 /3.1.2 不同环境下混凝土中矿物掺和料的掺量宜满足表 3.1.2 的要求。表 3.1.2 不同环境下混凝土中矿物掺和料掺量范围（%）水胶比环境类别 矿物掺和料种类0.40 0.40粉煤灰 40 30碳化环境磨细矿渣粉 50 40粉煤灰 3050 2040氯盐环境磨细矿渣粉 4060 3050续表 3.1.2水胶比环境类别 矿物掺和料种类0.40 0.40粉煤灰 3050 204
10、0化学侵蚀环境磨细矿渣粉 4060 3050粉煤灰 40 30盐类结晶破坏环境磨细矿渣粉 50 40粉煤灰 30 20冻融破坏环境磨细矿渣粉 40 30粉煤灰 30 20磨蚀环境磨细矿渣粉 40 30注：1 本表规定的产量是指单掺一种矿物掺和料时的适宜产量范围。当采用多种矿物掺和料复合掺用时，不同矿物掺和料的掺量可参考本表并经过试验确定。2 本表规定的矿物掺和料的掺量范围仅限于使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥的混凝土。3 对于预应力混凝土结构，粉煤灰的掺量不宜超过 30%。4 严重氯盐环境与化学侵蚀环境下，粉煤灰掺量应大于 30%，或磨细矿渣粉的掺量大于 50%。3.1.3 不同环境下，混凝土的
11、含气量应满足表 3.1.3 的要求。表 3.1.3 混凝土含气量最低限值要求冻融破坏环境 盐类结晶破坏环境环境条件D1 D2、D3 D4 Y1、Y2、Y3、Y4其他环境含气量（%） 4.0 5.0 6.0 4.0 2.0注：1 冻融破坏环境和盐类结晶破坏环境下，除新拌混凝土的含气量应满足本表规定外，硬化混凝土的气泡间距系数应小于 300m。气泡间距系数按照直线导线法检测。2 本标准环境条件下，梁板混凝土的含气量应为 2.0%4.0%。3.1.4 碳化环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混凝土配合比参数应满足表 3.1.4 的要求，素混凝土结构的混凝土的最大水胶比不应超过 0.60，最
12、小胶凝材料用量不应低于 260 kg/m3。表 3.1.4 碳化环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混凝土配合比参数限值100 年 60 年 30 年环境作用等级最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）T1 0.55 280 0.60 260 0.60 260T2 0.50 300 0.55 280 0.55 280T3 0.45 320 0.50 300 0.50 3003.1.5 氯盐环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混凝土配合比参数应满足表 3.1.5 的要求，素混凝土结构的混凝土
13、的最大水胶比不应超过 0.55，最小胶凝材料用量不应低于 280 kg/m3。表 3.1.5 氯盐环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混凝土配合比参数限值100 年 60 年 30 年环境作用等级最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）L1 0.45 320 0.50 300 0.50 300L2 0.40 340 0.45 320 0.45 320L3 0.36 360 0.40 340 0.40 3403.1.6 化学侵蚀环境下，混凝土的配合比参数应满足表 3.1.6 的要求。表 3.1.6 化
14、学侵蚀环境下混凝土配合比参数限值100 年 60 年 30 年环境作用等级最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）H1 0.50 300 0.55 280 0.55 280H2 0.45 320 0.50 300 0.50 300H3 0.40 340 0.45 320 0.45 320H4 0.36 360 0.40 340 0.40 3403.1.7 盐类结晶破坏环境下，混凝土的配合比参数应满足表 3.1.7 的要求。表 3.1.7 盐类结晶破坏环境下混凝土配合比参数限值100 年 60 年 30 年环境
15、作用等级最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）Y1 0.50 300 0.55 280 0.55 280Y2 0.45 320 0.50 300 0.50 300Y3 0.40 340 0.45 320 0.45 320Y4 0.36 360 0.40 340 0.40 3403.1.8 冻融破坏环境下，混凝土的配合比参数应满足表 3.1.7 的要求。表 3.1.8 冻融破坏环境下混凝土配合比参数限值100 年 60 年 30 年环境作用等级最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用
16、量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）Y1 0.50 300 0.55 280 0.55 280Y2 0.45 320 0.50 300 0.50 300Y3 0.40 340 0.45 320 0.45 320Y4 0.36 360 0.40 340 0.40 3403.1.9 磨蚀环境下，混凝土的配合比参数应满足表 3.1.7 的要求。表 3.1.9 磨蚀环境下混凝土配合比参数限值100 年 60 年 30 年环境作用等级最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）最大水胶比最小胶凝材料用量（kg/m 3）M1 0.50 300 0.55 280 0.
