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1、谢 永 江铁道科学研究院京沪高速铁路高性能混凝土的若干问题一、 范围 二、 引用标准 三、 术语 四、 基本规定 五、 技术要求 混凝土原材料品质指标 混凝土拌和物性能 混凝土力学性能 混凝土耐久性能 六、 高性能混凝土试验方法 七、 高性能混凝土施工控制要点 八、 高性能混凝土应用实例主要内容一、高性能混凝土的特点据统计：在正常工作条件下，混凝土与预应据统计：在正常工作条件下，混凝土与预应 力混凝土结构桥梁从建成到拆除重建的周期力混凝土结构桥梁从建成到拆除重建的周期 为为40404545年年 高性能混凝土本质上与普通混凝土没有很大差别 使用的原材料仍然为水泥、砂、石、外加剂 生产工艺过程在宏
2、观上与普通混凝土一致 掺加大量活性混合材和专用复合外加剂，养护要求高 对施工单位的管理水平要求高 许多对普通混凝土不敏感的因素变得敏感了混凝土的发展二、京沪高速铁路高性能混凝土 应用范围1.0.1本技术条件适用于京沪高速铁路预应 力混凝土梁以及桥梁基础、墩台、承台、涵 洞等混凝土结构。1.0.2本技术条件适用的环境类别及其条件特 征列于表1.0.2。1.0.3当混凝土结构所处环境类别和条件特征 不符合表1.0.2的规定，或当结构处于多种类 别环境同时作用时，应参照有关标准另行设 计。环境类别环境条件特征一般室外环境一般地区的露天环境、水位变动的环境、饱水环境一般冻融环境寒冷和微冻地区的露天环境
3、、水位变动的环境、饱水环境硫酸盐侵蚀环境石膏地层，水质pH值为7.08.0时，水中SO42-2000mg/L含盐地层，水质pH值为7.59.0时，水中SO42-4000mg/L强透水土层，土中SO42-6000mg/kg弱透水土层，土中SO42-15000mg/kg镁盐侵蚀环境水质pH值为8.010.0时，水中Mg2+7500mg/L氯盐环境干湿交替，水中Cl-5000mg/L长期泡水，水中Cl-20000mg/L潮湿土，土中Cl-7500mg/kg表1.0.2 适用环境条件特征 1.0.1本技术条件适用于京沪高速铁路预应 力混凝土梁以及桥梁基础、墩台、承台、涵 洞等混凝土结构。1.0.2本技
4、术条件适用的环境类别及其条件特 征列于表1.0.2。1.0.3当混凝土结构所处环境类别和条件特征 不符合表1.0.2的规定，或当结构处于多种类 别环境同时作用时，应参照有关标准另行设 计。三、引用标准1 原材料标准GB/T1761996 水泥化学分析方法GB1751999 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥JGJ5292 普通混凝土用砂质量标准及检验方法JGJ5392 普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法GB/T187362002 高强高性能混凝土用矿物外加剂GB159691 用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T180462000 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉JGJ6389 混凝土拌合用水标准
5、GB80761997 混凝土外加剂JC4732001 混凝土泵送剂 2 试验方法标准GB/T80772000 混凝土外加剂匀质性试验方法GBJ8285 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法GB/T500802002 普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T500812002 普通混凝土力学性能试验方法标准GB242081 水泥抗硫酸盐侵蚀快速试验方法GB74965 水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法ASTM C120297 混凝土Cl-渗透电量快速测定方法TB/T2922.11998 铁路混凝土骨料碱活性试验方法 岩相法TB/T2922.31998 铁路混凝土骨料碱活性试验方法 砂浆棒法TB/T2922
6、.41998 铁路混凝土骨料碱活性试验方法 岩石柱法TB/T2922.52002 铁路混凝土骨料碱活性试验方法 快速砂浆棒法TB/T2298.21991 混凝土强度后装拔出试验方法 3 技术条件与试验规程TB/T30542002 铁路混凝土工程预防碱骨料反应技术条件CECS0288 钻芯法检测混凝土强度技术规程JGJ/T232001 回弹法检测混凝土抗压强度技术规程DL/T51502001 水工混凝土试验规程JGJ/T1095 混凝土泵送施工技术规程四、术语3.0.1环境作用 能引起结构材料性能劣化或腐蚀的环境因素如温度、湿度及各种有害物质等施加于结构上的作用。3.0.2腐蚀 材料与环境因素发
7、生物理、化学、电化学作用过程中性能损伤与破坏。3.0.3结构耐久性 结构及其部件在可能引起材料性能劣化的各种因素作用下长期维持其应有功能的能力。3.0.4水泥碱含量 水泥中等当量氧化钠氧化钠和0.658倍氧化钾的质量百分含量之和)的含量，以质量百分率表示。3.0.5胶凝材料 用于配制混凝土的硅酸盐水泥与矿物掺和料的总称。矿物掺和料在混凝土配比中的用量，通常以其占胶凝材料总量的百分比（重量比）表示。3.0.6水胶比 混凝土的用水量与胶凝材料总量之比（重量比）。3.0.7矿物掺和料 在混凝土搅拌过程中加入的用于改善新拌和硬化混凝土性能（特别是混凝土耐久性）、具有一定细度与活性的某些矿物类产品，如粉
8、煤灰、磨细矿渣粉等，可以单一使用或复合使用。3.0.8专用复合外加剂 对水泥分散能力强、适应性好、减水率高、坍落度损失小、能明显改善和提高混凝土耐久性能、专用于京沪高速铁路高性能混凝土的复合型外加剂。3.0.9高性能混凝土 以耐久性为基本要求，在采用常规材料和工艺制造的水泥基混凝土中掺入一定量的矿物掺和料和专用复合外加剂，取用较低的水胶比和较少的水泥用量，并在施工时采取严格的质量控制措施制备的满足要求的力学性能并具有较高的耐久性能和良好的工作性能的混凝土。3.0.10混凝土含气量 混凝土中掺入专用复合外加剂后形成的大量微细气泡与混凝土的体积比。这些气泡相邻边缘之间的距离的平均值称为气泡间距系数
9、。五、基本规定4.0.1在进行混凝土结构(包括构件)设计时，应同时进行混凝土结构的耐久性设计。混凝土结构耐久性设计应包括如下主要内容：1、结构的使用环境及其环境对结构腐蚀性的调查与说明；2、结构的整体设计使用年限和结构各个部件(如桥梁的基础、墩台、梁、桥面板、桥面防水层、伸缩缝、栏杆、电缆槽等)的使用年限明细表；结构使用期限内需要更换或修理的部件名称及其预期的修补或更换期限；3、混凝土施工质量控制与质量保证的有关规定与要求；4、结构在使用过程中进行正常维修和对某些部件进行更换的具体内容与要求；5、特殊或严重腐蚀性环境作用下对结构采取的外部辅助防护措施；6、在设计年限内对结构进行期检测、监测和评
10、估的具体要求。4.0.2混凝土结构耐久性设计应遵循以下原则：1、选用低水化热、低C3A含量、低碱含量的水泥以及低碱活性骨料、低碱外加剂等原材料，大体积混凝土宜采用C2S含量相对较高的水泥。尽量选用球形粒形、级配优越、吸水率低、空隙率小的粗骨料。适当降低混凝土的水胶比并在混凝土中掺入足量的掺和料和专用复合外加剂。2、增加钢筋的混凝土保护层厚度。钢筋（主筋、箍筋和分布筋）的混凝土保护层厚度一般不应小于保护层设计最小厚度与保护层厚度施工负允差之和。 3、采取必要的结构构造措施和防、排水措施将暴露于大气和与水、土介质接触的混凝土结构物外 形设计成简洁流畅、暴露表面积小和棱角较少、表面形状有 利于排水和
11、通风、将水平表面做成斜面，避免水汽在混凝土 表面积聚。设置专门的排水管道排除结构表面积水，不得将水直 接排在混凝土表面上。尽量将结构的施工缝和连接缝位置避开可能遭受最不 利局部腐蚀性环境作用的部位。 4、混凝土的设计强度等级不得低于C30。5、设置用于检测、维修和构件替换的方便通道， 并在 结构表面预留用于临时安装检测、维修机具的必要空间或预 留埋设件。6、充分考虑工程业主和运营管理单位对结构采取补救措 施的可能性。4.0.3桥涵结构用混凝土应尽量选用非碱活性骨料。因条件所 限不得不采用碱硅酸反应活性骨料时，除应控制骨料的快 速砂浆棒膨胀率不超过0.20%外，混凝土的总碱含量应满足 TB/T3
12、0542002的要求。严禁使用碱碳酸盐反应活性骨料。4.0.4桥涵结构用混凝土除应满足本技术条件规定的要求外，还应符合现行国家标准和部颁标准的其它有关规定。六、技术要求高性能混凝土原材料 水泥强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥比表面积不宜超过350m2/kg游离氧化钙含量不应超过1.5%。不论骨料是否具有碱活性，水泥的碱含量不应超过0.60%。水泥熟料中C3A的含量不宜超过8%。配筋混凝土所用水泥的Cl-含量不宜超过水泥重的0.20%（钢筋 混凝土）和0.10%（预应力混凝土）。高性能混凝土原材料 细骨料的主要品质指标序 号项 目指 标C30C45C5015mm筛的累计筛余量
13、，%0520.63mm筛的累计筛余量，%407030.16mm 筛的累计筛余量，%951004细度模数2.63.25含泥量（按质量计），%2.01.56吸水率（按质量计），%2.07坚固性，%858碱活性*，%0.10高性能混凝土原材料 粗骨料最大公称粒径应不大于31.5mm，且不宜超过钢筋保护层厚度 的23，不得超过钢筋最小间距的34。配制C50及以上预应力混凝土时，粗骨料最大公称粒径应不大 于25mm。 粗骨料应采用二级配石。当最大粒径为31.5mm时，510 mm粒级部分不宜少于25%；当最大粒径为25mm时，510 mm 粒级部分不宜少于40%。 高性能混凝土原材料 序 号项 目指 标
14、C30C45C501含泥量（按质量计），%1.00.52泥块含量（按质量计），%0.250.103吸水率（按质量计），%2.04空隙率，%405针片状颗粒含量（按质量计），%856坚固性，%857压碎指标，%12108岩石抗压强度与混凝土抗压强度比1.52.09碱活性*，%0.10粗骨料的主要品质指标高性能混凝土原材料 粉煤灰的主要品质指标混凝 土 强度 等级细度（ 0.045mm方孔 筛筛余），%Cl- %需水 量比 %烧失 量 %含水 率 %SO3含 量 %活性指数， %7d28dC50150. 02105 3136065C5012957075高性能混凝土原材料 磨细矿渣粉的主要品质指标密
15、度 g/cm3 Cl- % SO3 % MgO % 烧失量 % 比表 面积 m2/kg 含水率 % 流动度 比 % 活性指数，% 7d28d2.80.024141.0400 5001.0957595高性能混凝土原材料 专用复合外加剂专用复合外加剂应具有减水率高、坍落度损失小、适量引气、能 细化混凝土孔结构以及能明显改善或提高混凝土耐久性等性能。专用复合外加剂必须经省、部级鉴定或评审，并经铁道部产品质 量监督检验中心按本技术条件要求检验合格。专用复合外加剂对水泥应有良好的适应性（在相同掺量下，水泥 净浆流动度大、不泌水、不板结，且净浆流动度经时损失小）。 高性能混凝土拌和物性能 由各种原材料（如水泥、矿物掺和料、骨料、专用复合外加剂和 拌合水等）带入混凝土拌合物中的总碱量不应超过3.0kg/m3。当使用环境中无氯盐侵害时，由各种原材料引入配筋混凝土拌合 物中的Cl-总量应不超过胶凝材料总重的0.20%（钢筋混凝土）和 0.10%（预应力混凝土）。当使用环境中存在氯盐侵害时，由各种原材料引入配筋混凝土拌 合物中的Cl-总量应不超过胶凝材料总重的0.10%（钢筋混凝土）和 0.06%（预应力混凝土）。高性能混凝土拌和物性能 序 号结构名称施工方法养护方法入模温度坍落度入模含气 量泌水 率1基础导管法自然养护530180220mm5.0
