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1、中铁十一局京石铁路客运专线二公司项目经理部中心试验室中铁十一局京石铁路客运专线二公司项目经理部中心试验室高性能混凝土学习资料 2010-4-7 目 录第1部分 结构耐久性设计21 铁路混凝土结构耐久性设计的内容22 设计使用年限级别23 混凝土耐久性指标4第2部分 高性能混凝土原材料81 水泥82 矿物掺和料83 外加剂114 细骨料125 粗骨料136 拌合用水14第3部分 高性能混凝土的耐久性161 需考虑的因素162 配合比参数的选择163 测算与试拌204 配合比参数调整205 硬化混凝土参数测试206 主要试验方法介绍211 混凝土抗裂性对比试验212 混凝土电通量试验方法213 混
2、凝土抗冻性试验方法224 抗硫酸盐侵蚀试验方法235 矿物掺和料及外加剂抑制碱骨料反应有效性试验方法23第4部分 实体混凝土的质量要求及检查办法241 表面裂缝242 钢筋保护层厚度243 其他25第1部分 结构耐久性设计铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定（铁建设2005157号）1 铁路混凝土结构耐久性设计的内容铁路混凝土结构耐久性设计应包括以下内容：（1）结构及主要可更换部件的设计使用年限； （2）结构所处的环境类别及其作用等级； （3）结构耐久性要求的混凝土原材料品质、配合比参数限值以及耐久性指标要求； （4）结构耐久性要求的构造措施（包括钢筋的混凝土保护层厚度）； （5）与结构耐久性有关
3、的主要施工控制要求； （6）严重腐蚀环境条件下采取的附加防腐蚀措施； （7）与结构耐久性有关的跟踪检测要求； （8）与结构耐久性有关的养护维修要求。2 设计使用年限级别表1 设计使用年限级别设计使用年限级别设计使用年限一100年二60年三30年3、环境类别及作用等级（1） 碳化环境环境作用等级环境条件特征T1室内年平均相对湿度60%长期在水下（不包括海水）或土中T2室内年平均相对湿度60%室外环境T3水位变动区干湿交替表2 碳化环境(2)氯盐环境表3 氯盐环境环境作用等级环境条件特征L1长期在海水水下区离平均水位15m以上的海上大气区离涨潮岸线100m300m的陆上近海区L2离平均水位15m以
4、内的海上大气区离涨潮岸线100m以内的陆上近海区海水潮汐区或浪溅区（非炎热地区）L3海水潮汐区或浪溅区（南方炎热地区）盐渍土地区露出地表的毛细吸附区遭受氯盐冷冻液和氯盐化冰盐侵蚀部位（3）化学侵蚀环境表4 化学侵蚀环境化学侵蚀类型环境作用等级H1H2H3H4硫酸盐侵蚀环境水中硫酸盐含量mg/L200 6006003000300060006000强透水性环境土中硫酸盐含量mg/kg20003000300012000120002400024000弱透水性环境土中硫酸盐含量，mg/kg300012000120002400024000/盐类结晶侵蚀环境土中硫酸盐含量，mg/k/200030003000
5、1200012000酸性侵蚀环境水中pH值6.55.55.54.54.54.0/二氧化碳侵蚀环境水中侵蚀性CO2含量，mg/L154040100100/镁盐侵蚀环境水中Mg2+含量，mg/L3001000100030003000/（4）冻融破坏环境表5 冻融破坏环境环境作用等级环境条件特征D1微冻地区+频繁接触水D2微冻地区+水位变动区严寒和寒冷地区+频繁接触水微冻地区+氯盐环境+频繁接触水D3严寒和寒冷地区+水位变动区微冻地区+氯盐环境+水位变动区严寒和寒冷地区+氯盐环境+频繁接触水D4严寒和寒冷地区+氯盐环境+水位变动区注：严寒：t -8；寒冷：-8 t -3；微冻：-3t2.5（5）磨蚀
6、环境表6 磨蚀环境环境作用等级环境条件特征M1风蚀（有砂情况）风力等级7级，且年累计刮风时间大于90天M2风蚀（有砂情况）风力等级9级，且年累计刮风时间大于90天流冰冲刷被强烈流冰撞击、磨损、冲刷（冰层水位下0.5m冰层水位上1.0m）M3风蚀（有砂情况）风力等级11级，且年累计刮风时间大于90天泥砂冲刷被大量夹杂泥砂或物体磨损、冲刷3 混凝土耐久性指标（1） 混凝土的耐久性一般包括混凝土抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱骨料反应性等。混凝土的耐久性指标应根据结构的设计使用年限、所处的环境类别及作用等级等确定。 （2）混凝土耐久性的一般要求：A、混凝土的电通量应满足表7的规定：表7
7、混凝土的电通量的要求设计使用年限级别一(100年)二(60年)、三（30年)56d电通量（C）C3020002500C30C4515002000C5010001500B、混凝土的抗裂性应通对比试验；C、钢筋的混凝土保护层厚度应满足设计的规定。表8 普通钢筋的混凝土保护层最小厚度单位：mm结构类别设计使用年限碳化环境氯盐环境磨蚀环境冻融破坏环境化学侵蚀环境T1T2T3L1L2L3M1M2M3D1D2D3D4H1H2H3H4桥梁涵洞1003535454550603540453545506035455060隧道衬砌1003535404045553540455530404555路基支挡60202030
8、30405025253525304050253040501003030404045553035403040455530404555D、 混凝土的抗碱骨料反应性能应符合下列规定：（1）骨料的碱硅酸反应砂浆棒膨胀率或碱碳酸盐反应岩石柱膨胀率应小于0.10%；（2）当骨料的碱硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%0.20%时，混凝土的碱含量应满足要求；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%0.30%时，除了混凝土的碱含量应满足要求外，混凝土中还应掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂，并经试验证明抑制有效。表9 不同环境下砼的最大碱含量使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年）环境条件干燥环境(砼的最
9、大碱含量)3.53.53.5潮湿环境(砼的最大碱含量)3.03.03.0含碱环境(砼的最大碱含量)砼必须换用非碱活性骨料3.03.0（3）氯盐环境下混凝土的电通量 设计使用年限级别一(100年)二(60年)、三（30年)环境作用等级L1L2、L3L1L2、L3电通量（56d），C100080015001000表10 氯盐环境下混凝土的电通量（4）化学侵蚀环境下混凝土的电通量 表11 化学侵蚀环境下混凝土的电通量设计使用年限级别一(100年)二(60年)、三（30年)环境作用等级H1H2、H3H1H2、H3电通量（56d），C1200100015001000（5）冻融破坏环境下混凝土的抗冻性 表
10、12 冻融破坏环境下混凝土的抗冻性设计使用年限级别一(100年)二(60年)三（30年)环境作用等级D1、D2、D3、D4D1、D2、D3、D4D1、D2、D3、D4抗冻等级（56d）F300F250F200（6）磨蚀环境下的混凝土结构，应进行混凝土耐磨性对比试验。（7）处于严重腐蚀环境下的混凝土结构，尚应采取必要的附加防腐蚀措施。附加防腐蚀措施氯盐环境：混凝土表面浸渍、环氧涂层钢筋、钢筋阴极保护化学侵蚀：表面涂装、设防护面层、换填土、降低地下水位冻融破坏：增设钢箍、增大结构截面磨蚀环境：表面浸渍增强、检测、养护和维修：（1）在铁路混凝土结构的设计使用年限内，应对结构进行养护、维修和定期检测。
11、检测的周期、养护和维修的内容、方法应符合铁路桥隧建筑物大修维修规则等相关规定。（2）对于处于严重腐蚀环境中的混凝土结构，除了对结构进行定期常规检测外，还应对结构的环境条件、混凝土的性能以及耐久性状况进行跟踪调查和检测。环境条件包括气象环境和工作环境。混凝土的性能包括强度、碳化深度、电通量等。耐久性状况包括混凝土中氯离子含量及侵入深度、混凝土中硫酸盐浓度及侵入深度、混凝土中钢筋锈蚀程度以及预应力体系（预应力索、锚具和孔管等）状况。（3）对于处于严重腐蚀环境中的混凝土结构，宜在工程现场设置专供检测取样用的构件，构件的尺寸、材料、配筋、成型、养护以及暴露环境条件等应能代表实际结构。必要时，可在结构的
12、代表性部位设置传感元件以监测结构耐久性的变异发展情况。第2部分 高性能混凝土原材料1 水泥 水泥的生产：粉磨（干、湿）和煅烧（回转窑或立窑）。水泥的品种（6种）：硅酸盐水泥（波特兰水泥）、普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。（1）水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，混合材宜为矿渣或粉煤灰。有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥。不宜使用早强水泥。（2）除国标外，应满足表13规定：表13 高性能混凝土中水泥的要求序号项目技术要求1比表面积350m2/kg（硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥）280m方孔筛筛余10.0%（普通硅酸盐水泥）3游离氧化钙含量1.0%4碱含量0.80%5熟料中的铝酸三钙含量8%，氯盐环境下10%6氯离子含量不宜大于0.10%（钢筋混凝土）0.06%（预应力混凝土）注：1、当骨料具有碱硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.60%；2、C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%；2 矿物掺和料矿物掺合料主要有三类：（1）胶凝作用：矿渣、钢渣、高钙粉煤灰；（2）火山灰材料：天然火山灰、浮石、凝灰岩、硅藻土、低钙粉煤灰、硅灰等；（3）惰性材料：生黏土、石灰石粉、气冷矿渣；（
