耐久性混凝土

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,耐久性混凝土,根据,铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定,客运专线,铁路混凝土工程施工质量验收补充标准,客运专线,铁路混凝土工程施工技术指南,二,00,九年七月,1,前 言,铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定,颁布后，现行铁路混凝土结构耐久性的要求低于本暂规的均以本暂规为准。,铁路混凝土工程施工质量验收补充标准,基本上取代,铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准,（,TB10424,），,铁路混凝土工程施工技术指南,基本上取代,铁路混凝土与砌体工程施工规范,，但均无砌体工程和水下混凝土的内容。,现规范突出了工程施工质量过程控制的原则。,本讲稿标准内容低于专业标准的以专业标准为准。,本讲稿内容以正式颁布文件为准。,2,混凝土结构耐久性,(Durability of concrete structure),在预定作用和预期的维护与使用条件下，结构及其部件能在预定的期限内维持其所需的最低性能要求的能力。,3,一,、,铁路混凝土的设计根据,1.1,设计使用年限,1.2.,环境类别及作用等级,4,1.1,混凝土结构的设计使用年限,级别,设计使用年限,一,100,年,二,60,年,三,30,年,5,1.2,环境类别及作用等级,1.2.1,碳化锈蚀环境条件特征,1.2.2,氯盐锈蚀环境条件特征,1.2.3,化学侵蚀环境条件特征,1.2.4,冻融破坏环境条件特征,1.2.5,磨蚀环境条件特征,6,1.2.1,碳化锈蚀环境条件特征,作用等级,代号,环境条件特征,T1,年平均相对湿度,50%,；长期在水下（不包括海水）或土中,T2,年平均相对湿度,50%,T3,地上或地下水位变动区；干湿交替,：,注：当钢筋混凝土薄型结构的一侧干燥而另一侧湿润或饱水时， 其干燥一侧混凝土的碳化锈蚀作用等级应按,T3,级考虑。,7,1.2.2,氯盐锈蚀环境条件特征,作用等级代号,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,100m,300m,的陆上近海区,L2,离平均水位,15m,以内的海上大气区；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,8,1.2.3,化学侵蚀环境条件特征,1,9,1.2.3,化学侵蚀环境条件特征,2,10,1.2.3,化学侵蚀环境条件特征,3,*,注：,1,对于盐渍土地区的混凝土，埋入土中的混凝土遭受化学侵蚀；当环境多风干燥时，露出地表的毛细吸附区内的混凝土遭受盐类结晶型侵蚀。,2,对于一面接触含盐环境水（或土）而另一面临空且处于干燥或多风环境中的薄壁混凝土，接触含盐环境水（或土）的混凝土遭受化学侵蚀，临空面的混凝土遭受盐类结晶侵蚀。,3,当环境中存在酸雨时，按酸性环境考虑，但相应作用等级可降一级。,11,1.2.4,冻融破坏环境条件特征,作用等,级代号,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,严寒地区,+,氯盐环境,+,水位变动区,12,严寒地区、寒冷地区和是根据其最冷月的平均气温划分的,地 区,地区最冷月的平均气温,严寒地区,t,8 ,寒冷地区,8 ,t ,3,微冻地区,3 t ,2.5,13,1.2.5,磨蚀环境条件特征,作用等,级代号,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,被大量夹杂泥砂等物体磨损、冲刷,14,二、铁路混凝土的原材料,2.1,水泥,2.2,矿物掺和料,2.2.1,粉煤灰,2.2.2,磨细矿渣粉,2.2.3,硅灰,2.3,细骨料,2.4,粗骨料,2.5,外加剂,2.6,水,15,2.1,水泥的技术要求,1,序号,项目,技术要求,1,比表面积,350m,2,/kg,（硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥）,2,80m,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,C3A,含量,非氯盐环境下不应超过,8%,氯盐环境下不应超过,10,6,氯离子含量,0.20%,（钢筋混凝土）,0.06%,（预应力混凝土）,16,2.1,水泥的技术要求,2,注：,1.,当骨料具有碱,硅酸反应活性时，水泥的碱含量不宜超过,0.60%,。,2.C40,及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过,0.60%,。,17,2.2.1,粉煤灰的技术要求,序号,名称,技 术 要 求,C50,以下混凝土,C50,及以上混凝土,1,细度，,%,20,12,2,Cl,-,含量，,%,不宜,0.02,3,需水量比，,%,105,100,4,烧失量，,%,5.0,3.0,5,含水率，,%,1.0,（对干排灰而言）,6,SO,3,含量，,%,3,7,活性指数，,%,7d,65,70,28d,70,75,注：当表中烧失量指标达不到要求时，在其他指标符合表中要求的情况下，经试验证明满足耐久性要求时，烧失量指标可适当放宽。,但用于,C50,以下混凝土时，不得大于,8%,，用于,C50,及以上混凝土时，不得大于,5%,。,18,2.2.2,磨细矿渣粉的技术要求,序号,名称,技术要求,1,MgO,含量，,%,14,2,SO,3,含量，,%,4,3,烧失量，,%,3,4,Cl,-,含量，,%,不宜,0.02,5,比表面积，,m,2,/kg,350,500,6,需水量比，,%,100,7,含水率，,%,1.0,8,活性指数，,%,7d,75,28d,95,19,2.2.3,硅灰的技术要求,序号,名称,技术要求,1,烧失量，,%,6,2,Cl-,含量，,%,不宜,0.02,3,SiO,2,含量，,%,85,4,比表面积，,m,2,/kg,18000,5,需水量比，,%,125,6,含水率，,%,3.0,7,28d,活性指数，,%,85,20,2.3,细骨料的技术要求,2.3.1,细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然中粗河砂，也可选用专门机组生产的人工砂。不宜使用山砂。不得使用海砂。,21,2.3.2,细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足下表的规定。,级配区,筛孔尺寸，,mm,区,区,区,10.0,0,0,0,5.00,10,0,10,0,10,0,2.50,35,5,25,0,15,0,1.25,65,35,50,10,25,0,0.63,85,71,70,41,40,16,0.315,95,80,92,70,85,55,0.160,100,90,100,90,100,90,除,5.00mm,和,0.63mm,筛档外，砂的实际颗粒级配与表,5.3.2,中所列的累计筛余百分率相比允许稍有超出分界线，但其总量不应大于,5%,。,22,2.3.3,细骨料的粗细程度按细度模数分为粗、中、细,3,级，其细度模数分别为：,粗级,3.7,3.1,中级,3.0,2.3,细级,2.2,1.6,配制混凝土时宜优先选用中级细骨料。当采用粗级细骨料时，应提高砂率，并保持足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性；当采用细级细骨料时，宜适当降低砂率。,对于泵送混凝土、抗渗混凝土用砂，宜选用中级细骨料。,当所用细骨料的颗粒级配不符合表,3.2,的要求时，应采取经试验证明能确保工程质量的技术措施后，方允许使用。,23,2.3.4,细骨料的坚固性用硫酸钠溶液检验，试样经,5,次循环后其重量损失应不超过,8%,。,细骨料的吸水率应不大于,2,。,24,2.3.5,采用天然河砂配制混凝土时，砂中含泥量、泥块含量、云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐等有害物质的含量应符合下表的规定。,项目,质量指标,C30,C30,C45,C50,含泥量，,%,3.0,2.5,2.0,泥块含量，,%,0.5,云母含量，,%,0.5,轻物质含量，,%,0.5,硫化物及硫酸盐含量（折算成,SO,3,），,%,0.5,有机物含量（用比色法试验）,颜色不应深于标准色，如深于标准色，则应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于,0.95,。,当砂中含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时，应进行专门检验，确认能满足混凝土耐久性要求时，方能采用。,25,2.3.6,对于长期处于水中或土中、干湿交替区、水位变化区以及年平均相对湿度大于,75%,的潮湿环境中的混凝土结构，应采用砂浆棒法检验细骨料的碱活性，且砂浆棒的膨胀率应小于,0.10%,，否则，应采取抑制碱,骨料反应的技术措施。,26,2.3.7,当采用以专门机组生产的人工砂或混合砂配制混凝土时，人工砂或混合砂经亚甲蓝试验判定后，石粉含量应符合下表的规定，压碎指标值应小于,25%,。,混凝土强度等级,C30,C30,C45,C50,石粉,含量,%,MB,1.40,10.0,7.0,5.0,MB1.40,5.0,3.0,2.0,27,2.4,粗骨料的技术要求,2.4.1,粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石，也可采用碎卵石或卵石，不宜采用砂岩碎石。,2.4.2,粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的,2/3,，且不得超过钢筋最小间距的,3/4,。配制强度等级,C50,及以上预应力混凝土时，粗骨料最大公称粒径（圆孔筛）不应大于,25mm,。,28,2.4.3,粗骨料应采用二级或多级级配,其松散堆积密度应大于,1500kg/m3,，紧密空隙率宜小于,40%,，吸水率应小于,2,（用于干湿交替或冻融环境条件下的混凝土应小于,1,）,2.4.4,当粗骨料为碎石时，碎石的强度用岩石抗压强度表示，且岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于,1.5,。施工过程中碎石的强度可用压碎指标值进行控制，且应符合下表的规定。,若粗骨料为卵石，卵石的强度用压碎指标值表示，且应符合下表的规定：,29,粗骨料的压碎指标（,%,）,混凝土,强度等级,C30,C30,岩石种类,水成岩,变质岩或深成的火成岩,火成岩,水成岩,变质岩或深成的火成岩,火成岩,碎石,16,20,30,10,12,13,卵石,16,12,注：水成岩包括石灰岩、砂岩等；变质岩包括片麻岩、石英岩等；深成的火成岩包括花岗岩、正长岩、闪长岩和橄榄岩等；喷出的火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。,30,2.4.5,粗骨料的坚固性用硫酸钠溶液法进行检验，试样经,5,次循环后的重量损失率应符合下表的规定。,粗骨料的坚固性指标,结构类型,混凝土结构,预应力混凝土结构,重量损失率,%,8,5,31,2.4.6,粗骨料中的有害物质含量应符合下表的规定,项目 强度等级,C30,C30,C45,C50,含泥量,%,1.0,1.0,0.5,泥块含量,%,0.25,针、片状颗粒总含量,%,10,10,8,硫化物及硫酸盐含量（折算成,SO3,）,%,0.5,卵石中有机质含量（用比色法试验）,颜色不应深于标准色。当深于标准色时，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比不应小于,0.95,。,32,2.4.7,对于长期处于水中或土中、干湿交替区、水位变化区以及年平均相对湿度大于,75%,的潮湿环境中的混凝土结构，粗骨料应采用岩相法检验其矿物组成。若粗骨料含有碱,硅酸反应活性矿物，则其砂浆棒膨胀率应小于,0.10%,，否则应采取抑制碱,骨料反应的技术措施。不得使用具有碱,碳酸盐反应活性的骨料。,33,2.5,外加剂的技术要求,1,34,2.5,外加剂的技术要求,2,序号,项 目,指 标,8,常压泌水率比，,%,20,9,压力泌水率比，,%,90,10,抗压强度比，,%,3d,130,7d,125,28d,120,11,对钢筋锈蚀作用,无锈蚀,12,收缩率比，,%,135,13,相对耐久性指标，,%,，,200,次,80,35,2.6,混凝土拌合用水的技术要求,2.6.1,拌和用水可采用饮用水。当采用其它来源的水时，水的品质应符合下表的要求。,项目,预应力混凝土,钢筋,混凝土,素混,凝土,pH,值,4.5,4.5,4.5,不溶物，,mg/L,2000,2000,5000,可溶物，,mg/L,2000,5000,10000,氯化物（以,Cl,-,计），,mg/L,500,1000,3500,硫酸盐（以,SO,4,2-,计）,mg/L,600,2000,2700,碱含量（以当量,Na,2,O,计）,mg/L,1500,1500,1500,注：对于预应力混凝土，拌和水中,Cl,-,含量不得超过,350mg/L,。,36,2.6.2,用拌合用水和蒸馏水（或符合国家标准的生活饮用水）进行水泥净浆试验所得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不得大于,30min,其初凝和终凝时间尚应符合水泥国家标准的规定。,2.6.3,用拌合用水配制的水泥砂浆或混凝土的,28d,抗压强度不得低于用蒸馏水（或符合国家标准的生活饮用水）拌制的对应砂浆或混凝土抗压强度的,90%,。,37,2.6.4,拌和用水不得采用海水。当混凝土处于氯盐锈蚀环境时，拌和用水中,Cl,-,含量应不大于,200mg/L,。,2.6.5,养护用水除不溶物、可溶物可不作要求外，其他项目应符合,2.6.1,表的规定。养护用水不得采用海水。,38,三、铁路混凝土原材料的检验要求,39,3.3.1,水泥的检验要求,40,3.3.2,粉煤灰的检验要求,41,3.3.3,磨细矿渣粉的检验要求,42,3.3.4,硅灰的检验要求,43,3.3.5,细骨料的检验要求,44,3.3.6,粗骨料的检验要求,45,3.3.7,外加剂的检验要求,46,3.3.8,水的检验要求,47,四、混凝土的配合比设计,混凝土应根据强度等级、耐久性等要求和原材料品质以及施工工艺等进行配合比设计。,混凝土配合比应通过计算、试配、调整后确定。,配制的混凝土拌合物应满足施工要求，配制成的混凝土应满足设计强度、耐久性等的质量要求。,48,4.1,混凝土的耐久性指标,4.1.1,混凝土的电通量应满足下表的要求,使用年限级别,一,(,100,年,),二（,60,年）,三,(,30,年,),电通量（,56d,），,C,C30,2000,2500,C30,C45,1500,2000,C50,1000,1500,49,4.1.2,氯盐环境下混凝土的电通量,使用年限级别,一,(100,年,),二（,60,年）、,三,(,30,年,),作用等级,L1,L2,、,L3,L1,L2,、,L3,电通量（,56d,），,C,1000,800,1500,1000,50,4.1.3,化学侵蚀环境下混凝土的电通量,使用年限级别,一,(100,年,),二（,60,年）、三,(,30,年,),作用等级,H1,、,H2,H3,、,H4,H1,、,H2,H3,、,H4,电通量（,56d,），,C,1200,1000,1500,1000,51,4.1.4,冻融破坏环境下混凝土的抗冻性,设计使用年限,一,(100,年,),二,(60,年,),三,(30,年,),作用等级,D1,、,D2,、,D3,、,D4,D1,、,D2,、,D3,、,D4,D1,、,D2,、,D3,、,D4,抗冻等级（,56d,）,F300,F250,F200,52,4.2,混凝土最大碱含量（,kg/m3,）,设计使用年限级别,100,年,60,年,30,年,环境条件,干燥,环境,3.5,3.5,3.5,潮湿,环境,3.0,3.0,3.0,含碱,环境,必须非碱活性骨料,3.0,2.1,53,4.3,混凝土氯离子总含量,钢筋混凝土结构的混凝土氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的,0.10%,，,预应力混凝土结构的混凝土氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的,0.06,。,54,4.4,此外，,混凝土的配合比设计,对,最大水胶比和最小胶凝材料用量，,硫酸盐侵蚀环境下混凝土胶凝材料中的,C3A,含量，粉煤灰或磨细矿渣粉的掺量，最小胶凝材料的用量等均有,严格的,规定。,C50,及以上混凝土胶凝材料总量不宜高于,500kg/m,3,。,55,混凝土拌合物的入模含气量,环境条件,混凝土无抗冻要求,混凝土有抗冻要求,D1,D2,、,D3,D4,含气量,%,2.0,4.0,5.0,5.5,入模含气量应满足设计要求。当设计无具体要求时，含气量应按下表控制。,56,混凝土施工的温度控制,混凝土的入模温度不应低于,5,；夏期施工时，混凝土的入模温度不宜高于气温且不宜超过,30,。,新浇筑与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间的温差不得大于,20,（,15 ,，红字为客运专线桥涵验收标准规定，下同）,。,蒸汽养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停期间应保持环境温度不低于,5,，浇筑完,4,6h,且混凝土终凝后方可升温。升温、降温速度不得大于,10/h,，混凝土养护恒温期间混凝土内部温度不宜超过,60,，最高不得大于,65,。混凝土内部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度之差不宜大于,20,（,15 ,）,，养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于,15,。,拆模时混凝土芯部与表层、表层与环境之间的温差不得大于,20,（,15 ,）,， 结构内外侧表面温差不得大于,15,。混凝土内部开始降温前不得拆模。,57,混凝土的强度等级,必须符合设计要求。,预应力混凝土、喷射混凝土、蒸汽养护混凝土的抗压强度标准条件养护试件的试验龄期为,28d,，,其他混凝土抗压强度标准条件养护试件的试验龄期为,56d,。,58,五、混凝土质量检验,5.1,混凝土拌和物性能检验要求,检验项目,频 次,增实因素（仅对干硬性混凝土而言）,搅,拌站首盘混凝土。,在,浇筑地点每,50m,3,混凝土取样检验一次。,每班或每一单元结构物至少,2,次。,水胶比,坍落度,含气量,入模温度,泌水率,每班至少,1,次,匀质性,正式搅拌混凝土前,59,5.2,混凝土力学性能检验要求,（预应力梁为例）,检验项目,检验频次,预应力梁,同条件养护试件脱模抗压强度,每件预制梁至少各一组,同条件养护试件初张拉时抗压强度,同条件养护混凝土终拉,/,放张时抗压强度,同条件养护试件,28d,抗压强度,每件预制梁至少,2,组,标准养护试件,28d,抗压强度,每件预制梁至少,4,组,同条件养护试件初张拉时弹性模量,每件预制梁至少各一组,同条件养护试件终拉,/,放张时弹性模量,标准养护试件,28d,弹性模量,60,5.3,试件耐久性试验指标检验要求,序号,检验项目,频 次,1,抗渗性,同标段、同施工工艺、同配合比混凝土至少进行一次抽检。,每,20000m,3,混凝土取样检验一次。,2,电通量,3,抗冻性,61,5.4,实体混凝土质量检验要求,检验项目,检验频次,表面裂缝宽度,每一构件不少于,20,个点。,小于,1m,3,的构件随机抽取,5%,进行检测，单个构件不少于,5,个点。,混凝土保护层厚度,电通量,同标段、同施工工艺、同配合比混凝土至少进行一次抽检。,每,20000m,3,混凝土抽检一次。,气孔间距系数,62,5.5,保护层厚度问题,名 称,允许偏差,钢筋的混凝土保护层厚度,C,C,35mm,10mm,-5 mm,25mm,C,35mm,5mm,-2 mm,C,25mm,3mm,-1 mm,63,六、混凝土裂缝,6.1,有关混凝土裂缝的规定,裂缝会降低混凝土的耐久性，影响美观，产生渗漏。一般条件下，钢筋混凝土结构允许计算裂缝宽度为,0.2mm,预应力混凝土结构则有的不允许开裂，有的可计算裂缝宽度。,铁路混凝土工程施工质量验收补充标准,规定：,普通混凝土结构表面的非受力裂缝最大宽度不得大于,0.20 mm,，预应力混凝土结构不得出现裂缝。这都是指“受力裂缝”。,64,6.2,混凝土发生开裂的条件,混凝土发生开裂的条件就是：在约束下变形产生的拉应力超过实时的抗拉强度，也就是说必须同时考虑三个条件：,变形的大小；,约束的程度；,实时的抗拉强度。,65,6.3,混凝土发生开裂的原因,6.3.1,混凝土的塑性变形,模板,、支架变形，重力作用。,6.3.2,不均匀干缩,干燥空气中普通混凝土：,28d,收缩约,40%,，,3,个月,60%,，,180d70%,1,年平均,75%,，完全收缩可达,20,年。,6.3.3,自收缩,由混凝土内部干燥引起，水泥浆凝结形成刚性骨架后，内部的水化作用吸收骨架孔隙中的水，产生收缩力。由于高性能混凝土的低渗透性，更容易发生自收缩 开裂,。,6.3.4,温度收缩 内外温差，介质温差，升降温差。,66,6.4,防止混凝土裂缝的要素,6.4.1,合理的配合比。低水胶比，低水化热，低含泥量。,6.4.2,降低混凝土入模温度，热天原材料覆盖，加冰水。选择好开盘时间。,6.4.3,浇筑时间要短，分层厚度较薄，加快散热速度。,6.4.4,防止离析，振捣密实，不可用振捣棒赶混凝土。,67,6.4.5,注意内外温度差异，介质温差，升降温差。,6.4.6,养护温度和养护时间满足规范要求。,6.4.7,拆模后立即养护，表面用工程织物材料覆盖。,6.4.8,提高模板质量，采用新型模板,。,68,谢谢大家！,69,