郑西铁路高性能混凝土培训第二部分

,关于水泥的基本概念,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,Page,72,日期：2006.5.20,铁道建筑研究所,客运专线HPC知识,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,*,郑西铁路客运专线高性能混凝土知识,内容之二,客运专线高性能混凝土,相关技术标准,2006年5月20日,关于标准的简介（1）,标准,：,对重复性事和概念所做的统一规定。,标准、规范、规程、技术条件,等都属于标准。,标准分为四级,：国家标准、行业标准、地方标准、企业标准。,标准分为两类,：强制性标准、推荐性标准。,标准还分为两种,：产品标准、工程建设标准,。,关于标准的简介（2）,强制性标准、推荐性标准,：,强制性标准是保障人体健康、人身、财产安全的标准和法律、,行政法规规定强制执行的标准。,其他标准是推荐性标准，这仅限于国家标准和行业标准。,从标准的代号就可以区分：,强制性标准,的代号是,GB,、,TB,；,推荐性标准,的代号是,GB/T,、,TB/T,。,推荐性标准一经合同双方确认采用，其内容也应全部执行。,关于标准的简介（3）,两种标准：,产品标准、工程建设标准。,产品标准：,如钢材标准、水泥标准、道碴标准、轨,道扣件标准、预制成品梁标准、电气设备标准等。产品标准的,国家标准由国家质量监督检验检疫总局管理，铁道行业标准由,铁道部科技司管理。,工程建设标准：,包括勘察设计规范、施工规范、质,量验收标准、施工安全规程等。工程建设标准的国家标准由国,家质量监督检验检疫总局和建设部共同管理，铁道行业标准由,铁道部建设管理司管理。,设计规范、验收标准、施工指南,设,计,规,范,验,收,标,准,施,工,指,南,原施工规范,原验收标准,施工指南,验收标准,评优标准,（推荐性）,（强制性）,（推荐性）,施工规范、验标分离合并示意图,客运专线铁路相关设计规范,京沪高速铁路设计暂行规定（,300,350 km/h,）,新建时速,300,350 km,客运专线铁路设计暂行规定,新建时速,200,250 km,客运专线铁路设计暂行规定,客运专线铁路无碴轨道设计指南,客运专线铁路相关施工指南,客运专线铁路轨道工程施工技术指南,客运专线铁路路基工程施工技术指南,客运专线铁路桥涵工程施工技术指南,客运专线铁路隧道工程施工技术指南,铁路混凝土工程施工技术指南,铁道部“铁建设 2005160号文”发布的5项工程施工质量验收标准,客运专线铁路,路基,工程施工质量验收暂行标准,客运专线铁路,桥涵,工程施工质量验收暂行标准,客运专线铁路,隧道,工程施工质量验收暂行标准,客运专线铁路,轨道,工程施工质量验收暂行标准,铁路,混凝土,工程施工质量验收补充标准,上述5项标准，自2005年9月起施行,。,客运专线相关技术条件,客运专线高性能混凝土暂行技术条件,客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件,客运专线有碴轨道预应力混凝土轨枕暂行技术条件,客运专线有碴轨道预应力混凝土碴枕暂行技术条件,铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定,客运专线,高性能混凝土,暂行技术条件,客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件,铁路混凝土工程施工质量验收补充标准,耐久性是对铁路混凝土的基本要求,1、高性能混凝土体系,2、客专高性能混凝土体系,耐久性设计基础 耐久性指标、最大水胶比、最小胶材用量、入模含气量、混凝土碱含量、水泥熟料中的C,3,A含量、粉煤灰掺量、粗骨料吸水率、粉煤灰CaO含量、石子的最大公称粒径,原材料品质指标,混凝土施工：施工前准备、原材料的储存与管理、配合比选定、搅拌、运输、浇注、振捣、养护、拆模,混凝土质量检验：施工前、施工过程中和施工后三阶段质量控制,混凝土验收,3、高性能混凝土体系纳入到各专业规范和技术条件中,客运专线高性能混凝土体系,客专高性能混凝土结构耐久性的基本规定,1、设计使用年限,一级（100年）,、二级（60年）、三级（30年）,2、环境类别及作用等级,依据结构物所处环境条件分为：,碳化环境,、氯盐,环境、化学侵蚀环境、,冻融破坏环境,和,磨蚀环境,5,个环境类别，17个作用等级。郑西线主要是碳化、冻,融破坏和磨蚀环境（可能）。,3、混凝土耐久性指标,依据结构物所处环境条件和设计使用年限提出。,耐久性的定义,耐久性，主要是,环境作用,下的耐久性。环境对混凝土结构材料的作用因素，主要是温度和湿度及其变化（干湿交替、冻融循环），以及环境中的水、气、盐、酸等介质，环境作用所造成的材料劣化则表现为钢筋的锈蚀和混凝土的腐蚀与损伤。,碳化环境作用,空气中的CO,2,从混凝土表面扩散到混凝土内部，与混凝土内呈碱性的水泥水化产物Ca(OH),2,起反应，生成中性的CaCO,3,，降低混凝土的碱度，使钝化膜不能继续维持而破坏，并在水份和氧的参与下持续锈蚀。,氯盐环境作用,氯离子从混凝土表面扩散到钢筋位置并积累到一定浓度（临界浓度）后，也能使钝化膜破坏。混凝土内的钢筋碳化锈蚀和氯盐锈蚀都是电化学腐蚀过程，都必须有水份和氧的参与。氯盐不仅能破坏钢筋表面钝化膜而引起钢筋锈蚀，而且能和混凝土中的Ca(OH),2,发生离子互换反应生成易溶的（如CaCl,2,）或疏松无胶凝性(如Mg(OH),2,)的产物，破坏混凝土材料的微结构。在有冰冻情况下，盐冻能使混凝土表面起皮剥落。除冰盐（一般为氯盐）不但能对钢筋造成严重锈蚀，而且对表层混凝土有很大破坏作用。,化学侵蚀环境作用,水、土中的硫酸盐、镁盐、酸等化学介质的作用。硫酸盐能与混凝土中的水化产物Ca(OH),2,和水化铝酸钙发生化学作用生成石膏和钙钒石，造成体积膨胀使混凝土开裂剥落；在干湿交替的条件下，潮湿时侵入混凝土孔隙中的盐溶液当环境转为干燥后因过饱和而结晶，还会产生极大的结晶压力使混凝土破坏；酸能溶解混凝土中的Ca(OH),2,等水化产物，破坏混凝土的内部结构和密实性；空气中的二氧化硫及氮氧化物等空气污染物与水结合形成酸雨，对混凝土也有很大侵蚀作用。,冻融破坏环境,混凝土内的饱和孔隙水受冻膨胀产生压力，反复冻融可使混凝土表层开裂、浆体剥落、骨料裸露甚至崩落。,设计使用年限级别,一(,100,年),二(,60,年,),、三（,30,年),电通量（,56d,），,C,C30,2000,2500,C30,C45,1500,2000,C50,1000,1500,混凝土耐久性指标,1、电通量,2、抗裂性,3、混凝土保护层厚度,4、抗碱骨料反应性能,混凝土耐久性指标,5、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,L1,L2,、,L3,L1,L2,、,L3,电通量（,56d,），,C,1000,800,1500,1000,6、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,H1,、,H2,H3,、,H4,H1,、,H2,H3,、,H4,电通量（,56d,），,C,1200,1000,1500,1000,混凝土耐久性指标,7、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,、,D4,D1,、,D2,、,D3,、,D4,D1,、,D2,、,D3,、,D4,抗冻等级（,56d,）,F300,F250,F200,8、混凝土耐磨性对比试验,9、附加防腐蚀措施,涂层钢筋,表面涂层,阻锈剂,小 结,电通量是高性能混凝土施工全过程中必做的耐久性指标,抗碱-骨料反应是基本的耐久性控制指标,抗裂性是配合比选定过程中进行的比对性试验,其它指标依据实际环境条件开展,原材料,的技术要求-,水,泥,硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，掺合材宜为矿渣或者粉煤灰，（提供掺合材的种类和掺量）。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。,项目,技术要求,比表面积,350m,2,/kg,（硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥）,80,m,方孔筛筛余,10.0%,（普通硅酸盐水泥）,游离氧化钙含量,1.0%,碱含量,0.80%,熟料中的,C,3,A,含量,8%,，氯盐环境下,10%，,强腐蚀条件,5%（梁体）,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,碱硅酸反应，水泥的碱含量不超过,0.60%,。,2 C40,及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过,0.60%,。,原材料的技术要求-粉煤灰,序号,名称,技术要求,C50,以下混凝土,C50,及以上,1,细度，,%,20,12,2,氯离子含量，,%,不宜大于,0.02,3,需水量比,，,%,105,100,4,烧失量,，,%,5.0/,8.0,3.0/,5.0,5,含水量，,%,1.0,（干排灰）,6,SO,3,含量，,%,3.0,7,CaO,含量,，,%,10,（对于硫酸盐侵蚀环境）,矿物掺合料宜为矿粉、磨细粉煤灰、粉煤灰和硅灰。,梁体混凝土宜采用粉煤灰或磨细矿渣粉。,粉煤灰检验情况,序号,项目,单位,技术要求,A厂,B厂,C50以下混凝土,C50及以上混凝土,1,细度,%,20,12,8.00,18.00,2,烧失量,%,5,3.0,2.17,3.20,3,含水率,%,1.0,0,0.25,4,需水量比,%,105,100,90,103,5,三氧化硫含量,%,3.0,0.71,0.61,6,碱含量,%,/,1.46,3.79,7,氯离子含量,%,不宜大于0.02,/,0.012,8,氧化钙含量,%,10（对于硫酸盐侵蚀环境）,3.96,2.27,原材料的技术要求-矿渣粉,序号,名称,技术要求,1,MgO,含量，,%,14,2,SO,3,含量，,%,4.0,3,烧失量，,%,3.0,4,氯离子含量，,%,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,，,%,，,28d,95,原材料的技术要求-细骨料,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。梁体必须使用天然河砂。坚固性不超过8% ；吸水率应不大于2。,砂中有害物质项,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,氯离子含量，,%,0.02,硫化物及硫酸盐含量（折算成,SO,3,），,%,0.5,细骨料检验情况,序号,项目,单位,技术要求,检检结果,1,筛分,/,区中砂,区中砂,2,吸水率,%,2,1.0,3,细度模数,/,/,2.9,4,含泥量,%,2.5,1.6,5,泥块含量,%,0.5,0,6,坚固性,%,8,2.0,7,云母含量,%,0.5,0.5,8,轻物质含量,%,0.5,0.4,9,石粉含量,%,3.0,/,10,有机物含量,/,合格,合格,11,压碎指标,%,25,/,12,硫化物及硫酸盐含量,%,0.5,0.1,13,氯离子含量,%,0.02,0,14,碱活性,%,0.10,0.032,原材料的技术要求-粗骨料,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，不宜采用砂岩碎石。,梁体：粗骨料应为坚硬耐久的碎石。C50及以上混凝土碎石的,最大公称直径小于25mm。,2、粗骨料应采用二级或多级级配，其松散堆积密度应大于,1500kg/m,3,，紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%（用,于干湿交替或冻融循环下的混凝土应小于1%）,3、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（卵石根据,岩石种类参照有关规定）。 梁体规定：碎石母岩抗压强度与,梁体混凝土设计强度之比应大于2， 施工过程中可按压碎指,标进行控制。,原材料的技术要求-粗骨料,粗骨料坚固性指标,结构类型,混凝土结构,预应力混凝土结构,质量损失率，%,8,5,原材料的技术要求-粗骨料,项目 强度等级,C30,C30C45,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（梁,5）,硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），%,0.5,氯离子含量，%,0.02,碎卵石中有机质含量（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。,粗骨料有害物质含量,骨料的碱活性,1、细骨料碱活性,细骨料的碱活性应采用砂浆棒法进行检验，且细骨料的砂浆,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。,2、粗骨料的碱活性应首先采用岩相法检验。若粗骨料含有,碱硅酸反应活性矿物，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。,3、抑制碱骨料反应的有关规定及技术措施,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%；,骨料的碱活性,当骨料的碱硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.100.20%时，混,凝土的碱含量应满足规定；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规定外，还应在混凝,土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和复合外加剂，并,应进行抑制效能试验；,梁体:应优先采用非活性骨料。选用的骨料在试生产前应进,行碱活性试验；当所采用骨料的碱-硅酸反应膨胀率在0.10,0.2时，混凝土中的总碱含量不应超过3.0kg/m,3,，且按客,运专线高性能混凝土暂行技术条件的要求进行掺和料和复,合外加剂抑制混凝土碱-骨料反应有效性评价。,粗骨料的检验情况,原材料的技术要求-外加剂,原材料的技术要求-水,pH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物、,碱含量,、,凝结时间,、,28d抗压强度比,小 结,客专高性能混凝土对原材料的要求更加严格。,客专混凝土对原材料的性能指标有全面具体的要求。,原材料技术要求,梁体技术条件中对原材料提出更加严格或具体的要求：,水泥：品质稳定、强度等级不低于42.5级的低碱硅酸盐或低碱普通硅酸盐水泥。,掺合料：仅限粉煤灰和矿渣。,细骨料 ：应采用硬质洁净的天然河砂，细度模数为2.63.0。,粗骨料：应为坚硬耐久的碎石，压碎指标不应大于10，母岩抗压强度与梁体混凝土设计强度之比应大于2，针片状颗粒含量不应大于5。,试验方法,技术条件中详细规定了混凝土原材料、力学性,能、拌合物性能和耐久性能的检验方法：,1、砂石料仍旧用JGJ52-92和JGJ53-92标准方法，圆,孔筛；碱活性检验,2、粉煤灰,参照标准GB15962005 ，跳桌配重和检验用专用,水泥和砂。,3、碱含量和氯离子含量检测,高性能混凝土质量控制要求,1、原材料检测：水泥、砂、石、水、矿物掺合料、外加剂,2、新拌混凝土性能：含气量、坍落度、泌水率、温度,3、耐久性指标检测：电通量、快速冻融循环、抗裂性、耐腐蚀性能、碱骨料反应抑制效能,4、实体混凝土结构物：温度监测、气泡间距系数、强度和电通量。,原材料-水泥,原材料-细骨料,原材料-粗骨料,原材料-水,原材料-外加剂,原材料-粉煤灰,小 结,原材料的验收分为：进场检验、型式检验和日常检验，应按频次以及规范中要求的检验方法进行检验，并确保各项指标满足要求的原材用于铁路混凝土施工。,各技术标准中施工过程检验控制,混凝土拌合物性能抽检要求,检验项目,频 次,增实因数（干硬性混凝土）,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。,每班或每一结构部位至少2次。,坍落度,水胶比,入模温度,含气量,泌水率,每班至少一次,匀质性,搅拌站首次使用或使用周期达一年时,混凝土力学性能抽检要求,检验项目,检验频次,钢筋混凝土及素混凝土结构,同条件养护试件脱模抗压强度,每班、每一结构部位至少各一组,每100m,3,混凝土至少各一组,同条件养护试件抗压强度,56d,标准养护试件抗压强度,预应力梁,脱模时随梁养护混凝土抗压强度,每件预制梁至少各一组,初拉时随梁养护混凝土抗压强度,终拉/放张时随梁养护混凝土抗压强度,标准养护,28d,混凝土立方体强度,标准养护,28d,混凝土棱柱体弹性模量,终拉/放张时随梁养护混凝土弹性模量,其他预应力构件（轨枕、轨道板、管桩、电杆、接触网支柱等）,同条件养护试件脱模抗压强度,每班至少各一组,每100m,3,混凝土至少各一组,同条件养护试件脱模弹性模量,28d,同条件养护转标准养护试件抗压强度,28d,同条件养护转标准养护试件弹性模量,28d,标准养护试件弹性模量,混凝土施工试件耐久性能抽检要求,检验项目,试件要求,频 次,56d龄期电通量,自然养护，试件成型后在标准条件下养护至规定龄期。蒸汽养护，试件应在现场同条件脱模后再转入标准养护至规定龄期试验。,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。,56d龄期抗冻性（需要时）,实体混凝土质量抽检要求,检验项目,频 次,表面裂缝宽度,每一构件不少于20个点。,混凝土用量小于1.0m,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。,气泡间距系数（当需要时）,客运专线高性能混凝土暂行技,术条件,要 点,一、适用范围,二、技术控制要点,适用于客运专线新建桥梁、隧道、涵洞、轨道、路基支挡等结构混凝土，混凝土结构物在满足补充验评标准的基础上，增加了现场混凝土耐久性试件的抽检要求。本技术条件在混凝土的配合比设计、施工、养护和质量检验等方面作出了更为详细和明确的要求。,适 用 范 围,技术控制要点,1、配合比设计,原材料的品质要求在现行行业标准的基础上有所提高,增加抗裂性能对比试验,增加了在各种环境作用下耐久性的要求,鼓励采用较少水泥用量、掺用较多的掺合料、采用较低,的水胶比,2、入模含气量,3、适当掺量的矿物掺合料， 采取包裹保湿保温养护,4、混凝土的质量检验,客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件,要 点,一、适用范围,二、主要耐久性指标,三、与高性能混凝土相关的技术要点,适用于新建客运专线单线、双线及多线道碴桥面的先张法、后张法预应力混凝土预制简支梁及先简支后连续的预制简支结构（以下统称预制梁），无碴桥面预制梁可参考应用。,主要耐久性指标,预制梁采用高性能混凝土，耐久性相,关指标如下：,1、抗冻性，200次,2、抗渗性，P20,3、电通量，1200C,4、含气量：24%,与高性能混凝土相关的技术要点,加强对原材料、混凝土拌和物等的检验，明确了检验的项目与频次,增加了灌注时对混凝土入模温度、模板温度的限值,规定了养护、拆模等阶段混凝土的温度控制要求,后张梁采用真空辅助压浆,铁路混凝土工程补充验收标准,要 点,高性能混凝土补充验评标准,一、编制依据及适用范围,二、设计使用年限、环境类别和作用等级,三、主要耐久性指标,四、质量控制措施,五、需要注意的问题,编制依据,铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定（铁建设2005157号），参照此规定，客运专线铁路主体工程混凝土结构进行耐久性设计。,该标准对铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准（TB104242003）补充。,本标准适用于客运专线铁路混凝土工程施工质量的验收。客货共线铁路铁路有耐久性设计要求的混凝土工程也应参照执行。,验评标准明确了各方（施工单位和监理单位）的职责，加之第三方咨询单位中心试验室，从而，从组织形式上全面地进行质量控制。,设计使用年限、环境类别和作用等级,1、三级,2、五个环境类别,3、十七个作用等级,主要耐久性指标,1、抗冻性,2、电通量,3、钢筋保护层厚度,质量控制措施,1、原材料,2、配合比选定,3、混凝土入模含气量,4、控制养护期间混凝土的内部温度、蒸汽养护的升降温速度、各部温差以及拆模时的各部温差,5、加强养护,混凝土配合比选定试验的检验项目,需要注意的问题,1、配合比选定试验周期加长,2、混凝土强度不再全部以,28d,试件强度作为衡量指标,3、钢筋保护层厚度的实体核查,4、施工过程的控制、监查至关重要,结 语,健全质量控制体系，深入理解规范,加强施工过程控制，强化责任主体意识,严格执行规范,联系方式：,100081,北京西直门外大柳树路2#,铁科院铁建所工程材料部,杨富民,联系电话：（北京）,（北京）,（三门峡）,欢迎批评指正！,