搜索
第1页共31页高高性性能能混混凝凝土土施施工工作作业业指指导导书书一、高性能混凝土的性能第2页共31页高性能混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计的主要指标。相对普通混凝土，高性能混凝土具有如下性能：1、高性能混凝土具有更高的强度，使得混凝土结构的尺寸可以更小，自重得以减轻，使用面积增加，材料用量减少。2、高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物具有较高的流动性，在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。3、高性能混凝土的耐久性、抗渗性能好，因而混凝土结构的维修和重建费用减少，使用寿命大幅度延长。4、高性能掺混凝土具有更高的弹性模量，因而混凝土结构变形小、刚度大，稳定性更好，更能满足结构功能和施工工艺的要求。二、影响混凝土结构耐久性的因素1、影响混凝土结构耐久性的因素主要有混凝土结构所处的环境条件、建造结构用的混凝土性能以及施工过程控制等三个因素，其中环境条件是影响结构耐久性能的重要因素。2、高性能混凝土所处的环境类别及其条件特征见下表：环境类别作用等级代号环境条件特征碳化环境T1年平均相对湿度＜60%长期在水下(不包括海水)或土中T2年平均相对湿度≥60%T3地上或地下水位变动区干湿交替第3页共31页氯盐环境L3海上潮汐区或浪溅区(南方炎热地区)盐渍土地区露出地表的毛细吸附区遭受的氯盐冷冻液和氯盐化冰盐侵蚀部位水中氯离子浓度＞5000mg/L，土中氯离子浓度＞75,0mg/L磨蚀环境M1(有砂风蚀)风力等级≥7级，且年累刮风时间≥90天M2(有砂风蚀)风力等级≥9级，且年累刮风时间≥90天M2(流冰冲刷)被强烈流冰撞击、磨损、冲刷M3(有砂风蚀)风力等级≥11级，且年累刮风时间≥90天M3泥沙冲刷被大量夹杂泥砂或物体磨损、冲刷冻融破坏环境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+水位变动区氯盐环境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100～300m的陆上近海区水中氯离子浓度≥100mg/L，≤500mg/L土中氯离子浓度≥150mg/L，≤750mg/LL2离平均水位15m以内的海上大气区离涨潮岸线100m的以内的陆上近海区海上潮汐区或浪溅区(非炎热区)水中氯离子浓度＞500mg/L，≤5000mg/L土中氯离子浓度＞750mg/L，≤7500mg/L化学侵蚀类型环境作用等级第4页共31页三、基本规定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（执行《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》、《混凝土结构耐久性设计与施工指南》）。混凝土结构耐久性设计包括如下主要内容：⑴结构的使用环境及其环境对结构腐蚀性的调查与说明。H1H2H3H4硫酸盐侵蚀环境水中[SO42-]含量，mg/L≥200≤600＞600≤3000＞3000≤6000＞3000强透水性环境土中[SO42-]含量，mg/kg≥2000≤3000＞3000≤12000＞12000≤24000＞24000弱透水性环境土中[SO42-]含量，mg/kg≥3000≤12000＞12000≤24000＞24000盐类结晶侵蚀环境土中[SO42-]，mg/kg≥2000≤3000＞3000≤12000＞12000酸性侵蚀环境水中pH值≤6.5≥5.5＜5.5≥4.5＜4.5≥4.0二氧化碳侵蚀环境水中侵蚀性CO2含量，mg/L≥15≤40＞40≤100＞100镁盐侵蚀环境水中[Mg2+]含量，mg/L≥300≤1000＞1000≤3000＞3000第5页共31页⑵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，隧道主体结构等)的使用年限明细表(见下表)：设计使用年限级别设计使用年限适用范围示例一100年以上如桥梁的桩基、承台、墩台、梁以及隧道的主体结构等二60年以上如路基支挡结构、轨道结构等三30年以上如桥梁的人行道盖板等⑶混凝土施工质量控制与质量保证的有关规定与要求。⑷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。⑸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。⑹在设计年限内对结构进行期检测、监测和评估的具体要求。2、混凝土结构耐久性设计应遵循以下原则：⑴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或专用复合外加剂。⑵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。⑶采取必要的结构构造措施和防、排水措施:ａ、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通风、将水平表面做成斜面，避免水汽在混凝土表面积聚。ｂ、设置专门的排水管道排除结构表面积水，不得将水直接排在第6页共31页混凝土表面上。ｃ、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。⑷混凝土的设计强度等级不得低于C30，电通量应满足下表规定：混凝土的电通量设计使用年限级别一级（100年）二级（60年）三级（30年）56d电通量（C）＜C30＜2000＜2500C30～C45＜1500＜2000≥C50＜1000＜1500⑸对于氯盐环境下的钢筋混凝土结构，混凝土的耐久性应满足“混凝土的电通量的一般要求”外，还应满足下表规定：氯盐环境下混凝土的电通量设计使用年限级别一级（100年）二级（60年）三级（30年）环境作用等级L1L2、L3L1L2、L356d电通量（C）＜1000＜800＜1500＜1000⑹对于化学侵蚀环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性除满足“混凝土的电通量的一般要求”外，还应满足下表规定：化学侵蚀环境下混凝土的电通量设计使用年限级别一级（100年）二级（60年）三级(30)环境作用等级H1、H2H3、H4H1、H2H3、H456d电通量（C）＜1200＜1000＜1500＜1000第7页共31页⑺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。⑻充分考虑运营管理单位对结构采取补救措施的可能性。3、桥涵结构用混凝土应尽量选用非碱活性骨料。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。4、为满足隧道混凝土耐久性要求，模筑混凝土及钢筋混凝土应满足“抗渗等级不得低于P8”、钢筋混凝土中钢筋的混凝土净保护层厚度采用50mm（拱、墙、仰拱）及40mm（底板），混凝土最大水胶比和最小凝胶材料用量应符合《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》。在侵蚀性环境及有害气体环境下，衬砌的材料选择、性能、指标应符合保证衬砌结构耐久性和运营安全的需要。四、高性能混凝土原材料1、水泥⑴强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。⑵比表面积不宜超过350m2/kg。⑶游离氧化钙含量不应超过1.0%。⑷碱含量不应超过0.80%。C40及以上混凝土水泥的碱含量不宜超过0.60%。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%。⑸水泥熟料中C3A的含量不宜超过8%，氯盐环境下不宜超过8%。⑹配筋混凝土所用水泥的CL-含量不宜超过水泥重的0.10%（钢筋混凝土）和0.06%（预应力混凝土）。⑺80μm方孔筛筛余不应小于10%(普通硅酸盐水泥)。2、细骨料的主要品质指标⑴细骨料按细度模数量分为粗、中、细三级，其细度模数分别为：粗级3.7～3.1中级3.0～2.3细级2.2～1.6⑵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，也可选用专门磨机机组生产的人工砂。不宜使用含泥量高、风化严重的山砂。不得使用含CL-有害物质、质量控制困第8页共31页难的海砂。⑶由于人工砂颗粒尖利棱角多，表面粗糙不光滑，粉末含量较大。配制混凝土时用水量应比天然砂配制混凝土的用水量、振捣时间、水泥用量需适当增加，增加量由试验确定。⑷人工砂配制混凝土时，当石粉含量较大时，宜配制低流动度混凝土，在配合比设计中，宜采用低砂率。细度模数高的宜采用较高砂率。⑸人工砂配制混凝土宜采用机械搅拌，搅拌时间应比天然砂配制混凝土的时间延长1min左右。⑹人工砂混凝土要注意早期养护。养护时间应比天然砂混凝土延长2～3d。⑺对于长期处于潮湿环境的重要混凝土结构用砂，应采用砂浆棒(快速法)或砂浆长度法进行骨料的碱活性检验。经上述检验判断为有潜在危险时，应控制混凝土中的碱含量不超过3Kg/m3，或采用能抑制碱—骨料反应的有效措施。⑻细骨料的主要品质指标：细骨料的有害物质含量序号项目名称质量指标C30～C45≥C50＜C30含泥量（按质量计），%≤2.5≤2.0≤3.0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SO3)，%≤0.5有机物含量(用比色法试验)颜色不应深于标准色。当颜色深于标准色时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。第9页共31页细骨料的累计筛余百分数(%)筛孔尺寸，mm级配区Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区10.000005.0010～010～010～02.5035～525～015～01.2565～3550～1025～00.6385～7170～4140～160.31595～8092～7085～550.16100～90100～90100～90*除5.00mm和0.63mm筛档外，砂的实际颗粒级配与上表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%。⑻砂的级配应处于表中的某一区内，当砂的实际颗粒级配不符合要求时，宜采取相应的技术措施，并经试验证明能确保混凝土质量后，方允许使用。配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。当采用Ⅰ区砂时应提高砂率，并保持足够的水泥用量，满足混凝土的和易性；当采用Ⅲ区砂时，宜适当降低砂率。配制泵送混凝土，宜选用中砂。⑼当采用以专门机组生产的人工砂配制混凝土时，人工砂的压碎指标值应小于25%。经亚甲蓝试验判定后，人工砂的石粉含量应符合下表规定：混凝土强度等级＜C30C30～C45≥C50石粉含量（%）MB＜1.40≤10.0≤7.0≤5.0MB≥1.40≤5.0≤3.0≤2.0⑽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后，方可使用。⑾砂的坚固性指标：混凝土所处的环境条件及其性能要求5次循环后的质量损失(%)在严寒及寒冷地区室外使用并经常≤8第10页共31页处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土。对于的抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土。有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土。其他条件下使用的混凝土。≤10注：人工砂的总压碎值指标应小于30%。3、粗骨料⑴粗骨料宜选用级配合理、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。⑵一般混凝土最大粒径(圆孔)应不大于31.5mm，且不宜超过钢筋保护层厚度的2∕3(在严重腐蚀环境下不宜超过1∕2)，且不得超过钢筋最小间距的3∕4。配制C50及以上预应力混凝土时，粗骨料最大粒径应不大于25mm。⑶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。紧密空隙率应小于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%)。当最大粒径为31.5mm时，5～10mm粒级部分不宜少于25%；当最大粒径为25mm时，5～10mm粒级部分不宜少于40%。⑷粗骨料的主要品质指标：粗骨料的有害物质含量(%)序号项目指标＜C30C30～C45≥C501含泥量