高性能混凝土教学课件

1、高性能混凝土及混凝土耐久性1高性能混凝土及混凝土耐久性1主 要 内 容一、高性能混凝土含义 二、使用高性能混凝土意义三、高性能混凝土与普通混凝土差别四、铁路高性能混凝土结构耐久性设计要求五、铁路高性能混凝土原材料质量要求六、铁路高性能混凝土配合比设计要求七、铁路高性能混凝土施工要求八、铁路高性能混凝土试验检测工作 九、高性能混凝土的成本分析十、高性能混凝土在铁路工程中的应用2主 要 内 容一、高性能混凝土含义 2一、高性能混凝土含义 3一、高性能混凝土含义 3高性能混凝土含义 是以耐久性和可持续发展作为基本要求，并适合工业化生产和施工的混凝土 与传统的混凝土相比，高性能混凝土在配比上的特点是低

2、用水量，较低的水泥用量，并以矿物掺合料和化学外加剂作为水泥、砂、石和水之外的必须组分。 中国土木工程学会高强与高性能委员会 高性能混凝土 定义、现状与发展方向高性能混凝土含义 4高性能混凝土含义 是以耐久性和可持续发展作为基本要求 NIST与ACI于1990年5月提出 高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土 采用优质材料配制的 必须采用严格的施工工艺 不离析，便于浇捣 早期强度高，力学性能稳定 具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土高性能混凝土含义 5 NIST与ACI于1990年5月提出 高性能混凝土含义 高性能混凝土含义 1990年美国Mehta PK认为 高强度 高耐久性（抵抗化学

3、腐蚀） 高体积稳定性（高弹性模量、低干缩率、低徐变和低温度应变） 高抗渗性 高工作性6高性能混凝土含义 1990年美国Mehta PK认为6高性能混凝土含义 1992年法国Malier YA认为 良好的工作性 高的强度和高早期强度 工程经济性 高耐久性7高性能混凝土含义 1992年法国Malier YA认为 7高性能混凝土含义 1992年日本的小泽一雅和冈村甫认为 高工作性（高的流动性、黏聚性与可浇筑性） 低温升 低干缩率 高抗渗性 足够的强度8高性能混凝土含义 1992年日本的小泽一雅和冈村甫认为8综上所述 高性能混凝土（High Performance Concrete，缩写为HPC）是最

4、近十多年才出现的新型高技术混凝土。它以混凝土耐久性作为设计的主要指标，保证混凝土有良好的工作性、适用性、力学强度、体积稳定性和经济性，采用现代混凝土技术制作的混凝土。 高性能混凝土含义 高性能混凝土不是混凝土的一个品种高性能混凝土是个学术性名词据现在的理解，高性能混凝土必须具备的性能：（1）针对具体环境下的高耐久性（2）不易开裂性（特别是早期抗裂性）（3）适当的较高强度（4）良好的工作性因为（3）（4）两个要求，目前混凝土技术都能达到。因此所谓高性能主要是耐久性和抗裂性。综上所述9综上所述高性能混凝土含义 高性能混凝土不是混凝土的一个品种综综上所述 高性能混凝土（High Performanc

5、e Concrete，缩写为HPC）是最近十多年才出现的新型高技术混凝土。它以混凝土耐久性作为设计的主要指标，保证混凝土有良好的工作性、适用性、力学强度、体积稳定性和经济性，采用现代混凝土技术制作的混凝土.高性能混凝土含义 10综上所述高性能混凝土含义 10二、使用高性能混凝土意义环境对混凝土破坏混凝土结构耐久性不足的严重性可持续发展的迫切需求 11二、使用高性能混凝土意义环境对混凝土破坏混凝土结构耐环境对混凝土破坏破坏原因的分类： 炎热干燥气候 收缩引起开裂 水泥水化不充分，混凝土强度降低 干湿循环 各种破坏因素的促进作用 孔溶液中某些化合物结晶产生的结晶压物理作用 水的渗透 渗水影响结构物

6、的使用功能 冻融交替 引起从混凝土表面剥落开始的破 坏 盐的结晶 结晶压导致开裂 盐冻 盐和冻融的综合作用，产生裂纹和剥 落后加速 Cl-离子的渗透使用高性能混凝土意义12环境对混凝土破坏使用高性能混凝土意义12 硫酸盐侵蚀 膨胀、开裂、强度下降 化学介质侵蚀 置换反应 酸性介质破坏 软水、溶蚀 化学作用 碱集料反应 混凝土本身的原因 胶凝材料中CaO和MgO的水化 生成 水化物中过量的钙矾石 膨胀性水化物 大气中CO2引起的钢筋锈蚀 海水、除冰盐和混凝土内部由海砂、外加剂带入 的Cl-离子引起的注：钢筋锈蚀本身是电化学作用，但从混凝土保护层的护筋性讨论主要是物理作用，碳化也有化学作用。使用高

7、性能混凝土意义13使用高性能混凝土意义13单项破坏因素的防止措施破坏因素主要措施补充措施钢筋锈蚀碳化提高砼强度（C4050以上可不考虑）减少粉煤灰掺量保证保护层厚度适当加大水泥用量Cl-离子加大保护层厚度适当引气降低Cl-离子渗透系数（掺加粉煤灰、矿粉适当提高混凝土强度）冻融交替掺合优质引气剂，保证混凝土的含气量盐冻掺合优质引气剂配筋构件还须补充防Cl-离子钢筋锈蚀措施含气量高于普通冻融交替碱集料反应选用非活性或低活性集料掺加粉煤灰、矿粉限制混凝土中碱含量硫酸盐侵蚀选用低C3A水泥适当提高强度引气掺加粉煤灰、矿粉渗水提高强度掺加粉煤灰、矿粉引气盐结晶掺加引气剂，保证含气量使用高性能混凝土意义1

8、4破坏因素主要措施补充措施碳化提高砼强度（C4050以上可设计和配制耐久防裂混凝土的一般通用途径 耐久混凝土应该是抗裂性好的混凝土，耐久混凝土应该考虑防止裂缝措施。而耐久和防裂措施许多是一致的。（1）选用水泥 低早强（防裂要求R24h1012Mpa）、低水化热、低C3A含量、低含碱量（2）坚固耐久的集料，用锤式破碎机破碎的碎石（级配和粒形较好），冲洗干净。（3）尽可能减少胶凝材料总量，为此尽可能降低单方拌和水量。为此，选择合适的坍落度（纠正现在不管场合追求2022cm高坍落度）（4）掺加粉煤灰、矿粉或两者复掺（5）掺加优质引起剂使用高性能混凝土意义15设计和配制耐久防裂混凝土的一般通用途径使用

9、高性能混凝土意义1使用高性能混凝土意义混凝土结构耐久性不足的严重性 影响工程正常使用，缩短工程使用寿命,经济损失巨大; 背离可持续发展的道路。资源枯竭、国土破坏、环境污染、废弃混凝土难以处置。16使用高性能混凝土意义混凝土结构耐久性不足的严重性 影 美国联邦公路局资料：登记在册（政府管理）桥梁 1992年 57.2万座，有缺陷21； 1999年 58.6万座，有缺陷15。拆除老桥费用持续增加。 1998年美国土木工程学会报告： 美国现有29%以上的桥梁和1/3以上的道路老化，有2100个水坝不安全，估计需有1.3万亿美元改善其安全状态。 又据资料报道：到20世纪末美国共有桥梁约100万座，超过

10、1/4有缺陷使用高性能混凝土意义17 美国联邦公路局资料：登记在册（政府管理）桥 研究认为，对于桥梁等生命线工程，因修复、更换造成交通延误等间接损失更大，间接经济损失是直接用于桥梁修复费用的10倍。 美国每年用于基础设施修复的费用约为这些基础设施总资产的10%。 在加拿大，为修复其劣化损坏的全部基础设施工程估计需耗费5000亿美元 在英国，据说有1/3的桥梁需要修复 发达国家土建设施腐蚀造成的年损失约占GDP的1.52%，其中主要是混凝土结构腐蚀使用高性能混凝土意义18 研究认为，对于桥梁等生命线工程，因修复、更换造使用高性能混凝土意义19使用高性能混凝土意义19我国水泥产量 1985年1.4

11、3亿吨开始位居世界之首 1997年突破5亿吨 2000年接近6亿吨 2001年6.4亿吨 2002年7亿吨 2003年7.5亿吨（已接近世界产量的40） 我国目前水泥年产量如配置混凝土，年人均近3.3吨 。混凝土用量过大，过度开采矿石和砂、石已在许多地方造成资源破坏，严重影响环境和景观。每生产1t水泥熟料消耗大量燃煤与电能，并排放约1t二氧化碳。混凝土过早劣化，处置废旧工程的混凝土垃圾将给环境带来威胁。 使用高性能混凝土意义20我国水泥产量 1985年1.43亿吨开始位居世界之首使我国土建工程耐久性现状民用房屋 干湿交替的室外构件过早锈蚀 3040年 工业厂房 2030年 大修海港码头 102

12、0年 大修 浪溅区最严重 桥梁 除冰盐侵蚀 1020年大修隧道 渗漏严重钢筋保护层过薄！ 混凝土等级过低！钢筋过细！ 断面过薄！使用高性能混凝土意义21我国土建工程耐久性现状民用房屋 干湿交替的室外构件过早锈石家庄百孔桥大桥盐的腐蚀使用高性能混凝土意义22石家庄百孔桥大桥盐的腐蚀使用高性能混凝土意义22 据统计：在正常工作条件下，混凝土结构从建成到拆除重建的周期平均为4050年。使用高性能混凝土意义23 据统计：在正常工作条件下，混凝土结构从建成到桥梁墩柱冻融剥蚀使用高性能混凝土意义24桥梁墩柱冻融剥蚀使用高性能混凝土意义24使用高性能混凝土意义25使用高性能混凝土意义25使用高性能混凝土意义

13、26使用高性能混凝土意义26使用高性能混凝土意义27使用高性能混凝土意义27使用高性能混凝土意义28使用高性能混凝土意义28使用高性能混凝土意义29使用高性能混凝土意义29使用高性能混凝土意义30使用高性能混凝土意义30使用高性能混凝土意义31使用高性能混凝土意义31使用高性能混凝土意义32使用高性能混凝土意义32一座桥何以只有二十年寿命？拆除前的西直门桥使用高性能混凝土意义33一座桥何以只有二十年寿命？拆除前的西直门桥使用高性能混凝土意使用高性能混凝土意义34使用高性能混凝土意义34使用高性能混凝土意义35使用高性能混凝土意义35为什么现代混凝土结构不耐久？ 水泥质量过细、水化过快 （C3A

14、） 水泥用量过多 水灰比过大 混凝土早期强度过高 外加剂过乱 施工质量较差 使用高性能混凝土意义36为什么现代混凝土结构不耐久？ 水泥质量过细、水化过快 出 路 ？ 出 路 ?按耐久性设 计混凝土结构使用高性能混凝土意义37 出 路 ？ 出 路 ?按耐久性使用高性能混凝三、高性能混凝土与普通混凝土差别38三、高性能混凝土与普通混凝土差别38HPC与NC差别 、普通混凝土是以抗压强度作为最基本的特征，高性能混凝土则是以耐久性为主要指标，同时还有强度、工作性、体积稳定性等； 、普通混凝土是以水泥和粗、细骨料、水四大组分为原材料，高性能混凝土则在前者的基础上增加了大量的外加剂和掺合料，使其性能得到质

15、的变化； 、普通混凝土一般采用0.4-0.8的水胶比,高性能混凝土因掺入高效减水剂使水胶比减少即不大于0.38(0.4),甚至不大于0.2； 、相比普通混凝土，采用低水胶比高性能混凝土，硬化后毛细孔数量显著减少，而超细掺合料又改善粉体集料级配，大幅减少毛细孔数量，毛细孔越少，混凝土越密实，耐久性越好； 、相比普通混凝土，高性混凝土具有高强度、高耐久性及高工作性等性能。 、高性能混凝土设计使用年限为100年，而普通钢筋混凝土使用寿命只有40-50年。39HPC与NC差别 、普通混凝土是以抗压强度作HPC与NC差别 高性能混凝土在本质上和普通混凝土没有很大的差别，所使用的原材料、其生产及施工工艺过

16、程在宏观上也基本一致；所以在高性能混凝土的配制中，根据结构所要求的强度和耐久性、施工中所要求的工作性能，通过试验来确定的，在不采用特殊的原材料、不改变常规施工工艺以及尽可能节约成本的原则下，通过采用低水灰比、掺用高效减水剂和矿物质细掺料的配制特点，经过反复对比试验，配制出高强度、高耐久性、低徐变、体积稳定性好的高性能混凝土。 与普通混凝土相比高性能混凝土的生产和施工并无需要特殊的工艺，但是在各工艺环节上普通混凝土不敏感的因素，高性能混凝土却很敏感，因而需要更为严格控制和管理。40HPC与NC差别 高性能混凝土在本质上和普通混凝四、铁路混凝土结构耐久性的设计要求何谓混凝土结构的耐久性设计？铁路混

17、凝土结构耐久性的设计要求 1、设计使用年限级别 2、环境类别及作用等级 3、混凝土耐久性指标41四、铁路混凝土结构耐久性的设计要求何谓混凝土结构的耐久性设何谓混凝土结构的耐久性设计？ 根据结构的设计使用年限或设计寿命要求对结构进行设计。 结构的设计使用年限是设计人员用以作为结构耐久性设计依据并具有足够安全保证率的目标使用年限。 结构的耐久性设计必须考虑环境对结构的腐蚀作用。 铁路混凝土结构耐久性的设计要求42何谓混凝土结构的耐久性设计？ 根据结构的设计使用年限或设计铁路混凝土结构耐久性的设计要求1、设计使用年限级别 2、环境类别及作用等级3、混凝土耐久性指标铁路混凝土结构耐久性的设计要求43铁

18、路混凝土结构耐久性的设计要求1、设计使用年限级别铁路混凝土设计使用年限级别级别设计使用年限一100年二60年三30年铁路混凝土结构耐久性的设计要求44设计使用年限级别级别设计使用年限一100年二60年三30年铁铁路混凝土结构设计使用寿命级别设计使用年限名 称示 例一约100年重要建筑物标志性、纪念性建筑物，大型公共建筑物等重要土木基础设施工程大型桥梁，隧道，高速铁路上的桥涵，等二约60年一般建筑物和构筑物一般民用建筑,大型工业建筑次要的土木设施、构件轨道、接触网支柱、电杆三约30年不需较长寿命的结构物可替换的易损构件某些工业厂房、水沟人行道板铁路混凝土结构耐久性的设计要求45铁路混凝土结构设计

19、使用寿命级别设计使用一约100年重要建筑物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铁路混凝土结构耐久性的设计要求461、碳化环境环境作用环境条件特征T1室内年平均相对湿度602、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

20、盐化冰盐侵蚀部位铁路混凝土结构耐久性的设计要求472、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3、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SO42-含量，mg/L200 6006003000300060006000强透水性环境土中SO42-含量，mg/kg20003000300012000120002400024000弱透水性环境土中SO42-含量，mg/kg300012000120002400024000盐类结晶侵蚀环境土中SO42-含量，mg/kg2000300030001200012000酸性侵蚀环境水中pH值6.55.55.54.54.54

21、.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铁路混凝土结构耐久性的设计要求483、化学侵蚀环境化学侵蚀类型环境作用等级H1H2H3H4硫酸4、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+水位变动区铁路混凝土结构耐久性的设计要求494、冻融破坏环境环境作用等级环境条件特征D

22、1微冻地区+频繁接5、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、冲刷铁路混凝土结构耐久性的设计要求505、磨蚀环境环境作用等级环境条件特征M1风蚀（有砂情况）风力设计使用年限级别一(100年)二(60年)、三（30年)56d电通量（C）C3020002500C30C4515002000C5010001500 一、碳化环

23、境条件下，混凝土耐久性应满足下列要求： A、混凝土的电通量应满足下表的规定： B、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。 D、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%。铁路混凝土结构耐久性的设计要求51设计使用年限级别一(100年)二(60年)、三（30年)56 二、氯盐环境下，混凝土耐久性除满足碳化环境要求外，混凝土的电通量还应满足下列要求： 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铁路混凝土结构耐久性的设计要求52 二、

24、氯盐环境下，混凝土耐久性除满足碳化环境要求外，混 三、化学侵蚀环境下，混凝土耐久性除满足碳化环境要求外，混凝土的电通量还应满足下列要求： 设计使用年限级别一(100年)二(60年)、三（30年)环境作用等级H1、H2H3、H4H1、H2H3、H4电通量（56d），C1200100015001000铁路混凝土结构耐久性的设计要求53 三、化学侵蚀环境下，混凝土耐久性除满足碳化环境要求外 四、冻融破坏环境下，混凝土耐久性除满足碳化环境要求外，混凝土的电通量还应满足下列要求： 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、D

25、3、D4抗冻等级（56d）F300F250F200铁路混凝土结构耐久性的设计要求54 四、冻融破坏环境下，混凝土耐久性除满足碳化环境要求外 五、磨蚀环境下的混凝土结构，应进行混凝土耐磨性对比试验。 六、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。铁路混凝土结构耐久性的设计要求55 五、磨蚀环境下的混凝土结构，应进行混凝土耐磨性对五、铁路高性能混凝土原材料质量要求混凝土的结构水 泥骨 料 拌合用水矿物掺合料外 加 剂56五、铁路高性能混凝土原材料质量要求混凝土的结构56大颗粒粗骨料的间隙由小 颗粒填充小颗粒粗骨料的间隙由细骨料填充浆体填充骨料堆积体的空隙并在其表面形成润滑层，使

26、拌合物具有满足施工需要的工作度混凝土的结构铁路高性能混凝土原材料质量要求57大颗粒粗骨料的间隙由小混凝土的结构铁路高性能混凝土57水泥浆大颗粒粗骨料小颗粒粗骨料细骨料铁路高性能混凝土原材料质量要求58水泥浆大颗粒粗骨料小颗粒粗骨料细骨料铁路高性能混凝土58 1.P型，硅酸盐水泥 2.P型，硅酸盐水泥,含0-5%的混合材 3.P O型, 普通硅酸盐水泥,含6-15%的混合材 4.P F型，粉煤灰硅酸盐水泥;含20-40%粉煤灰 5.P S型，矿渣硅酸盐水泥,含20-70%以内的矿渣粉 6.P P型, 火山灰质硅酸盐水泥,含20-50%火山灰 7.P C型，复合硅酸盐水泥,含15-50%两种以上混

27、合材水 泥 铁路高性能混凝土原材料质量要求59 1.P型，硅酸盐水泥 水 泥 铁路高性能混凝土5 硅酸盐水泥 = 熟料+适量石膏磨细而成 熟料的主要成分有：C3S；C2S；C3A；C4AF C3S的水化速度较快，水化发热量较大。 C2S的水化速度很慢，水化发热量最小。 C3A的水化速度最快，水化放热量最大，水化物强度最低，干缩最大。 水 泥 铁路高性能混凝土原材料质量要求60 水 泥 铁路高性能混凝土60 过分追求早强必然牺牲耐久性能。 在目前生产工艺条件下，提高水泥强度，实 际上只是增加C3A与C3S含量，并提高比表面积。 实践表明，早期强度很高的混凝土14天以后 的强度几乎不再增长，长期强

28、度甚至倒缩。水 泥 铁路高性能混凝土原材料质量要求61 过分追求早强必然牺牲耐久性能。水 泥 水泥的含碱量 预防碱骨料反应 控制混凝土的开裂倾向 Burrows建议，为防止碱促进混凝土开裂， 水泥中的碱含量应不超过0.60% 。水 泥 铁路高性能混凝土原材料质量要求62水 泥 铁路高性能混凝土62水泥的质量要求 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 中抗硫酸盐硅酸盐水泥（有耐硫酸盐侵蚀要求） 高抗硫酸盐硅酸盐水泥（有耐硫酸盐侵蚀要求） 不宜使用早强水泥铁路高性能混凝土原材料质量要求63水泥的质量要求 水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥铁路高性水泥的技术要求序号项目技术

29、要求备注1比表面积350m2/kg（对硅酸盐水泥、抗硫水泥而言）按水泥比表面积测定方法（勃氏法）GB/T8074检验280m方孔筛筛余10.0%（对普通硅酸盐水泥而言）按水泥细度检验方法 (80m筛筛析法)（GB/T1345）检验3游离氧化钙含量1.0%按水泥化学分析方法（GB/T176）检验4碱含量0.80% 5熟料中的C3A含量非氯盐环境下8%，氯盐环境下10%按水泥化学分析方法（GB/T176）检验后计算求得6氯离子含量0.10%（钢筋混凝土）0.06%（预应力混凝土）按水泥原料中氯的化学分析方法（JC/T420）检验铁路高性能混凝土原材料质量要求64水泥的技术要求序号项目技术要求备注1

30、比表面积350m2/k （1） 含泥量与软弱颗粒（2） 吸水率（3） 线胀系数与弹性模量（4） 压碎强度（5） 粒形、级配与空隙率骨 料 铁路高性能混凝土原材料质量要求65 骨 料 铁路高性能混凝土65砂 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。 2、坚固性：不大于8%；吸水率：不大于2%；优先使用非碱活性骨料。铁路高性能混凝土原材料质量要求66砂 1、细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低项目质量指标C30C30C45C50含泥量，%3.02.52.0泥块含量，%0.5云母含量，%0.5轻物

31、质含量，%0.5氯离子含量，%0.02SO3含量，%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。砂中有害物含量限值铁路高性能混凝土原材料质量要求67项目质量指标C30C30C45C50含泥量，%3.0石 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。优先采用非活性骨料。 2、最大粒径：保护层厚度的2/3，钢筋最小间距的3/4。C50以上时，不应大于25mm。铁路高性能混凝土原材料质量要求 3、骨料应采用二级或多级级配，其堆积密度应大于1500

32、kg/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循环下的混凝土应小于1%） 4、粗骨料岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5。68石 1、粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、混凝土强度等级C30C30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162030101213卵石1612 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：铁路高性能混凝土原材料质量要求69混凝土C30C30岩石种类水变质岩或火水变质岩或火碎石结构类型混凝土结构预应力混凝土结构质量损失率，%856、石的坚固性指标：铁路高性能混凝土

33、原材料质量要求70结构类型混凝土结构预应力混凝土结构质量损失率，%856、7、石中有害物质含量限值项目 强度等级C30C30C45C50含泥量，%1.01.00.5泥块含量，%0.25针、片状颗粒总含量，%10108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。铁路高性能混凝土原材料质量要求717、石中有害物质含量限值项目 名称序号岩石种类线胀系数(10-6/)1闪长岩1.8 - 11.92闪长岩4.1 - 10.33辉绿岩3.6 - 9.74砂

34、 岩4.3 - 13.95白云岩6.7 - 8.66石灰岩0.9 - 12.27大理岩1.1 - 16.0几种岩石的线胀系数铁路高性能混凝土原材料质量要求72 名称岩石种类线胀系数(10-6/)1闪长岩1. 名称序号岩石种类弹性模量(GPa)泊松比()1闪长岩60.0 - 80.00.11 - 0.232闪长岩60.0 - 80.00.253辉绿岩70.0 - 110.04砂 岩6.0 - 25.00.07- 0.225凝灰岩2.0 - 20.0 0.116石灰岩30.0 - 40.00.19 - 0.277大理岩50.0 - 80.00.25 - 0.28几种岩石的弹性模量与泊松比铁路高性能

35、混凝土原材料质量要求73 名称岩石种类弹性模量(GPa)泊松比()1闪长岩6现行骨料的不足 使用廉价的颚式破碎机，使粗骨料的针片状 颗粒高，空隙率大，质量波动显著，导致混凝土拌合物的胶凝材料用量明显偏大。 粗骨料中5-10mm的颗粒很少，不仅增大胶凝材料用量，影响体积稳定性，而且影响混凝土结构承受动载时的传荷能力。铁路高性能混凝土原材料质量要求74现行骨料的不足 使用廉价的颚式破碎机，使粗骨料的针片状 颗铁路高性能混凝土原材料质量要求75铁路高性能混凝土75拌合用水1、拌合用水应符合下表的要求： 项目预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土pH值4.54.54.5不溶物，mg/L200020005000

36、可溶物，mg/L2000500010000氯化物（以Cl-计），mg/L50010003500硫酸盐（以SO42-计），mg/L60020002700碱含量（以当量Na2O计），mg/L150015001500铁路高性能混凝土原材料质量要求76拌合用水1、拌合用水应符合下表的要求： 项目预应力混凝土钢筋2、用拌合用水和蒸馏水拌水泥净浆的初凝时间差及终凝时间差均不得大于30min。3、用拌合用水配制的水泥砂浆或混凝土的28d抗压强度与用蒸馏水拌制的对应砂浆或混凝土抗压强度之比不低于90%。4、拌合用水不得采用海水。铁路高性能混凝土原材料质量要求772、用拌合用水和蒸馏水拌水泥净浆的初凝时间差及终

37、凝时间差均不 矿物掺合料具有如下作用： （1）填充间隙及形成润滑膜； （2）消纳氢氧化钙，改善过渡区（火山灰反应）； （3）对水泥的分散作用，降低水胶比； （4）延缓初期水化速率，形成低水胶比、大水灰比的有利环境； （5）降低温升，改善徐变能力，减小早期热裂缝。矿物掺合料78 矿物掺合料具有如下作用：矿物掺合料78超细掺合料的形貌特征79超细掺合料的形貌特征79水泥颗粒微矿粉颗粒微矿粉颗粒80水泥颗粒微矿粉颗粒微矿粉颗粒808181返回82返回82 粉煤灰品质指标10012C503.01.05.03.01050.0215C30C45SO3含量%含水率%烧失量%需水量比%氯离子%细度%混凝土强度

38、铁路高性能混凝土原材料质量要求83 粉煤灰品质指标10012C503.01.05. 密度kg/m3Cl-%SO3%MgO%烧失量%比表面积m2/kg含水率%流动度比%活性指数，%7d28d28000.024.014.01.03505001.0957595磨细矿渣粉品质指标铁路高性能混凝土原材料质量要求84 密度Cl-SO3MgO烧失量比表面积含水率流动度比活性指数 高性能混凝土用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、能明显改善或提高混凝土耐久性等性能。 调整不同外加剂组分之间的适应性 调整不同外加剂同水泥之间的适应性 外 加 剂铁路高性能混凝土原材料质量要求85 高

39、性能混凝土用外加剂应具有减水率高、坍落度损失小、适量引气 序号项 目指 标1水泥净浆流动度，mm2402硫酸钠含量，%10.03Cl-含量，%0.204总碱量,%10.0 外加剂的品质指标铁路高性能混凝土原材料质量要求86 序号项 目指 标1水泥净浆流动度，mm2402硫酸 掺外加剂混凝土的性能指标序号项 目指 标1减水率，%202含气量，%3.04.53坍落度保留值，mm30min60min180 1504常压泌水率比，%205压力泌水率，%906抗压强度比，%1207对钢筋锈蚀作用无锈蚀8抗冻性，次2009收缩率比，%135铁路高性能混凝土原材料质量要求87 掺外加剂混凝土的性能指标序号项

40、 目指 标1减水率六、铁路高性能混凝土配合比设计要求88六、铁路高性能混凝土配合比设计要求88 1. 适量掺用优质粉煤灰、磨细矿渣粉等 矿物掺和料； 2. C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜 高于400 kg/m3，C35C40混凝土不宜高于450 kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500 kg/m3； 3. 严格控制混凝土的水胶比、最小水泥用 量、最低胶凝材料用量和最大胶凝材料用量;铁路高性能混凝土配合比设计要求铁路高性能混凝土配合比设计要求89 铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土配合比设计要混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)环境类别环境作用 等级 使用年限级别一（100

41、年）二（60年）三（30年）（1）（2）（1）（2）（1）（2）碳化环境 T10.552800.602600.65260 T20.503000.552800.60260 T30.453200.503000.50300氯盐环境 L10.453200.503000.50300 L20.403400.453200.45320 L30.363600.403400.40340铁路高性能混凝土配合比设计要求90混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)环境类别环混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)环境类别环境作用 等级 使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年）（1）（2）（

42、1）（2）（1）（2）冻融破坏 环境D10.503000.552800.60260D20.453200.503000.50300D30.403400.453200.45320D40.363600.403400.40340磨蚀环境M10.503000.552800.60260M20.453200.453000.50300M30.403400.453200.45320铁路高性能混凝土配合比设计要求91混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)环境类别环混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)环境类别环境作用等级使用年限级别一（100年）二（60年）三（30年）碳化环境T1，T2，

43、T30.602800.652600.65260氯盐环境L1，L2，L30.602800.652600.65260化学侵蚀环境H10.503000.552800.60260H2*0.503000.50300H3*H4*冻融破坏环境D10.503000.552800.60260D2*0.503000.50300D3*D4*磨蚀环境M10.552800.602600.65260M20.503000.552800.60260M3*0.503000.50300铁路高性能混凝土配合比设计要求92混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)环境类别环 4. 尽可能减少混凝土胶凝材料中的水泥用量; 5.

44、 当化学侵蚀介质为硫酸盐时，混凝土的胶凝材料还应满足表有关规定，且胶凝材料的抗蚀系数按附录F检验不得小于0.8。 铁路高性能混凝土配合比设计要求93 4. 尽可能减少混凝土胶凝材料中的水泥用量; 铁路高硫酸盐侵蚀环境下混凝土胶凝材料的要求环境作用等级水泥品种水泥熟料中的C3A含量，%粉煤灰或矿渣粉的掺量，%最小胶凝材料用量，kg/m3H1普通硅酸盐水泥820300中抗硫酸盐硅酸盐水泥5/300H2普通硅酸盐水泥825330中抗硫酸盐硅酸盐水泥520300高抗硫酸盐硅酸盐水泥3/300H3， H4普通硅酸盐水泥630360中抗硫酸盐硅酸盐水泥525360高抗硫酸盐硅酸盐水泥320360铁路高性能

45、混凝土配合比设计要求94硫酸盐侵蚀环境下混凝土胶凝材料的要求环境作用等级水泥品种水泥 6.混凝土中宜掺加符合要求且能提高混凝土耐久性能的混凝土外加剂，优先选用多功能复合外加剂。 7.当骨料的碱硅酸反应砂浆棒膨胀率大于0.10%时，混凝土的碱含量应满足相关规定。 8.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。铁路高性能混凝土配合比设计要求95 6.混凝土中宜掺加符合要求且能提高混凝土耐久性能的混凝土 9 混凝土的含气量宜满足下表的规定。表9 混凝土含气量环境条件混凝土无抗冻要求混凝土有抗冻要求D1D2、

46、 D3D4含气量，%2.04.05.05.510 混凝土的坍落度宜根据施工工艺要求确定。在条件许可的条件下，应尽量选用低坍落度的混凝土施工。 铁路高性能混凝土配合比设计要求96 9 混凝土的含气量宜满足下表的规定。混凝土无抗冻要求混图3-46 硬化水泥浆体与混凝土的绝热温升水化热的影响混凝土温度随水泥用量增加而上升铁路高性能混凝土配合比设计要求97图3-46 硬化水泥浆体与混凝土的绝热温升水化热的影响混凝土1、核对供应商提供的水泥熟料的化学成分和矿物组成、混合材种类和数量等资料，并根据设计要求，初步选定混凝土的水泥、矿物掺和料、骨料、外加剂、拌和水的品种以及水胶比、胶凝材料总用量、矿物掺和料和

47、外加剂的掺量。当设计无明确要求时，可参考有关规定进行选定。2、参照普通混凝土配合比设计规程（JGJ55）的规定计算单方混凝土中各原材料组分用量，并核算单方混凝土的总碱含量和氯离子含量是否满足要求。否则应重新选择原材料或调整计算的配合比。铁路高性能混凝土配合比设计要求铁路高性能混凝土配合比设计步骤981、核对供应商提供的水泥熟料的化学成分和矿物组成、混合材种类铁路高性能混凝土配合比设计要求铁路高性能混凝土配合比设计步骤 3、采用工程中实际使用的原材料和搅拌方法，通过适当调整混凝土外加剂用量或砂率，调配出坍落度、含气量、泌水率、表观密度符合要求的混凝土配合比。试拌时，每盘混凝土的最小搅拌量应在15

48、 L以上。该配合比作为基准配合比。 4、改变基准配合比的水胶比、胶凝材料用量、矿物掺和料掺量、外加剂掺量或砂率等参数，调配出拌和物性能与要求值基本接近的配合比35个。99铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土配合比设计步骤 3、采用铁路高性能混凝土配合比设计要求铁路高性能混凝土配合比设计步骤 5、按要求对上述不同配合比混凝土制作力学性能和抗裂性能对比试件，养护至规定龄期时进行试验。其中，抗压强度试件每种配合比宜制作4组，标准养护至1d、3d、28d、56d时试压，试件的边长可选择150mm或100mm；抗裂性对比试验参照有关方法进行。 6、从上述配合比中优选出拌和物性能和抗裂性优良、抗压强度适宜的一

49、个或多个配合比各成型一组或多组耐久性试件，养护至规定龄期时进行试验。 100铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土配合比设计步骤 5、按铁路高性能混凝土配合比设计要求铁路高性能混凝土配合比设计步骤 7、根据上述不同配合比对应混凝土拌和物的性能、抗压强度、抗裂性以及耐久性能试验结果，按照工作性能优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则，从不同配合比中选择一个最适合的配合比作为理论配合比。 8、采用工程实际使用的原材料拌和混凝土，测定混凝土的表观密度。根据实测拌和物的表观密度，求出校正系数，对理论配合比进行校正。101铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土配合比设计步骤 铁路高性能混凝土配合比设计要求铁路高

50、性能混凝土配合比设计步骤 9、当混凝土的力学性能或耐久性能试验结果不满足设计或施工的要求时，则应重新根据要求选择水胶比、凝材料用量或矿物掺和料用量，并按照上述步骤重新试拌和调整混凝土配合比，直至满足要求为止。 10、当混凝土原材料、施工环境温度发生较大变化时，应及时调整混凝土配合比。102铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土配合比设计步骤 9、当七、铁路高性能混凝土施工要求搅 拌浇 灌振捣密实养 护拌合物性能过渡区性能施工质量检验103七、铁路高性能混凝土施工要求搅 拌浇 灌振捣密实养 铁路高性能混凝土施工要求铁路高性能混凝土施工要求搅 拌1. 搅拌设备选择应采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机搅

51、拌混凝土。2. 搅拌时间（均匀前提下尽量短）。3. 搅拌设备的维护。4. 预冷拌合物（用碎冰代替部分拌合水最多75、喷液氮）应采取在骨料堆场搭设遮阳棚、采用低温水搅拌混凝土等措施降低混凝土拌合物温度，或尽可能在傍晚和晚上搅拌混凝土。104铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土施工要求搅 拌1. 搅拌设铁路高性能混凝土施工要求铁路高性能混凝土施工要求浇 灌1. 在炎热季节，应避免模板和新浇混凝土直接受阳光照射。2. 应尽可能安排在傍晚而避开炎热的白天浇筑混凝土。3. 在低温条件下浇筑混凝土时，应采取适当的保温防冻措施，防止混凝土提前受冻。4. 在相对湿度较小、风速较大的环境下浇筑混凝土时，应采取适当挡

52、风等措，防止混凝土失水过快。105铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土施工要求浇 灌1. 在炎热铁路高性能混凝土施工要求铁路高性能混凝土施工要求振捣密实1. 针对拌合物塑性粘度大、振动衰减快（有效半径小）的特点，需要加密振、速插慢拔、避免过振、避免平拖、垂直点振；2. 不得将振捣棒放在拌和物内平拖，也不得用插入式振捣棒平拖驱赶下料口处堆积的拌合物。106铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土施工要求振捣密实1. 针对拌铁路高性能混凝土施工要求铁路高性能混凝土施工要求养 护1. 及时覆盖新浇混凝土暴露面，并采取喷雾洒水等措施保湿养护14d以上;2. 严格控制温差；混凝土与表层之间、表层混凝土与环境之间的温

53、差均不大于20时;3. 在寒冷季节，应待表层混凝土冷却至5以下才可拆除模板；4. 在炎热和大风干燥季节，应采取逐段拆模、边拆边盖、或边拆边喷涂养护剂的养护方式；107铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土施工要求养 护1. 及时铁路高性能混凝土施工要求铁路高性能混凝土施工要求养 护5. 拆模后，应迅速采取切实措施对新暴露混凝土进行后期养护;6. 新浇筑的混凝土与流动的地表水相接触前，应采取临时保护措施，保证混凝土获得75%以上的设计强度为止；7. 蒸养混凝土恒温养护期间混凝土内部温度应不超过60。8. 混凝土养护前，应对有代表性的结构进行温度监控，定时测定混凝土芯部温度、表层温度以及环境气温、相对湿

54、度、风速等参数。108铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土施工要求养 护5. 拆模混凝土硬化后进行湿养护用湿麻袋和塑料膜对桥面板湿养护铁路高性能混凝土施工要求109混凝土硬化后进行湿养护用湿麻袋和塑料膜对桥面板湿养护铁路高性序号结构名称入模温度入模坍落度入模含气量泌水率1基础530220mm4%6%1%2承台、墩台、涵洞525180mm4%6%不泌水3支承垫石525120mm4%6%不泌水4预应力梁525180mm3%4%不泌水5梁面纤维混凝土52590mm5%7%不泌水混凝土拌合物性能铁路高性能混凝土施工要求110序号结构名称入模温度入模坍落度入模含气量泌水率1基础530骨料水可见泌水内泌水铁路

55、高性能混凝土施工要求111骨料水可见泌水内泌水铁路高性能混凝土111裂缝扩展的路径和方向骨料水泥石骨料周围的过渡区薄弱的过渡区相铁路高性能混凝土施工要求112裂缝扩展的路径和方向骨料水泥石骨料周围的过渡区薄弱的过渡区相钢筋沉降裂缝水囊混凝土表面铁路高性能混凝土施工要求113钢筋沉降裂缝水囊混凝土表面铁路高性能混凝土113水化硅酸钙凝胶氢氧化钙晶体 未水化熟料铁路高性能混凝土施工要求114水化硅酸钙凝胶氢氧化钙晶体 未水化熟料铁路高性能混凝土114掺加微矿粉混凝土的水化产物致密的水化硅酸钙凝胶铁路高性能混凝土施工要求115掺加微矿粉混凝土的水化产物致密的水化硅酸钙凝胶铁路高性能混凝1. 施工前检

56、验施工前进行的混凝土原材料品质以及耐久性检验。2. 施工过程检验施工过程中原材料品质抽检、现场混凝土拌合物性能检验以及施工现场抽取的混凝土耐久性试件检验。3. 施工后检验施工后对结构物表面裂缝、钢筋保护层厚度进行检测。如有必要可对表面强度、渗透性进行检测。铁路高性能混凝土施工要求铁路高性能混凝土施工质量检验1161. 施工前检验施工前进行的混凝土原材料品质以及耐久性检验检验项目进场检查复检日常检验项目频次项目频次项目频次水泥烧失量更换料源或每批进货时核查供应商提供的报告。下列任一情况为一批，每批检验一次：任何新选货源；同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的水泥出厂日期达3个月。同厂家、同批号、同

57、品种、同强度等级、同出厂日期的散装水泥每500t（袋装水泥每200t）检验一次，当不足500t或200t时，也需检验一次。氧化镁三氧化硫细度凝结时间安定性强度碱含量比表面积氧化钙助磨剂名称及掺量铁路高性能混凝土施工要求117检验项目进场检查复检日常检验项目频次项目频次项目频次水烧失量铁路高性能混凝土施工要求粉煤灰的检验要求检验项目检 验 要 求质量证明文件检查抽 样 试 验 检 验粉 煤 灰细度每品种、每料源检查供应商提供的质量证明文件。施工单位、监理单位均全部检查。下列情况之一时，检验一次：任何新选货源；使用同厂家、同批号、同品种的产品达3个月及出厂日期达3个月的产品。施工单位试验检验；监理

58、单位见证取样检测或平行检验。同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的产品每120 t为一批，不足120t时也按一批计。施工单位每批抽样试验一次；监理单位平行检验或见证取样检测的次数为施工单位抽样试验次数的10%或20%，但至少一次。烧失量含水率需水量比三氧化硫含量碱含量Cl-含量活性指数118铁路高性能混凝土粉煤灰的检验要求检 验 要 求质量证明铁路高性能混凝土施工要求磨 细 矿 渣 粉比表面积更换料源或每批进货时核查供应商提供的报告。下列任一情况为一批，每批检验一次：任何新选货源；同厂家、同批号、同品种、同出厂日期的水泥出厂日期达3个月。同厂家、同批号、同品种、同强度等级、同出厂日期的散装水泥每

59、500t（袋装水泥每200t）检验一次，当不足500t或200t时，也需检验一次。 烧失量氧化镁含量三氧化硫含量Cl-含量含水率需水量比碱含量活性指数磨细矿渣粉的检验要求检验项目检 验 要 求质量证明文件检查抽 样 试 验 检 验119铁路高性能混凝土磨 细 矿 渣 粉比表面积更换料源或每批进铁路高性能混凝土施工要求细骨料的检验要求检验项目检 验 要 求细 骨 料细度模数下列情况之一时，检验一次：任何新选料源；连续使用同料源、同品种、同规格的细骨料达一年。施工单位试验检验；监理单位见证取样检测或平行检验。连续进场的同料源、同品种、同规格的细骨料每400m3（或600t）为一批，不足上述数量时也

60、按一批计。施工单位每批抽样试验一次，其中有机物含量每3月检验一次；监理单位平行检验或见证取样检测的次数为施工单位抽样试验次数的10%或20%，但至少一次。吸水率含泥量泥块含量坚固性云母含量轻物质含量有机物含量硫化物及硫酸盐含量Cl-含量碱活性120铁路高性能混凝土细骨料的检验要求检验项目检 验 要 求铁路高性能混凝土施工要求粗骨料的检验要求检验项目检 验 要 求粗 骨 料颗粒级配下列情况之一时，检验一次：任何新选料源；连续使用同料源、同品种、同规格的粗骨料达一年。施工单位试验检验；监理单位见证取样检测或平行检验。连续进场的同料源、同品种、同规格的粗骨料每400m3（或600t）为一批，不足上述