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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
H1
H2
H3
H4
硫酸盐侵蚀
环境水中硫酸盐含量mg/L
≥200≤600
>600
≤3000
>3000
≤6000
>6000
强透水性环境土中硫酸盐含量mg/kg
≥2000
≤12000
>12000
≤24000
>24000
弱透水性环境土中硫酸盐含量,mg/kg
≥3000
/
盐类结晶侵蚀
环境土中硫酸盐含量,mg/k
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
(4)冻融破坏环境
表5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
注:
严寒:
t≤-8℃;
寒冷:
-8℃<t<-3℃;
微冻:
-3℃≤t≤2.5℃
(5)磨蚀环境
表6磨蚀环境
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混凝土的电通量的要求
一(100年)
二(60年)、三(30年)
56d
电通量(C)
<
C30
2000
2500
C30~C45
1500
≥C50
1000
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。
表8普通钢筋的混凝土保护层最小厚度
单位:
mm
结构类别
碳化环境
氯盐环境
磨蚀环境
冻融破坏环境
化学侵蚀环境
桥梁涵洞
1
45
5
隧道衬砌
55
35
4
路基支挡
6
3
30
40
D、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
二(60年)
三(30年)
环
境
条
件
干燥环境(砼的最大碱含量)
3.5
潮湿环境(砼的最大碱含量)
3.0
含碱环境(砼的最大碱含量)
砼必须换用非碱活性骨料
(3)氯盐环境下混凝土的电通量
L2、L3
电通量(56d),C
800
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
H2、H3
1200
(5)冻融破坏环境下混凝土的抗冻性
表12冻融破坏环境下混凝土的抗冻性
D1、D2、D3、D4
抗冻等级(56d)
≥F300
≥F250
≥F200
(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。
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
比表面积
≤350m2/kg(硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥)
2
80µ
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%
熟料中的铝酸三钙含量
≤8%,氯盐环境下≤10%
氯离子含量
不宜大于0.10%(钢筋混凝土)
≤0.06%(预应力混凝土)
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;
(1)粉煤灰
粉煤灰的产生(见图1):
图1粉煤灰的产生
高性能混凝土中粉煤灰的技术要求见表14:
表14粉煤灰的技术要求
名称
C50以下混凝土
C50及以上砼
细度,%
≤20
≤12
氯离子含量,%
不宜大于0.02
需水量比,%
≤105
烧失量,%
≤5.0
≤3.0
含水量,%
≤1.0(干排灰)
三氧化硫含量,%
7
氧化钙含量,%
≤10(对于硫酸盐侵蚀环境)
(2)矿渣粉
矿渣:
化学成分及水泥熟料类似,氧化钙含量较低,氧化铝和氧化硅的含量较高。
在碱环境或硫酸盐环境下活性逐步激发。
高性能混凝土中矿渣粉的技术要求见表15:
表15矿渣粉的技术要求
氧化镁含量,%
≤14
≤4.0
≤0.02
比表面积,m2/kg
350~500
含水率,%
≤1.0
8
活性指数,%,28d
≥95
(3)硅灰
石英在2000度条件下蒸发为气体部分氧化凝结为圆球状微珠。
颗粒细小,形状浑圆而且活性高。
贮存和运输比较困难。
高性能混凝土中矿渣粉的技术要求见表16:
表16硅灰的技术要求
≤6
二氧化硅含量,%
≥85
≥18000
≤125
3外加剂
用于高性能混凝土中的外加剂包括:
减水剂(塑化剂、流化剂)
灌浆剂
其他:
速凝剂、膨胀剂等
防冻剂
抗裂剂
防腐剂
用于高性能混凝土中的减水剂的技术指标见表17:
表17减水剂的技术指标
项目
指标
备注
水泥净浆流动度,mm
≥240
硫酸钠含量,%
≤10.0
≤0.2
碱含量(Na2O+0.658K2O),%
减水率,%
≥20
新标准≥25
含气量,%
≥3.0
用于配制非抗冻混凝土时
用于配制抗冻混凝土时
坍落度保留值,mm
30min
≥180
用于泵送混凝土时
60min
≥150
常压泌水率比,%
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
4细骨料
(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。
表18砂的质量指标
质量指标
<C30
含泥量,%
≤2.5
≤2.0
泥块含量,%
≤0.5
云母含量,%
轻物质含量,%
<0.02
三氧化硫含量%
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。
采用人工砂或混合砂时,压碎指标值应小于25%,石粉含量应符合表19规定:
表19石粉含量指标
混凝土强度等级
石粉含量(%)
MB<1.40
≤7.0
MB≥1.40
5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。
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;
(3)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循环下的混凝土应小于1%);
(4)粗骨料为碎石时,碎石的强度用岩石抗压强度表示,且岩石抗压强度及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,且应符合表20的规定:
表20碎石压碎值指标
混凝土
强度等级
≥C30
岩石种类
水成
岩
变质岩或
深成的火
成岩
火成岩
火成
碎石
≤16
≤30
≤10
≤13
卵石
表21
结构类型
混凝土结构
预应力混凝土结构
质量损失率,%
≤8
≤5
表22碎石的质量指标
项目强度等级
<C30
C30~C45
≥C50
含泥量,%
≤1.0
≤0.5
泥块含量,%
≤0.25
针、片状颗粒总含量,%
≤10
硫化物及硫酸盐含量
(折算成SO3),%
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。
6拌合用水
(1)拌合用水可采用饮用水。
当采用其他来源的水时,水的品质应符合表23的要求;
表23拌合用水的质量指标
预应力混凝土
钢筋混凝土
素混凝土
pH值
>4.5
不溶物,mg/L
<2000
<5000
可溶物,mg/L
<10000
氯化物(以Cl-计),mg/L
<500
<1000
<3500
硫酸盐(以SO42-计),mg/L
<600
<2700
碱含量(以当量Na2O计),mg/L
<1500
(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;
(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%;
(4)拌合用水不得采用海水。
当混凝土处于氯盐环境时,拌合水氯离子含量应不大于200mg/L。
对于使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土,拌合水氯离子含量不得超过350mg/L。
第3部分高性能混凝土的耐久性
高性能混凝土的耐久性主要包括抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性、抗碱-骨料反应性。
1需考虑的因素
配置高性能混凝土需要考虑以下因素:
(1)结构部位
(2)施工方法
(3)环境条件
(4)材料性能
(5)设计要求
2配合比参数的选择
(1)C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400kg/m3,C35~C40混凝土不宜高于450kg/m3,C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3;
(2)混凝土中宜适量掺加优质的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物掺合料。
混凝土中粉煤灰掺量大于30%时,混凝土的水胶比不得大于0.45。
预应力混凝土以及处于冻融环境的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30%;
(3)混凝土中应掺加适量符合本技术条件要求的混凝土外加剂,优先选用多功能复合外加剂;
(4)混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量应满足设计要求,当设计无要求时,钢筋混凝土及预应力混凝土应满足相应的要求;
素混凝土应满足相应的要求;
表24混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量
环境类别
0.55,280
0.60,260
0.65,260
0.50,300
0.45,320
0.40,340
0.36,360
表25素混凝土的选择
T1、T2、T3
0.60,280
L1、L2、L3
不宜采用素砼
1.50,300
(5)对于硫酸盐侵蚀环境中的混凝土结构,混凝土的胶凝材料组成还应满足表26的要求,胶凝材料的抗蚀系数应不小于0.80。
表26硫酸盐侵蚀环境中,胶凝材料的组成要求
环境作
用等级
水泥品种
水泥熟料中的
铝酸三钙含量,%
粉煤灰或矿渣粉的掺量,%
最小胶凝材料用量,kg/m3
普通硅酸盐水泥
≤8
300
中抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤5
-
≥25
330
高抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤3
H3,H4
≥30
360
(6)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表27的规定;
当骨料的碱—硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.20~0.30%时,除了混凝土的碱含量应满足下表的规定外,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,并应通过试验证明抑制有效。
表27混凝土的碱含量
环境条件
干燥环境
潮湿环境
含碱环境
(7)钢筋混凝土中氯离子总含量(包括水泥、矿物掺合料、粗骨料、细骨料、水、外加剂等所含氯离子含量
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