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高性能混凝土培训080422
高性能混凝土工程检测项目及质量控制指标
1.铁路混凝土结构所处环境类别
1.1根据规范标准,共分为碳化环境、氯盐环境、冻融破坏环境、化学侵蚀环境和磨蚀环境。
不同类别环境的条件特征及作用等级见表1-2~1-6。
表1-2碳化环境
作用等级代号
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
注:
当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。
表1-3氯盐环境
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
水中氯离子浓度≥100mg/L,≤500mg/L
土中氯离子浓度≥150mg/kg,≤750mg/kg
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)
水中氯离子浓度>500mg/L,≤5000mg/L
土中氯离子浓度>750mg/kg,≤7500mg/kg
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
水中氯离子浓度>5000mg/L,
土中氯离子浓度>7500mg/kg
表1-4冻融破坏环境
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
严寒和寒冷地区+氯盐环境+水位变动区
注:
严寒地区、寒冷地区和微冻地区是根据其最冷月的平均气温划分的。
严寒地区、寒冷地区和微冻地区最冷月的平均气温t分别为:
t≤-8oC,-8oC<t<-3oC和-3oC≤t≤2.5oC。
表1-5化学侵蚀环境
化学侵蚀类型
作用等级代号
H1
H2
H3
H4
硫酸盐侵蚀
环境水中SO42-含量(mg/L)
≥200≤600
>600
≤3000
>3000
≤6000
>6000
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-含量(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
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。
表1-6磨蚀环境
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
被大量夹杂泥砂或物体磨损、冲刷
注:
以上各种环境条件下,作用等级为L3、H3、H4、D3、D4、M3级的环境为严重腐蚀环境。
2.原材料
(1)水泥
应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥(简称“普硅水泥”),混合材宜为矿渣或粉煤灰。
处于严重化学侵蚀环境时(硫酸盐侵蚀环境作用等级为H3或H4)应选用C3A含量不大于6%的硅酸盐水泥或抗硫酸盐硅酸盐水泥(简称“抗硫水泥”)。
水泥的质量指标应符合表1-7的要求。
表1-7水泥的技术要求
序号
项目
硅酸盐水泥
普硅水泥
抗硫水泥
42.5级
32.5级
42.5级
32.5级
42.5级
1
抗压
强度
MPa
3d
≥17.0
≥11.0
≥16.0
≥10.0
≥15.0
28d
≥42.5
≥32.5
≥42.5
≥32.5
≥42.5
2
抗折
强度
MPa
3d
≥3.5
≥2.5
≥3.5
≥2.5
≥3.0
28d
≥6.5
≥5.5
≥6.5
≥6.0
≥6.5
3
凝结
时间
min
初凝
≥45
≥45
≥45
终凝
≤390
≤600
≤600
4
安定性
合格
合格
合格
5
比表面积(m2/kg)
≤350
-
≤350
6
80µm方孔筛筛余(%)
-
≤10.0
-
7
不溶物(%)
≤0.75
型、≤1.5Ⅱ型
-
≤1.50
8
烧失量(%)
≤3.0
型、≤3.5Ⅱ型
≤5.0
≤3.0
9
熟料中的C3A(%)
≤8%,氯盐环境下≤10%
≤5.0中抗硫
≤3.5高抗硫
10
三氧化硫(%)
≤3.5
≤2.5
11
氧化镁(%)
≤5.0
12
游离氧化钙(%)
≤1.0
13
氯离子
≤0.10%(钢筋混凝土)、≤0.06%(预应力混凝土)
14
碱含量
≤0.8%
注:
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)粉煤灰
粉煤灰应选用质量稳定的产品。
强度等级不大于C50的钢筋混凝土可选用国标
级或Ⅱ级粉煤灰,但应控制粉煤灰的烧失量不大于5.0%;强度等级不小于C50的预应力混凝土应选用国标
级粉煤灰,但应控制粉煤灰的烧失量不大于3.0%。
粉煤灰的质量指标应符合表1-8的要求。
表1-8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(45µm方孔筛筛余%)
≤20
≤12
2
需水量比(%)
≤105
≤100
3
烧失量(%)
≤5.0
≤3.0
4
氯离子含量(%)
≤0.02
5
含水率(%)
≤1.0(对干排灰)
6
SO3含量(%)
≤3.0
7
CaO含量(%)
≤10(对于硫酸盐侵蚀环境)
8
游离CaO含量(%)
F类粉煤灰:
≤1.0
C类粉煤灰:
≤1.0
9
安定性(mm)
(雷氏夹沸煮后增加距离)
C类粉煤灰:
≤5.0
注:
F类粉煤灰——由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰。
C类粉煤灰——由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰。
(3)矿渣粉。
矿渣粉应采用水淬矿渣的粉磨产品。
矿渣粉的质量指标应符合表1-9的要求。
表1-9矿渣粉的技术要求
序号
名称
技术要求
1
MgO含量(%)
≤14
2
SO3含量(%)
≤4.0
3
烧失量(%)
≤3.0
4
氯离子含量(%)
≤0.02
5
比表面积(m2/kg)
350~500
6
需水量比(%)
≤100
7
含水率(%)
≤1.0
8
活性指数(%),28d
≥95(7d≥75)
(4)细骨料
细骨料应选用处于级配区的中粗河砂(用于预制梁时,砂的细度模数要求为2.6~3.0),也可使用专门机组生产的机制砂。
细骨料的质量指标应符合表1-10的要求。
表1-10细骨料的技术要求
项目
技术要求
<C30
C30~C45
≥C50
人工砂或混合砂中石粉含量
MB<1.40
≤10.0
≤7.0
≤5.0
MB≥1.40
≤5.0
≤3.0
≤2.0
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SO3)(%)
≤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。
细度模数
≥2.3
坚固性(质量损失率)(%)
≤8
吸水率(%)
≤2
碱活性
快速砂浆棒法
砂浆棒膨胀率小于0.10%
当砂浆棒膨胀率≥0.10%参照相关规定执行
人工砂压碎指标值
<25%
(5)粗骨料
粗骨料应选用二级(或多)级配的碎石,紧密空隙率不应大于40%,吸水率小于2%。
质量指标应符合表1-11和1-12的要求,且其表面目测不得有明显的水锈现象。
表1-11粗骨料的压碎指标值(%)
混凝土强度等级
<C30
≥C30
岩石种类
沉积岩(水成岩)
变质岩或深成的火成岩
火成岩
沉积岩(水成岩)
变质岩或深成的火成岩
火成岩
碎石
≤16
≤20
≤30
≤10
≤12
≤13
碎卵石
≤16
≤12
注:
1.沉积岩(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;火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。
2.对于压碎指标值不符合表4-5规定的粗骨料,可通过试验,建立岩石抗压强度与压碎指标值的对应关系,确认岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不小于1.5且混凝土的力学及耐久性能满足要求后,方可使用。
3.用于预制梁时,压碎指标不应大于10%。
表1-12粗骨料的技术要求
项目
技术要求
<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或≤5(预制梁)
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。
紧密空隙率(%)
≤40
吸水率(%)
<2%(用于干湿交替或冻融循环下时应小于1%)
岩石抗压强度与混凝土强度等级之比
≥1.5、≥2.0(预制梁时)
坚固性(质量损失率)(%)
≤8(混凝土结构)或≤5(预应力混凝土结构)
碱活性
岩相法
矿物组成和类型鉴定
快速砂浆棒法
砂浆棒膨胀率小于0.10%,当砂浆棒膨胀率≥0.10%参照相关规定执行
岩石柱法
岩石柱膨胀率小于0.10%
注:
施工过程在检测中粗骨料强度可用压碎指标值进行控制且应符合表1-11的要求。
(6)拌合用水
拌合用水可直接采用饮用水。
当采用其他来源的水时,应进行检测,保证水的质量指标符合表1-13的要求。
表1-14拌合用水的技术要求
项目
技术要求
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SO42-计)(mg/L)
<600
<2000
<2700
碱含量(以当量Na2O计)(mg/L)
<1500
<1500
<1500
凝结时间差(min)
≤30
抗压强度比(%)
≥90(拌和水与蒸馏水或饮用水配制的水泥胶砂强度28d抗压强度比)
注:
1.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。
2.养护用水除不溶物、可溶物可不作要求外,其他项目应符合拌合用水表1-14的规定。
养护用水不得采用海水。
(7)外加剂
外加剂的品名应符合《混凝土外加剂应用技术规程》的要求。
混凝土中不得掺加诸如防腐蚀剂、抗裂剂等无标准不规范的产品。
优先选用聚羧酸类外加剂,其质量指标应符合表1-14的要求。
表1-14外加剂的技术要求
序号
项目
技术要求
备注
1
水泥净浆流动度(mm)
≥240
2
硫酸钠含量(%)
≤10.0
3
氯离子含量(%)
≤0.2
4
碱含量(Na2O+0.658K2O)(%)
≤10.0
5
减水率(%)
≥20
6
含气量(%)
≥3.0
用于配制非抗冻混凝土时
≥4.5
用于配制抗冻混凝土时
7
坍落度保留值(mm)
30min
≥180
用于泵送混凝土时
60min
≥150
用于泵送混凝土时
8
常压泌水率比(%)
≤20
9
压力泌水率比(%)
≤90
用于泵送混凝土时
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
3.配合比技术要求
(1)为保证混凝土的耐久性指标,混凝土应适量掺加优质的粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰等矿物掺和料。
不同矿物掺和料的掺量应根据混凝土的性能通过试验确定。
一般情况下,矿物掺和料掺量不宜小于胶凝材料总量的20%。
当混凝土中粉煤灰掺量大于30%时,混凝土的水胶比不宜大于0.45。
预应力混凝土以及处于冻融环境中的混凝土的粉煤灰的掺量不宜大于30%。
(2)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。
(3)不同环境条件下钢筋混凝土结构的混凝土的水胶比、胶凝材料用量应满足表1-15的规定。
表1-15钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土最低强度等级、
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
设计使用年限级别
一(100年)
二(60年)
三(30年)
碳化环境
T1
C30,0.55,280
C25,0.60,260
C25,0.65,260
T2
C35,0.50,300
C30,0.55,280
C25,0.60,260
T3
C40,0.45,320
C35,0.50,300
C35,0.50,300
氯盐环境
L1
C40,0.45,320
C35,0.50,300
C35,0.50,300
L2
C45,0.40,340
C40,0.45,320
C40,0.45,320
L3
C50,0.36,360
C45,0.40,340
C45,0.40,340
化学侵蚀
环境
H1
C35,0.50,300
C30,0.55,280
C30,0.60,260
H2
C40,0.45,320
C35,0.50,300
C35,0.50,300
H3
C45,0.40,340
C40,0.45,320
C40,0.45,320
H4
C50,0.36,360
C45,0.40,340
C45,0.40,340
冻融破坏
环境
D1
C35,0.50,300
C35,0.55,280
C30,0.60,260
D2
C40,0.45,320
C35,0.50,300
C35,0.50,300
D3
C45,0.4,340
C40,0.45,320
C40,0.45,320
D4
C50,0.36,360
C45,0.4,340
C45,0.4,340
磨蚀环境
M1
C35,0.50,300
C30,0.55,280
C30,0.60,260
M2
C40,0.45,320
C35,0.45,300
C30,0.5,300
M3
C45,0.4,340
C40,0.45,320
C40,0.45,320
(4)当化学侵蚀介质为硫酸盐时,除了配合比参数应满足表4-9、4-10的规定外,混凝土的胶凝材料还应满足表1-16的规定,且胶凝材料的抗蚀系数不得小于0.8。
表1-16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(%)
粉煤灰或磨细矿渣粉的掺量(%)
最小胶凝材料
用量(kg/m3)
H1
普通硅酸盐水泥
≤8
≥20
300
中抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤5
/
300
H2
普通硅酸盐水泥
≤8
≥25
330
中抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤5
≥20
300
高抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤3
/
300
H3,H4
普通硅酸盐水泥
≤6
≥30
360
中抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤5
≥25
360
高抗硫酸盐硅酸盐水泥
≤3
≥20
360
(5)不同环境条件下素混凝土结构的混凝土的水胶比、胶凝材料用量应满足表1-17的规定。
表1-17素混凝土的最低强度等级、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
设计使用年限级别
一(100年)
二(60年)
三(30年)
碳化环境
T1,T2,T3
C30,0.60
280
C25,0.65
260
C25,0.65
260
氯盐环境
L1,L2,L3
C30,0.60
280
C25,0.65
260
C25,0.65
260
化学侵蚀
环境
H1
C35,0.50
300
C30,0.55
280
C30,0.60
260
H2
*
*
C35,0.50
300
C35,0.50
300
H3
*
*
*
*
*
*
H4
*
*
*
*
*
*
冻融破坏
环境
D1
C35,0.50
300
C30,0.55
280
C30,0.60
260
D2
*
*
C35,0.50
300
C35,0.50
300
D3
*
*
*
*
*
*
D4
*
*
*
*
*
*
磨蚀环境
M1
C30,0.55
280
C25,0.60
260
C25,0.65
260
M2
C35,0.50
300
C30,0.55
280
C30,0.60
260
M3
*
*
C35,0.50
300
C35,0.50
300
注:
“*”表示不宜使用素混凝土。
(6)钢筋混凝土结构的混凝土氯离子总含量(包括水泥、矿物掺和料、粗骨料、细骨料、水、外加剂等所含氯离子含量之和)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%。
(7)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1-18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表1-18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和料和外加剂,并经试验证明抑制有效。
表1-18混凝土最大碱含量(kg/m3)
设计使用年限级别
一(100年)
二(60年)
三(30年)
环境条件
干燥环境
3.5
3.5
3.5
潮湿环境
3.0
3.0
3.5
含碱环境
*
*
3.0
注:
1.“*”号表示混凝土必须换用非碱活性骨料。
2.混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺和料、外加剂及水的碱含量之和。
其中,矿物掺和料的碱含量以其所含可溶性碱计算。
粉煤灰的可溶性碱量取粉煤灰总碱量的1/6,矿渣的可溶性碱量取矿渣总碱量的1/2,硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2。
3.干燥环境是指不直接与水接触、年平均空气相对湿度长期不大于75%的环境;潮湿环境是指长期处于水下或潮湿土中、干湿交替区、水位变化区以及年平均相对湿度大于75%的环境;含碱环境是指直接与高含盐碱地、海水、含碱工业废水或钠(钾)盐等接触的环境;干燥环境或潮湿环境与含碱环境交替变化时,均按含碱环境对待。
4.处于含碱环境中的设计使用寿命为30年、60年的混凝土结构,在限制混凝土碱含量的同时,应对混凝土表面作防水、防碱涂层处理。
否则应换用非碱活性骨料。
(8)混凝土的入模含气量宜满足表1-19的规定。
表1-19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
D1
D2、D3
D4
含气量(%)
≥2.0
≥4.0
≥5.0
≥5.5
4.耐久性技术要求
混凝土的耐久性包括电通量、抗冻性能、抗渗性能和抗腐蚀性能等指标。
(1)混凝土的电通量应满足表1-20的规定。
表1-20混凝土的电通量指标
设计使用年限级别
一(100年)
二(60年)、三(30年)
电通量(56d)(C)
<2000 <2500 C30~C45 <1500 <2000 ≥C50 <1000 <1500 (2)氯盐环境下的钢筋混凝土结构,混凝土的耐久性除应满足碳化环境条件下的相关规定外,还应满足表1-21的要求。 表1-21氯盐环境下混凝土抗氯离子的侵蚀性能指标 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 (3)化学侵蚀环境下的混凝土结构,混凝土的耐久性除应满足满足碳化环境条件下的相关规定外,还应满足表1-22的要求。 表1-22化学侵蚀环境下混凝土抗有害离子侵蚀性能指标 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 (4)冻融破坏环境下的混凝土结构,混凝土的耐久性除应满足满足碳化环境条件下的相关规定外,还应满足表1-23的要求。 表1-23冻融破坏环境下混凝土的抗冻性能指标 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
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