铁路混凝土结构耐久性设计、-施工及验收.ppt

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,*,铁路混凝土结构耐久性设计、施工及验收,第一章 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定,前言,本暂行规定是根据铁道部,关于印发,2003,年铁路工程建设规范、定额、标准设计编制计划,的通知,（铁建设函,200341,号）进行编制的。,本暂行规定编制过程中认真总结了我国铁路混凝土工程建设的经验和教训，借鉴了国内外有关标准的规定，在广泛征求意见的基础上，经反复审查定稿。,工程技术人员必须按照“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的铁路建设理念，结合工程具体情况，因地制宜，充分发挥主观能动性，积极采用安全、可靠、先进、成熟、经济、适用的新技术，不能生搬硬套标准。勘察设计单位执行（或采用）单项或局部标准，并不免除设计单位及设计人员对整体工程和系统功能质量问题应承担的法律责任。,本暂行规定共分,9,章，主要内容包括：总则，术语，基本规定，,混凝土原材料，混凝土配合比，构造措施，施工，附加防腐蚀措施和检测、养护、维修等,。,1,、总则,1.0.1,现行铁路工程各专业设计规范对于混凝土结构主要考虑结构的承载能力，而较少考虑环境作用引起的材料性能劣化对结构耐久性带来的影响。混凝土的耐久性不足，不仅会增加使用过程中的修理费用，影响工程的正常使用，而且会过早结束结构的使用年限，造成严重的资源浪费。为使混凝土结构设计能够适应铁路工程建设的需要，并有利于可持续发展的战略，明确铁路混凝土结构耐久性设计的具体内容和方法，真正做到安全、适用、经济、合理，特编写本暂行规定供铁路混凝土结构设计、施工人员使用。,1,、总则,1.0.2,铁路混凝土结构侵蚀性环境的类别主要参考欧洲设计规范、,混凝土结构耐久性设计与施工指南,并结合我国铁路工程的具体情况分类的。这种对,环境类别的划分方法，主要考虑到设计应用的方便，并没有严格按照劣化机理进行分类。对于,每一类别的不同环境条件，按其侵蚀的严重程度，分别纳入,3,4,个不同的环境作用等级。需要指出的是，环境作用下的混凝土劣化程度与混凝土的种类有关，本暂行规定第,3.3,节中确定的环境作用级别，是以不同环境类别下需要满足特定组分要求的混凝土作为前提的，如冻融环境下是引气混凝土，氯盐环境下是矿物掺和料混凝土，这些在本暂行规定第,5,章作了规定。,1.0.3,合理的结构构造、优质的原材料、合理的混凝土配合比、可靠的施工过程质量控制及定期养护、检测与维修是确保混凝土结构耐久性的主要因素，是体现混凝土结构按设计使用年限设计的基本内容。,基本规定,3.1.1,混凝土结构的强度设计，主要考虑荷载作用下的承载力要求，所依赖的是材料的强度。耐久性设计还要考虑结构长期使用过程中由于环境作用引起材料性能劣化对结构安全性与适用性的影响，所依赖的是结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级。,3.1.2,同一个结构物的不同结构部位（如桥梁结构的基础、承台、预制梁等构件）所处的环境类别和作用等级不同时，其耐久性要求也应有所差别，甚至同一构件的不同部位，如承台的下部与水接触部位和上部相对干燥部位，也会有不同的耐久性要求。设计时应充分考虑到这种情况。,3.1.3,混凝土结构所处的侵蚀性环境往往不是单一的，提高混凝土抵抗各种典型侵蚀环境（如化学侵蚀、冻融）作用所采取的技术措施也是不相同的，进行耐久性设计时应分别加以考虑。当结构物处于硫酸盐腐蚀和冻融破坏环境时，进行混凝土配合比设计时应同时考虑采用抗硫酸盐硅酸盐水泥、掺加足量矿物掺和料和引气剂等技术措施。,基本规定,3.2.1,以往铁路工程设计规范对混凝土结构没有明确的设计使用年限要求。我国最近修订颁布的建筑结构设计规范明确规定将建筑结构设计使用年限分成,4,类，即：临时性结构（,1,5,年），易于替换的结构构件（,25,年），普通房屋和构筑物（,50,年），纪念性或特殊重要建筑物（,100,年及以上）。欧共体的规范还规定了桥梁等主要土木工程结构物的设计使用年限为,100,年。美国规定桥梁的设计使用年限为不小于,75,100,年。,混凝土结构耐久性设计与施工指南,对结构的设计使用年限分为三级：一级设计使用年限约,100,年，指重要土木基础设施工程或重要建筑物；二级设计使用年限约,50,年，指次要的土木工程或一般建筑物；三级设计使用年限约,30,年，指可替换的易损构件。,基本规定,3.3.1,参照混凝土结构设计的欧洲标准、,混凝土结构耐久性设计与施工指南,（,CCES01-2004,），,结合我国铁路混凝土结构的具体情况，本暂行规定将环境类别分为碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨蚀环境，作用等级分别为,3,4,级。,在碳化锈蚀为主的环境条件下，混凝土的碳化主要受制于,CO,2,、,H,2,O,和,O,2,的供给程度，因此湿度较大，特别是水位变动区和干湿交替部位是碳化锈蚀发生的重点部位，应予重点关注。当相对湿度小于,60%,时，由于缺少水的参与，钢筋的锈蚀较难发生。当结构处于水下或土中时，由于缺少,CO,2,的有效补给，混凝土的碳化速度将会很缓慢。,在氯盐锈蚀为主的环境条件下，钢筋锈蚀速度与混凝土表面氯离子的浓度、温湿度的变化、空气中,O,2,供给的难易程度有关，在海水作用的潮汐区和浪溅区、盐湖地区或海边滩涂区露出地表的毛细吸附区，钢筋锈蚀的发展速度最快，需要特别防护。长期处于海水下的混凝土，由于钢筋脱钝所需的氯离子浓度值在饱水条件下得到提高，同时缺乏,O,2,的有效供给，所以相对来说钢筋锈蚀的速度反而不大。,基本规定,我国西北、西南和沿海地区的铁路工程常常面临化学侵蚀环境的作用，尤以硫酸盐化学侵蚀环境比较多见。但是，就破坏的严重程度来看，盐类结晶破坏更加突出，多发生在露出地表的毛细吸附区和隧道的衬砌部位，破坏很明显，所以格外引人注意。关于海水环境对混凝土的影响，主要考虑其中氯离子对钢筋锈蚀的促进作用。至于海水中硫酸根离子的化学作用，虽然硫酸根离子浓度已达到了中度侵蚀的,2500mg/L,左右，但由于同时存在氯离子对硫酸盐侵蚀的缓减作用，有些规范将海水硫酸盐侵蚀程度降为轻度硫酸盐侵蚀。在挪威，天然海水中硫酸盐被认为对混凝土没有侵蚀性。,冻融破坏环境作用主要与环境的最低温度、混凝土饱水度和反复冻融循环次数有关。在相同条件下，含盐水的冻融破坏作用更大。因此，应根据当地最冷月份的平均气温、饱水状况和水中是否含盐来划分作用等级。,在磨蚀破坏为主的环境条件下，混凝土结构物遭受磨蚀的程度主要与风或水中夹杂物的数量以及风速、水流速度有关。夹杂物越多，速度越快，磨蚀就越严重。,基本规定,3.3.2,受混凝土材料性能的限制，当结构所处环境过于恶劣时，依靠混凝土的本体性能已经不能满足耐久性的要求，此时，应采取附加防腐蚀措施。暂规把这类环境称为严重腐蚀环境。,3.4,如何正确确定混凝土的耐久性指标是混凝土结构耐久性设计的重要内容。根据环境对混凝土的侵蚀作用机理的不同，现阶段混凝土在不同环境条件下的耐久性仍然采用不同的耐久性评价指标表示，并采用相应的快速试验方法进行试验评定。,基本规定,3.4.1,一般说来，混凝土的耐久性与混凝土的密实程度和混凝土表面与钢筋之间的距离（即保护层厚度）有关。混凝土保护层厚度在本暂行规定第,6.0.10,条已有规定。国内外的大量研究表明，降低水胶比，提高密实度，混凝土抵抗水分、气体（氧气或二氧化碳）及氯离子、硫酸根离子、镁离子等扩散的能力要比传统混凝土高,1,2,个数量级，极大地延缓了碳化和氯离子、硫酸根离子的侵蚀过程，而且由于氧气、水分供应受阻，钢筋锈蚀的速度亦得以阻滞。可见，混凝土的密实度是判定混凝土抵抗环境中各种有害离子侵入性能的重要指标。传统做法是采用混凝土抗高压水渗透的能力,抗渗标号来表示混凝土的密实性能。实践证明，抗渗标号比较适合于判定低强度等级混凝土的密实性，但却难以区分现代混凝土的密实性，因为强度等级超过,C30,的混凝土，抗渗等级几乎均能达到,P20,及以上的水平，单靠抗渗标号已难以区分混凝土抵抗外界水、气及溶于水汽中的其它有害物质侵入混凝土内部的能力大小。实际工程中（除深水工程外）混凝土承受高水压的情况较少。因此，参照,混凝土结构耐久性设计与施工指南,（,CCES01-2004,）,的做法，本暂行规定没有将抗渗标号纳入混凝土的耐久性指标。事实上，大气中的水、气及溶于水汽中的其它有害物质侵入混凝土内部的传输途径不外乎是扩散、渗透或吸收等。,CO,2,和,O,2,等气体介质主要是通过扩散向混凝土内部传输的，其驱动力是浓度差而不是压力差。因此，从上世纪,80,年代开始，各国不断地研究各种新方法以评价混凝土抵抗外界有害离子渗入的能力。其中发展最快的一种方法是电测法。根据测试指标不同，电测法又分为电通量法、电导率法、电迁移法、极限,(,或击穿,),电压法；根据所加电信号不同，可分为直流电法和交流电法；根据测量状态不同，可分为稳态法和非稳态法。不同测试方法的特点及适用范围见说明表,3.4.1-1,。,基本规定,说明表,3.4.1-1,各测试方法的特点,序号,测试方法,适用范围,（,混凝土强度,）,测量周期,适用场合,或目的,1,传统渗水压法,C30,714d,防水要求,P8,2,电通量法,C30C60,饱水后,6hrs,配合比筛选、质量波动监控及验收（按设计指标要求）,3,氯离子扩散系数法,C30C60,饱水后,696 hrs,配合比筛选、质量波动监控及验收（按设计指标要求）、简单寿命预测,基本规定,可以看出，电通量法主要用于配合比筛选、质量波动监控及验收（按设计指标要求），氯离子扩散系数通常用于,Fick,第二律的算式内，也可用于配合比筛选、质量波动监控及验收（按设计指标要求）以及预测混凝土工程的实际使用寿命。对于仅用于混凝土配合比筛选、质量波动监控及验收，电通量法和氯离子扩散系数法均是可行的。考虑到本暂行规定提出混凝土耐久性指标的目的只是用于制定混凝土配合比时相对比较不同混凝土的抗侵入性，又考虑到电通量法在国外已广泛使用多年，积累了不少数据，参照,混凝土结构耐久性设计与施工指南,（,CCES01-2004,）,和,海港工程混凝土防腐蚀技术规范,（,JTJ275-2000,）,的相关规定，本暂行规定采用国内外现在最常用的以美国,ASTM C1202,快速电通量测定方法为基础的标准试验方法，相对评价混凝土密实性或抗侵入性，从而间接评价混凝土的耐久性。,说明表,3.4.1-,2,列出了,ASTM C1202,规定的不同抗渗性混凝土的电通量值范围。可以看出，当混凝土水灰比较大时，电通量值就大；反之，电通量值相对就小。可见，电通量确实可以较好地用来相对比较混凝土的密实性和抗渗性。,基本规定,说明表,3.4.1-2,氯离子在混凝土中渗透能力的等级划分（,ASTM C120297,）,通过电量,C,（,库仑）,氯离子渗透能力,混凝土类型,4000,20004000,10002000,1001000,100,渗透能力强,渗透能力中等,渗透能力低,渗透能力很低,不渗透,W/C,0.6,的普通混凝土,W/C,为,0.4,0.6,的普通混凝土,W/C,0.4,的普通混凝土,改型乳液或硅灰混凝土,聚合物浸渍混凝土,基本规定,国内外大量的试验研究数据和工程实例表明，掺加适量矿物掺和料且具有良好抗侵入性的,C30,以下混凝土的电通量值一般小于,2000C,，,C45,以下混凝土的电通量值一般小于,1500C,，,C50,混凝土的电通量值一般小于,1000C,。,3.4.2,当混凝土结构处于含氯盐的海水、岩土或空气环境中时，氯离子也会从混凝土表面逐渐扩散到钢筋表面并使钢筋脱钝。防止氯离子渗入混凝土内部最为简便和有效的途径就是提高混凝土的抗侵入性和增加钢筋的保护层厚度。因此，本暂行规定仍然采用电通量指标来评价混凝土抵抗氯离子侵入的能力。,3.4.3,混凝土抵抗化学侵蚀的能力取决于两个方面的因素，一方面，混凝土的胶凝材料本身应能有效抵抗环境中有害离子的化学侵蚀。人们常用抗蚀系数来评价水泥或胶凝材料耐侵蚀的能力。至于胶凝材料在其他侵蚀环境下的耐蚀性能，目前还没有一个成熟可靠的的方法。另一方面，混凝土抗化学侵蚀的能力还取决于混凝土本身的密实性。混凝土愈密实，环境中的有害离子愈难渗入其内。因此，参照前面的做法，本暂行规定提出混凝土在不同化学侵蚀作用等级条件下的电通量值应分别小于一定的限制值。,基本规定,3.4.4,混凝土的抗冻性可用多种指标表示，如标准试验条件下经反复冻融后混凝土试件的动弹性模量损失、质量损失、长度增加或体积膨胀等。国内外多数标准都采用动弹模损失或同时考虑质量损失来确定混凝土的抗冻级别，但所有这些指标都只能用来作为抗冻性能的相对比较，而不能与实际工程在某种环境条件下的使用年限预测相联系。现在国内外比较通用的是以美国,ASTM C666-86A,标准试验方法为基础的快速冻融循环试验结果来对混凝土的抗冻性进行评定。这一标准将混凝土试件经,300,次快速冻融循环后的动弹模损失（即与初始动弹模的比值）作为混凝土抗冻耐久性指数,DF,。,北美地区的抗冻混凝土标准规定，有抗冻要求的混凝土，其,DF,值需大于或等于,60,。,我国现行规范用抗冻等级或抗冻标号作为混凝土抗冻性能指标。在水工、公路等规范中，定义快速冻融试验动弹模降到初始值的,60%,或质量损失到,5,（两个条件中只要有一个先达到时）的循环次数作为混凝土抗冻等级。我国港口和水工规范也用抗冻等级表示混凝土的抗冻性能。,综上所述，参考,混凝土结构耐久性设计与施工指南,（,CCES01-2004,）,的规定，本暂行规定采用抗冻等级作为评定混凝土抗冻性的指标。,混凝土原材料,4.1.1,4.1.2,水泥过细，水泥熟料中,C,3,A,含量过高，将导致水泥的水化速度过快，水化热过于集中释放，表现为混凝土的收缩增大、内外温差偏大、抗裂性下降，对混凝土耐久性不利。因此，应对水泥比表面积及,C,3,A,含量加以限制。,水泥中的碱含量过高不仅容易引发混凝土的碱,骨料反应，而且增加混凝土的开裂倾向。一般情况下，不宜采用碱含量过高的水泥。,4.2.1,4.2.2,采用烧失量大的粉煤灰配制的混凝土工作性差（坍落度损失大、不易捣实），强度效应差（波特兰效应降低），耐久性差（封孔固化和致密效应降低）。因此，对粉煤灰的烧失量应予重点控制。,4.2.3,矿渣越细，活性越高，收缩也随矿渣细度的增加而增加。从减少混凝土收缩开裂的角度出发，磨细矿渣的比表面积以不超过,500m,2,/kg,为宜，最好不超过,450m,2,/kg,。,4.2.4,在水灰比不变的情况下，掺入硅灰可明显提高混凝土的强度和抗化学腐蚀性，但由于硅灰活性高，不利于减少温度变形，并且增大混凝土自收缩，因此，当有特殊需要需使用硅灰时，硅灰就宜与其他矿物掺和料联合掺用。,混凝土原材料,4.3.1,采用专门机组生产的人工砂，具有很好的粒形，且因在磨制前已被清洗，故其含泥量较低，可以用来配制高性能混凝土。山砂是由开挖山体浅层风化岩经筛选而得，含泥量高、风化严重，故不提倡使用。海砂中的有害物氯离子虽然可用淡水冲洗除去，但目前冲洗成本高，质量控制困难，因此暂时规定不得使用。,4.3.4,4.3.5,、,4.4.5,4.4.6,骨料的坚固性及有害物含量对混凝土的耐久性影响较大，本暂行规定提出的要求较,铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准,（,TB10424,2003,）,有所提高。,4.3.6,、,4.4.7,水、混凝土中的碱、活性骨料是发生碱,骨料反应的三个必要条件，缺一不可。为预防混凝土发生碱,骨料反应，处于潮湿环境中的混凝土结构应尽量采用砂浆棒或岩石柱膨胀率小于,0.10%,的碱非活性骨料。,4.3.7,人工砂中的石粉不同于粘土、泥块，少量石粉在混凝土中有调整和易性、提高混凝土韧性的有利作用。本暂行规定对人工砂和混合砂的石粉含量主要参考最新修订的,普通混凝土用砂质量标准及检验方法,制定的。,混凝土原材料,4.4.1,砂岩的晶粒嵌固程度不好，坚固性差，不宜配制高性能混凝土。,4.4.3,粗骨料在运输和装卸过程中，其级配可能发生变化。为了确保骨料具有良好的级配，一个有效又可行的技术措施是采用多级配石，如采用二级配石或三级配石。使用过程中可通过对粗骨料实行分级采购、分级存贮、分级计量，配合比试配时再确定各级配石的具体用量，以使骨料具有尽可能小的空隙率，从而降低混凝土的胶凝材料用量。降低粗骨料空隙率的另一个有效措施是采用反击式、锤式式破碎机生产骨料，可以获取更多球形粒形的骨料产品。用这种骨料配制的混凝土，其工作性可以得到进一步的改善，因而也是骨料生产工艺改进的一个方向。,4.5.1,4.5.3,外加剂对混凝土具有良好的改性作用。掺用外加剂是制备高性能混凝土的关键技术之一。外加剂的性能品质、匀质性和与水泥的相容性是成功配制高性能混凝土的基本条件。由于目前外加剂品种繁多，产品质量参差不齐，市场管理又比较混乱，选用时，一定要注意不同外加剂的使用功能、特点。表,4.5.2,所列的性能指标是铁路混凝土常用外加剂的基本要求。工程上若需要采用其他具有特殊功能的外加剂，其性能还应满足现行国家标准,混凝土外加剂,（,GB8076,）,和有关行业标准的相关规定。此外，外加剂必须通过权威部门的技术鉴定，从而确保外加剂的总体质量和使用安全性。,混凝土原材料,提高混凝土的耐久性，引气剂起到十分重要的作用。混凝土中掺入少量引气剂后，就能使每方混凝土中引入数千亿个微小气泡，使混凝土的抗冻融性能大大提高。,日本学者的最新研究表明，混凝土中掺加引气剂后，对混凝土的工作性和匀质性有所提高。引气剂不仅能减少混凝土的用水量，降低泌水率，更重要的是混凝土引气后，水在拌和物中的悬浮状态更加稳定，因而可以改善骨料底部浆体泌水、沉陷等不良现象。因此适量引气是配制高性能混凝土的重要手段之一。,4.6,国家标准,混凝土拌合用水标准,（,JGJ63-89,）,对拌合水中有害物含量和拌合水对混凝土凝结时间和强度的影响要求作出了具体规定。拌合水的碱含量是新增要求，主要是为了控制混凝土的可溶性总碱含量，具体指标参考最新修订的混凝土拌合用水标准制定。,5,混凝土配合比,5.1.1,凝胶是硬化混凝土中的薄弱环节，混凝土的破坏常常是从水泥石凝胶的变形开始的。过高的胶凝材料用量，不仅可使混凝土开裂趋势增大，而且可能造成混凝土的泛浆分层，对混凝土的耐久性反而不利。胶凝材料的数量主要是满足工作性和胶结强度的需要，在此前提下，单方胶凝材料用量应尽可能减少。,5.1.2,在水泥品质得到保障的前提下，国外有使用大掺量矿物掺合料混凝土的成功经验，磨细矿渣用量达,90%,，素混凝土中粉煤灰用量达到,70%,。随着矿物掺合料品质的提高以及其在混凝土中作用的逐渐被认识，我国铁路混凝土工程逐步开始采用掺合料配制混凝土，且随混凝土配制技术的提高其掺量亦有逐步提高的趋势。但矿物掺合料掺量增加也可能带来负面影响（如硬化初期对温、湿度的敏感性），应充分考虑掺合料品质、水胶比影响、外加剂的掺入效应、养护技术等要求。在预应力混凝土结构中，对粉煤灰的用量应适当限值，一般不应超过,30%,。,5,混凝土配合比,5.1.4,采用活性骨料进行混凝土生产时，必须采取技术措施降低碱,骨料反应发生的风险。措施之一是严格控制混凝土的总碱含量，措施之二是掺加矿物掺合料。对于活性不是很大（砂浆棒膨胀率在,0.1,0.2%,）的骨料，可通过控制混凝土总碱含量降低风险；对于活性较大（砂浆棒膨胀率在,0.2,0.3%,）的骨料，可通过控制混凝土总碱含量和掺加矿物掺合料两种措施降低风险；对于活性很大（砂浆棒膨胀率在,0.3,以上）的骨料，原则上建议更换骨料。,5.2.1,5.2.2,配合比设计是确保混凝土耐久性最关键的环节之一，提出混凝土最大水胶比、最小胶凝材料用量限值，就是有效而可行的措施。掺加矿物掺和料已被证明是改善混凝土施工性能、提高混凝土耐久性能的重要技术措施。所以，高性能混凝土必须掺加矿物掺和料和化学外加剂。在以往按强度设计混凝土配合比的设计方法中，首先按强度等级计算水灰比，如今按耐久性要求设计混凝土配合比时，首先是根据环境类别和作用等级，确定混凝土的水胶比和各种胶凝材料用量。在条件许可的情况下，尽量选用较低的水胶比，减少单方用水量和胶凝材料用量，有利于提高混凝土的密实性，降低混凝土的渗透性并减少收缩量，对提高混凝土的耐久性非常有利。另外，降低水胶比是发挥矿物掺合料对混凝土强度贡献的重要条件。但过少的胶凝材料用量对混凝土的强度、耐久性和工作性能不利，因此胶凝材料用量应有最小限值。,5,混凝土配合比,本暂行规定对混凝土最大水胶比和最低胶凝材料用量的要求基本上与国外的一些规范、混凝土结构耐久性设计与施工指南的规定相同，唯一不同的是，将低强度等级为,C25,的混凝土最低胶凝材料用量由,240kg/m,3,修改为,260 kg/m,3,。,5.2.3,提高混凝土耐硫酸盐化学侵蚀的主要技术措施有三条：第一是选择耐硫酸盐性能良好的水泥，主要是水泥熟料矿物中,C,3,A,的含量尽量少，如高抗硫水泥,C,3,A,含量,3%,，中抗硫水泥,C,3,A,含量,5%,；对于不同抗硫酸盐水泥也应选择,C,3,A,含量低的品种。第二是掺加矿物掺合料，一般掺量不得少于,25%,，掺量增加，耐蚀性能提高。第三是通过掺加减水剂，降低混凝土的单方用水量，提高混凝土抗渗性和强度。,构造措施,6.0.10,从耐久性的角度看，最外层的箍筋或分布筋应该最早受到侵蚀，箍筋的锈蚀可引起沿箍筋的环线开裂，在箍筋的密布区域，还会发生保护层的成片剥落，所以在确定钢筋保护层的最小厚度时，应该充分考虑到最外侧的分布筋和箍筋的需要。设计人员在结构的施工图中应明确混凝土保护层厚度所指的钢筋对象（主筋、箍筋或分布筋）及保护层厚度的施工允差。由于影响钢筋锈蚀的因素非常复杂和综合，设计人员可以根据工程的实际情况（特别是通过专门的施工质量控制和质量保证措施）对表中的最小厚度值作出少量调整。鉴于主筋、箍筋和分布筋发生锈蚀的后果严重性有所不同，对于主筋的保护层最小厚度应有足够的保证。,在目前的认识水平下，合理确定钢筋的保护层厚度尚不能完全依靠材料劣化模型的计算结果，主要还得依靠经验和工程判断。本暂行规定所设定的保护层最小厚度，主要参考了国内外有关标准、规范中的规定和研究成果，并通过分析比照而定，其中也联系了我国已建工程的耐久性现状和国外新建大型工程的耐久性设计实例，同时还选用了适当的材料劣化模型进行了核算。,工厂生产的预制构件，因质量较有保证，一般可不考虑保护层的施工负允差。,构造措施,6.0.11,预应力钢筋的耐久性与不同的预应力体系有关，并在很大程度上受施工质量的影响，所以很难对预应力钢筋的混凝土保护层最小厚度提出统一的要求。在不良的环境条件下，预应力钢筋应采取双重或多道防护，除混凝土保护层外，还要有密封的护套或孔道管如高密度的塑料波纹孔道管或环氧涂层金属孔道管。对于氯盐环境且要求的使用年限又较长时，还可同时采用环氧涂层预应力钢筋并在灌浆材料中加入阻锈剂。金属螺旋孔道管无密封功能，除干燥环境条件外不宜采用。,无粘结预应力筋因防锈能力不甚确切，在严重的环境作用下很少采用。,体外预应力钢筋便于检查和更换，是不良环境条件下比较好的一种预应力结构形式。,我国混凝土结构设计规范,GB50010,2002,对预应力筋保护层厚度的要求与普通钢筋相同，美国,AASHTO,规范也是如此。欧洲规范则要求预应力钢筋的保护层最小厚度在各种环境作用下都要比普通钢筋大,10mm,。,预应力筋的锈蚀后果比较严重，如果没有护套或双重保护，其保护层厚度应该大于普通钢筋。,施工,7.0.1,按耐久性要求设计的混凝土应满足工作性、强度和长期耐久性的要求，其中混凝土耐久性能的试验周期比较长，一般为,2,3,个月，混凝土配合比的耐久性试验也不可能一次成功，所以混凝土的配合比试验应充分考虑这种情况，要预留足够的时间。,有耐久性要求的混凝土质量的控制，关键在于保证原材料和拌和物质量的稳定。应充分考虑施工过程中可能出现的各种情况，制定充分的预防措施，合理设置原材料和拌和物质量是否稳定的控制点，杜绝在施工过程中随意更改既定施工方案的现象发生。,对于复杂结构或涉及新工艺的施工方案，应通过适当的方式考察施工方案的可操作性，如选择适当构件进行试浇筑，通过各种手段测试混凝土性能（工作性、强度、耐久性、温差控制等）是否能达到设计要求。,7.0.2,采用强制式搅拌机拌制的混凝土质量比较均匀，搅拌机的功率大、效率高，混凝土拌和物的质量也相对稳定。采用电子计量系统也是为了保障拌和物的质量稳定。,施工,7.0.3,规定冬季搅拌混凝土应具有一定的出机温度，主要是担心混凝土早期受冻。当施工现场存在机械运输困难、运距较长等问题时，应适当提高混凝土的出机温度，以保证混凝土在运输过程中不致被冻坏。，为使混凝土达到必要的出机温度，通常需要对拌合水或骨料进行预热，或两者都加热。加热拌合水是最有效的办法，不但容易做到，而且加热水所消耗的能量仅是同质量骨料的四分之一。但拌合水的加热程度要适当，且应保证每盘混凝土之间温度相差不太悬殊。为避免发生速凝或假凝现象，太热的水不要直接与水泥或外加剂接触。为此，可采用加热水与骨料先行拌合的搅拌工艺制度。,骨料加热前可用帆布等物进行覆盖，加热时可采用蒸汽或热水管等热源，应避免直接使用蒸汽进行喷射。骨料的温度一定要相当均匀，否则直接影响拌和物的质量稳定。,施工,7.0.4,在高温下拌合、浇筑和养护会损害混凝土的质量和耐久性，过热会使坍落度损失过快，拌和物用水量增大。因此，炎热天气施工对混凝土的最高温度和浇筑作业应有限制。,美国垦务局规范建议，在炎热干旱气候条件下，混凝土的入模温度不宜大于,27,，一般条件下应控制入模温度不大于,32,，甚至规定在部分地区的酷热季节禁止浇筑混凝土。,降低混凝土拌和物温度的主要措施有：（,1,）用冷水或冰水；（,2,）冷却水泥温度；（,3,）用冷却水喷洒、浸泡或冷风降低骨料温度；（,4,）对搅拌和运输设备进行遮荫、隔热处理；（,5,）夜间浇筑。,7.0.5,混凝土的收缩在浇筑早期最为明显，且随龄期的增长，混凝土的收缩率会逐渐减少。当新鲜混凝土浇筑于已硬化混凝土表面时，由于两种混凝土的收缩不能同步，新浇混凝土往往由于收缩受到硬化混凝土的限制而产生开裂，这种现象在两种混凝土温差过大时更为明显。,施工,7.0.6,7.0.7,控制混凝土的各种温度主要是为了防止温差过大引起混凝土产生裂缝。,混凝土养护要注意湿度和温度两个方面。养护不仅是浇水保湿，还要注意控制混凝土的温度变化。在湿养护的同时，应该保证混凝土表面温度与内部温度和所接触的大气温度之间不出现过大的差异。采取保温和散热的综合措施，可以防止温降和温差过大。,混凝土的潮湿养护通常采用喷水或保水方法，或用湿砂土、湿麻袋覆盖。预制混凝土或寒冷天气中浇筑的混凝土通常用密封罩内送蒸汽的方法保持潮湿。在遮阳防晒条件下进行混凝土潮湿养护，往往比向混凝土外露面洒水养护还有效。密封薄膜养护（不透水塑料薄膜或养护剂形成的薄膜）在水源不足时是很好的保湿养护手段，但应注意薄膜密封前混凝土表面必须处于饱水状态。,拆除模板或撤除保温防护后，如表面温度骤降，混凝土就可能会产生龟裂。只有当混凝土任何部位的温度都处于逐渐下降状态时才能撤除保温防护。大体积混凝土不能降温过快，因为当混凝土内外存在温差时，表面骤冷的混凝土产生裂缝的可能性很大。混凝土采用干热保温时，必须补充足够的水分。,混凝土温度控制的原则是：,1),升温不要太早和太高；,2),降温不要太快；,3),混凝土中心和表面之间、新老混凝土之间以及混凝土表面和大气之间的温差不要太大。温度控制的方法和制度要根据气温（季节）、混凝土内部温度、构件尺寸、约束情况、混凝土配合比等具体条件来确定。,施工,7.0.8,混凝土硬化早期，由于水泥水化很不充分，混凝土的抗渗性和抗剥落能力较差，因而应尽可能避免混凝土过早与流动水或化学侵蚀介质接触。,7.0.9,混凝土掺加矿物掺和料后，早期的强度发展速度有所放慢，对温度和湿度的敏感程度加强，应特别注意早期的保温和保湿养护。,7.0.10,7.0.12,对预应力筋进行注浆防护对保证预应力混凝土结构的使用寿命具有重要意义。对一些预应力混凝土构件进行解体观察后发现，预应力构件破坏多源于端部预应力体系的锈蚀，而锈蚀与浆体的充盈和密实程度密切相关。,7.0.13,水泥浆体的水化速度与温度有关。在负温条件下，水泥浆体的水化速度变缓或停滞，若此时浆体中的自由水结冰膨胀，就会在浆体中产生过大的膨胀应力，从而可能导致混凝土沿预应力方向产生裂缝。,第二章 铁路混凝土工程施工技术指南,前言,本指南在编制过程中，认真总结我国铁路建设的经验和教训，学习和借鉴国际先进标准，以施工质量验收标准为依据，重点对施工过程中的工艺、方法、措施和质量控制目标作出了规定，反映了工程施工的新技术、新材料、新工艺、新方法，突出了客运专线铁路的技术特点。本指南是客运专线铁路工程施工的指导性技术文件。,根据铁道部,铁路工程建设标准管理办法,（铁建设,2004,143,号）关于铁路工程建设标准体系调整的要求，为鼓励技术创新，促进技术进步，指导施工企业根据自身技术、装备、管理水平和市场定位需要制订技术要求更高、针对性更强、内容更为具体的企业标准，编制了本指南，今后铁道行业将不再发布新的施工规范。本指南严格按照标准编制程序组织编制，分别对编制大纲、征求意见稿、送审稿、报批稿组织路内外专家进行了审查。,总则,1.0.1,现行铁路混凝土结构施工规范主要考虑如何确保结构承载力（强度）的安全性，较少顾及由于施工引起的材料性能劣化对结构安全性与适用性的影响。混凝土结构耐久性不足，不仅会增加使用过程中的修理费用，影响工程的正常使用，而且会过早结束结构的使用年限，严重浪费资源。为使混凝土结构设计能够适应我国现代化建设的需要，有利于可持续发展的战略需求，真正做到安全、适用、经济、合理，特编写本指南供施工人员参考。,1.0.7,由于工程所处环境条件的复杂性以及施工环境条件的多变性，混凝土工程的施工工艺参数不能一成不变。科学的施工方法应是结合工程实际情况制订相应的施工细则，本指南提出的施工技术参数可供参考。在有确凿实践经验的前提下，施工单位可自行提出替代本指南的相关技术条款。,施工前准备,4.0.1,混凝土施工是一项系统工程。为了确保混凝土的施工质量及其耐久性，必须重视混凝土的施工前准备。在制定混凝土施工技术细则时，必须建立完善的施工质量保证体系和健全的施工质量检验制度，明确施工质量检验方法。在混凝土施工组织设计中，应重点提出保障混凝土耐久性等内容的技术条款。,4.0.2,混凝土施工前的另一件重要准备工作就是制定混凝土配合比。由于在进行混凝土配合比调配试验时，混凝土的耐久性试验周期一般在,23,个月以上，因此，施工单位在进场并筹建完现场试验室后，应尽早开始混凝土配合比的调配试验工作。,4.0.4,为了防止混凝土早期产生裂缝，施工过程中需要对混凝土的升温过程以及混凝土与环境之间的温差进行控制。因此，在正式浇筑混凝土前，施工单位应选择有代表性的结构或构件进行试浇筑，测试并确定混凝土的内部升温曲线，为正确指导施工奠定基础。,4.0.5,混凝土的施工质量说到底还是由人来控制的。每一个关键工序操作人员的施工水平、试验人员的操作等皆可对混凝土的施工质量带来一定影响。因此，施工前，有关单位应开展不同层次的技术培训工作，要求相关人员持证上岗。,试验室要求,5.1.1,施工现场建设一个合格的试验室，是确保施工质量，加强施工质量控制和验收的重要保证。施工单位应根据设计要求、工程规模以及施工管理要求，在施工现场建立试验室。根据铁路工程施工管理多年来的经验，建立并完善对施工现场新建试验室的验收制度对保证试验室的建设水平是非常必要的。,5.1.2,一般说来，现场试验室应具有对混凝土原材料、钢筋和预应力钢筋（丝）、混凝土拌和物性能、混凝土力学性能、混凝土耐久性能、实体混凝土质量进行检验的能力。因此，建设现场试验室时，应结合工程性质以及施工单位自身条件等情况，有选择地建立上述试验条件，并配齐相关试验设备。特殊试验项目可以外委有资质的单位检验。,混凝土工程,8.2.1,长期以来，混凝土的质量常以,28,天强度作为主要衡量指标，并在工程界逐渐形成了单纯追求强度的倾向，以为加大水泥用量和采用早强水泥总能有利于质量，并排斥使用粉煤灰等矿物掺和料和引气剂，这些都对混凝土结构的耐久性带来极为不利的影响。对于现代混凝土来说，提高强度比较容易，而耐久性则急待改善。为此，施工人员应该深入了解耐久混凝土的特点，并在混凝土结构施工过程中对混凝土原材料的选用与混凝土配比参数严加控制。,混凝土工程,我国通用水泥按国家标准的规定有六个品种。,1,）硅酸盐水泥，有两个编号,PI,和,PII,，,PI,无任何掺加的矿物混合材料，,PII,允许有不超过,5%,的活性矿物混合材料；,2,）普通硅酸盐水泥，允许以,5%,15%,的矿物混合材料等量取代硅酸盐熟料；,3,）矿渣硅酸盐水泥，在生产水泥时允许以,20%,70%,的粒化高炉矿渣作为矿物混合材料等量取代硅酸盐熟料，由于矿渣硬度比熟料大，共同磨细时，水泥中的矿渣颗粒太粗，矿渣的潜在活性不能充分发挥；,4,）火山灰质硅酸盐水泥，允许有,20%,50%,的火山灰质材料作为矿物混合材料等量取代熟料；,5,）粉煤灰硅酸盐水泥，允许有,20%,40%,的粉煤灰等量作为矿物混合材料取代熟料，粉煤灰也属于火山灰质材料，但因其需水量小、抗裂性好，不同于其他火山灰质材料，故单列一个品种；,6,）复合硅酸盐水泥，用两种以上矿物混合材料以总量,20%,40%,取代硅酸盐熟料。,当用户使用加有上述矿物混合材料的混合水泥时，往往不清楚所加入的矿物混合材料质量与掺和工艺，所以为了有效控制混凝土的质量并发挥矿料的作用，在配制耐久混凝土时宜采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，并将矿料以掺和料的形式作为配制混凝土时的单独组分加入混凝土拌和料中。但当工程的水泥用量很大时，最好由生产水泥的厂家根据用户的订货要求，直接供应所需矿物料品种和掺量并满足规定性能指标的水泥，以降低混凝土配制过程中的复杂程度。,混凝土工程,硅酸盐水泥由原材料烧制的熟料与适量石膏（硫酸钙）磨细而成，熟料中的主要成分有硅酸三钙（,C,3,S,），,硅酸二钙（,C,2,S,），,铝酸三钙（,C,3,A,）,和铁铝酸四钙（,C,4,AF,）,等。,C,3,S,是水泥早期强度的主要来源，水化速度较快，水化发热量较大。,C,2,S,是水泥后期强度的主要来源，水化速度很慢，水化发热量最小。,C,3,A,的水化最快，水化放热量最大，水化物强度最低，干缩最大。同一品种和强度等级（,28,天强度）的水泥，由于熟料中,C,3,A,和,C,3,S,含量、水泥细度、,SO,3,含量、碱含量的不同，其与水发生作用后释放的水化热和流变性能，以及硬化后的早期强度、后期强度增长率、抗裂性以及抗化学腐蚀等性能都会有较大差别。不同厂家生产的水泥产品，甚至同一厂家的不同批产品，性能上可能有很大差异。例如，相同品种和强度等级的水泥，在相同配合比和相同试验条件下，进行抗裂性试验时得出的开裂时间和开裂宽度能相差一倍的并不少见。,混凝土工程,选择水泥时不能以强度作为唯一指标。不能认为强度高的水泥就一定好。发达国家的水泥标准中，对于水泥的强度要求，不仅规定了最低值，而且也规定了最高值的限制，强度超过规定的也不合格。而我国水泥标准中则没有最高值的限制，客观上起到了误导厂家和用户片面强调强度的作用，尤其受到经济利益和片面追求施工进度的驱使，过分追求早期强度而牺牲耐久性质量。在我国目前的生产工艺条件下，提高水泥强度（尤其是早期强度）的主要措施，实际上只是增加水泥中的,C,3,A,与,C,3,S,含量并提高水泥的比表面积，导致水化速率过快、水化热大、混凝土收缩大、抗裂性下降、混凝土的微结构不良、抗腐蚀性差。实践经验也普遍表明，早期强度很高的混凝土在,14d,以后的强度几乎就不再增长，长期强度甚至还有可能倒缩。水泥中,C,3,A,的,3d,水化热量约为,C,3,S,