铁路混凝土结构耐久性问题的研究Word下载.docx
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目
次
1总则………………………………………………………………………………………………………1
2术语………………………………………………………………………………………………………2
3基本规定…………………………………………………………………………………………………3
3.1一般规定……………………………………………………………………………………………3
3.2设计使用年限………………………………………………………………………………………3
3.3环境类别及作用等级………………………………………………………………………………3
3.4混凝土耐久性指标……………………………………………………………………………5
4混凝土原材料……………………………………………………………………………………………6
4.1水泥………………………………………………………………………………………………6
4.2矿物掺和料…………………………………………………………………………………………6
4.3细骨料………………………………………………………………………………………………7
4.4粗骨料………………………………………………………………………………………………8
4.5外加剂………………………………………………………………………………………………10
4.6水……………………………………………………………………………………………………11
5混凝土配合比…………………………………………………………………………………………12
5.1一般规定……………………………………………………………………………………………12
5.2参数限值…………………………………………………………………………………………13
6构造措施………………………………………………………………………………………………13
7施工…………………………………………………………………………………………………16
8附加防腐蚀措施………………………………………………………………………………………17
9检测、养护、维修………………………………………………………………………………………18
本暂行规定用词说明………………………………………………………………………………………20
《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规》条文说明………………………………………………………21
1总则
1.0.1为统一铁路混凝土结构耐久性设计要求，保证混凝土结构物的正常使用寿命，制定本暂行规定。
1.0.2本暂行规定适用于铁路混凝土结构在碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨蚀环境作用下的耐久性设计。
铁路混凝土结构在其他特殊环境作用下的耐久性设计尚应进行专门研究和论证。
1.0.3铁路混凝土结构耐久性设计应遵循下列基本原则：
1采用合理的结构构造，便于施工、检查和维护，减少环境因素对结构的不利影响。
2选用优质的混凝土原材料、合理的混凝土配合比、适当的混凝土耐久性指标。
3对主要混凝土施工过程的质量控制提出要求。
4对于严重腐蚀环境条件下的混凝土结构，除了对混凝土本身提出严格的耐久性要求外，还应提出可靠的附加防腐蚀措施，并对结构在设计使用年限内的检测作出规划，明确跟踪检测内容。
5当采用本暂行规定未涉及的新材料、新工艺和新方法时，应通过试验论证。
1.0.4铁路混凝土结构耐久性设计除应符合本暂行规定的要求外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
2术语
2.0.1混凝土结构耐久性（Durabilityofconcretestructure）
在预定作用和预期的维护与使用条件下，结构及其部件能在预定的期限内维持其所需的最低性能要求的能力。
2.0.2设计使用年限（Designedservicelife）
设计人员用以作为结构耐久性设计依据并具有足够安全度或保证率的目标使用年限。
设计使用年限应由业主或用户与设计人员共同确定，并满足有关法规的要求。
2.0.3胶凝材料（Cementitiousmaterial，orbinder）
用于配制混凝土的水泥与粉煤灰、矿渣粉和硅灰等活性矿物掺和料的总称。
矿物掺和料掺量以其占胶凝材料总量的百分比计。
2.0.4水胶比（Watertobinderratio）
混凝土配制时的用水量与胶凝材料总量之比。
2.0.5混凝土的电通量（Chargepassed）
按照ASTMC1202检测，在60V直流恒电压作用下6h内通过混凝土的电量。
2.0.6钢筋的混凝土保护层最小厚度（Minimumconcretecovertoreinforcement）
为防止钢筋锈蚀从混凝土表面到最外层钢筋最外缘所必需的混凝土最小距离。
2.0.7腐蚀（Deterioration）
材料与周围的环境因素发生物理、化学或电化学反应而受到的渐进性损伤与破坏。
对钢材则称为锈蚀（Corrosion）。
2.0.8附加防腐蚀措施（Additionalprotectivemeasures）
在采取改善混凝土密实性和增加钢筋的混凝土保护层厚度等常规措施仍不足以保证结构的耐久性时所需要进一步采取的其它措施。
2.0.9养护（Maintenance）
为维持结构或其构件在使用年限内所需功能而采取的各种经常性和周期性的技术和管理活动。
2.0.10维修（Repair,orrestore）
通过修补、更换或加固，使损伤的结构或构件恢复到可接受的状态。
按维修的规模、费用及其对结构正常使用的影响程度，可分为大修、中修和小修。
大修时，修复活动需在一定期限内停止结构的正常使用，或需大面积置换结构构件中的受损混凝土，或需更换结构的主要构件。
3基本规定
3.1一般规定
3.1.1铁路混凝土结构的耐久性应根据结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级进行设计。
3.1.2当同一铁路混凝土结构的不同部位或构件所处的环境类别及其作用等级不同时，应根据实际情况分别进行耐久性设计。
3.1.3当同一铁路混凝土结构处于多种环境作用时，应根据每一环境类别及其作用等级分别进行耐久性设计。
3.1.4当铁路混凝土结构处于严重腐蚀环境作用时，应采取必要的附加防腐蚀措施。
3.1.5铁路混凝土结构耐久性设计至少应包括如下内容：
1结构及主要可更换部件的设计使用年限；
2结构所处的环境类别及其作用等级；
3结构耐久性要求的混凝土原材料品质、配合比参数限值以及耐久性指标要求；
4结构耐久性要求的构造措施（包括钢筋的混凝土保护层厚度）；
5与结构耐久性有关的主要施工控制要求；
6严重腐蚀环境条件下采取的附加防腐蚀措施；
7与结构耐久性有关的跟踪检测要求；
8与结构耐久性有关的养护维修要求。
3.2设计使用年限
3.2.1铁路混凝土结构的使用年限级别可根据设计使用年限按表3.2.1进行划分。
表3.2.1混凝土结构的使用年限级别
使用年限级别
设计使用年限
一
100年
二
60年
三
30年
3.3环境类别及作用等级
3.3.1铁路混凝土结构所处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。
不同类别环境的作用等级可按表3.3.1-1、3.3.1-2、3.3.1-3、3.3.1-4、3.3.1-5所列环境条件特征进行划分。
表3.3.1-1碳化环境
环境作用等级
环境条件特征
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
水位变动区
干湿交替
注：
当钢筋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3.3.1-2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100m～300m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盐化冰盐侵蚀部位
表3.3.1-3化学侵蚀环境
化学侵蚀类型
环境作用等级
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
≤12000
＞12000
≤24000
＞24000
弱透水性环境土中SO42-含量，mg/kg
≥3000
＞24000
盐类结晶侵蚀
环境土中SO42-含量，mg/kg
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
1对于盐渍土地区的混凝土结构，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3.3.1-4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
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3.3.1-5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
3.3.2环境作用等级为L3、H3、H4、D3、D4、M3级的环境为严重腐蚀环境。
3.4混凝土耐久性指标
3.4.1混凝土的电通量应满足表3.4.1的要求。
表3.4.1混凝土的电通量
一（100年）
二（60年）、三（30年）
电通量（56d），C
<
C30
2000
2500
C30～C45
1500
2000
≥C50
1000
1500
混凝土的电通量采用ASTMC1202测定，下同。
3.4.2氯盐环境下的钢筋混凝土结构，混凝土的电通量应满足表3.4.2的要求。
表3.4.2氯盐环境下混凝土的电通量
L1
L2、L3
L2、L3
800
1000
3.4.3化学侵蚀环境下的混凝土结构，混凝土的电通量应满足表3.4.3的要求。
表3.4.3化学侵蚀环境下混凝土的电通量
H1、H2
H3、H4
H3、H4
1200
3.4.4冻融破坏环境下的混凝土结构，混凝土的抗冻性应满足表3.4.4的要求。
表3.4.4冻融破坏环境下混凝土的抗冻性
二（60年）
三（30年）
D1、D2、D3、D4
D1、D2、D3、D4
抗冻等级（56d）
≥F300
≥F250
≥F200
4混凝土原材料
4.1水泥
4.1.1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。
4.1.2水泥的技术要求除应满足国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175）的规定外，还应满足表4.1.2的规定。
表4.1.2水泥的技术要求
序号
项目
技术要求
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
2
80µ
m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（80μm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
≤0.20%（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
1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%。
2C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。
4.2矿物掺和料
4.2.1矿物掺和料应选用品质稳定的产品。
矿物掺和料的品种宜为粉煤灰、磨细粉煤灰、矿渣粉或硅灰。
4.2.2粉煤灰的技术要求应满足表4.2.2的规定。
表4.2.2粉煤灰的技术要求
名称
C50以下混凝土
C50及以上混凝土
细度，%
≤20
≤12
按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596）检验
Cl-含量，%
≤0.02
需水量比，%
≤105
≤100
烧失量，%
≤5.0
≤3.0
含水率，%
≤1.0（对干排灰而言）
SO3含量，%
≤3
4.2.3矿渣粉的技术要求应满足表4.2.3的规定。
表4.2.3矿渣粉的技术要求
MgO含量，%
≤14
≤4
比表面积，m2/kg
350～500
按《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736）检验
7
≤1.0
按《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046）检验
8
活性指数，%
28d
≥95
4.2.4硅灰的技术要求应满足表4.2.4的规定。
表4.2.4硅灰的技术要求
≤6
SiO2含量，%
≥85
≥18000
≤125
4.3细骨料
4.3.1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。
4.3.2细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足表4.3.2的规定。
表4.3.2细骨料的累计筛余百分数（%）
级配区
筛孔尺寸，mm
Ⅰ区
Ⅱ区
Ⅲ区
10.0
0
0
5.00
10～0
10～0
2.50
35～5
25～0
15～0
1.25
65～35
50～10
25～0
0.63
85～71
70～41
40～16
0.315
95～80
92～70
85～55
0.160
100～90
100～90
除5.00mm和0.63mm筛档外，细骨料的实际颗粒级配与表4.3.2中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%。
4.3.3细骨料的粗细程度按细度模数分为粗、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
2.2～1.6
配制混凝土时宜优先选用中级细骨料。
当采用粗级细骨料时，应提高砂率，并保持足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性；
当采用细级细骨料时，宜适当降低砂率。
当所用细骨料的颗粒级配不符合表4.3.2的要求时，应采取经试验证明能确保工程质量的技术措施后，方允许使用。
4.3.4细骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法检验，试样经5次循环后其重量损失应不超过8%。
细骨料的吸水率应不大于2％。
4.3.5采用天然河砂配制混凝土时，砂的有害物质的含量应符合表4.3.5的规定。
表4.3.5砂中有害物质限值
项目
质量指标
＜C30
≥C50
含泥量，%
≤2.5
≤2.0
泥块含量，%
≤0.5
云母含量，%
轻物质含量，%
硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），%
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。
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时，方能采用。
4.3.6细骨料的碱活性应采用砂浆棒法进行检验，且细骨料的砂浆棒膨胀率应小于0.10%，否则应按第5.1.4条的要求采取抑制碱—骨料反应的技术措施。
4.3.7当采用以专门机组生产的人工砂或混合砂配制混凝土时，人工砂及混合砂的压碎指标值应小于25%。
经亚甲蓝试验判定后，人工砂及混合砂的石粉含量应符合表4.3.7的规定。
表4.3.7人工砂及混合砂中石粉含量限值
混凝土强度等级
石粉含量（%）
MB＜1.40
≤10.0
≤7.0
≤5.0
MB≥1.40
4.4粗骨料
4.4.1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，也可采用碎卵石或卵石，不宜采用砂岩碎石。
4.4.2粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的2/3，且不得超过钢筋最小间距的3/4。
配制强度等级C50及以上混凝土时，粗骨料
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