高速铁路或有耐久性设计要求混凝土配合比设计与施工控制.docx
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高速铁路或有耐久性设计要求混凝土配合比设计与施工控制
高速铁路或有耐久性设计要求
混凝土配合比设计与施工控制
一、高速铁路混凝土配合比设计依据
1、混凝土强度等级
高速铁路混凝土配合比设计时，需采用设计规定的强度等级。
2、混凝土耐久性设计参数
掌握设计文件中有关对混凝土耐久性设计要求，并参照《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》选用。
⑴.基本规定
①C30及以下的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为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能，一般情况下，混凝土中的矿物掺和料掺量不宜小于胶凝材料总量的20%。
混凝土中粉煤灰掺量大于30%时，混凝土水胶比不宜大于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应选用质量稳定且能改善混凝土拌和物性能、提高混凝土耐久性能、并与水泥之间具有良好的相容性的外加剂。
⑵.最大水胶比和最小胶凝材料用量
混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量应符合表1～表2规定。
表1钢筋混凝土及预应力钢筋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
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
C45，0.40，340
C40，0.45，320
C40，0.45，320
D4
C50，0.36，360
C45，0.40，340
C45，0.40，340
磨蚀环境
M1
C35，0.50，300
C30，0.55，280
C30，0.60，260
M2
C40，0.45，320
C35，0.50，300
C30，0.50，300
M3
C45，0.40，340
C40，0.45，320
C30，0.45，320
表2素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
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：
“※”表示不宜采用素混凝土结构。
⑶.硫酸盐侵蚀环境下混凝土胶凝材料的要求
对于硫酸盐侵蚀环境中的混凝土结构，除了配合比参数应满足表1、表2的要求外，混凝土的胶凝材料组成还应满足表3的要求，胶凝材料的抗蚀系数应不小于0.80。
表3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
⑷.混凝土含气量
混凝土拌和物的入模含气量应符合表4的规定。
表4混凝土含气量
环境条件
无抗冻要求混凝土
有抗冻要求混凝土
D1
D2、D3
D4
含气量（%）
≥2.0
≥4.0
≥5.0
≥5.5
⑸.混凝土的耐久性指标
①电通量（在60V直流恒电压作用下6小时内通过混凝土的电量）
所有按设计使用年限设计的混凝土的电通量应符合表5的规定。
表5混凝土的电通量
设计使用年限级别
一（100年）
二（60年）、三（30年）
电通量（56d），C
＜C30
＜2000
＜2500
C30～C45
＜1500
＜2000
≥C50
＜1000
＜1500
注：
本表是对所有按设计使用年限设计的混凝土的基本要求。
当混凝土处于氯盐环境、化学侵蚀环境或冻融破坏环境时，混凝土的耐久性指标还应分别满足表6、表7及表8的规定。
②氯离子在混凝土中的扩散系数（在外界电场作用下，混凝土孔隙水中氯离子从高浓度区向低浓度区扩散过程的参数）
氯盐环境下的钢筋混凝土结构，除满足表5电通量要求外，混凝土的氯离子扩散系数还应符合表6的规定。
表6氯盐环境下混凝土的氯离子扩散系数
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
L1
L2
L3
56d龄期氯离子扩散系数DRCM（10-12m2/s）
7
4
4
10
6
6
10
7
7
③混凝土抗硫酸盐等级（混凝土试件在规定的试验条件下所能够经受的干湿循环次数）
化学侵蚀环境下的混凝土结构，除满足表5电通量要求外，混凝土的抗硫酸盐等级还应符合表7的规定。
表7化学侵蚀环境下混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能
设计使用年限级别
一（100年）
二（60年）
三（30年）
H1
KS90
KS60
KS60
H2
KS120
KS90
KS90
H3
KS120
KS120
KS90
H4
KS150
KS150
KS120
④混凝土的抗冻性等级（混凝土试件在快冻法试验条件下所能承受的冻融循环次数）
冻融破坏环境下的混凝土结构，除满足表5电通量要求外，混凝土的抗冻性还应符合表8的规定，混凝土的气泡间隔系数还应满足表9的规定。
表8冻融破坏环境下混凝土的抗冻性
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、D4
D1、D2
D3、D4
D1、D2
D3、D4
抗冻等级（56d）
≥F300
≥F350
≥F250
≥F300
≥F200
≥F250
表9冻融破坏环境下混凝土的气泡间隔系数
环境条件
D1
D2
D3
D4
平均气泡间隔系数（μm）
300
250
250
200
⑹.混凝土中的碱含量
混凝土中的碱含量应符合设计要求。
设计无具体要求的，当骨料的碱—硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%～0.30%时，除混凝土中的碱含量应符合表10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10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带※号项目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、空气平均相对湿度长期不大于75%的环境；潮湿环境是指直接与水接触、干湿交替变化的环境、水下或与潮湿土壤接触以及空气平均相对湿度长期大于75%的环境；含碱环境是指直接与海水、含碱工业废水、钾（钠）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年限为60年、30年的混凝土工程，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。
⑺.钢筋混凝土中引入的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.1%，预应力混凝土中引入的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。
⑻.混凝土中三氧化硫总含量不应超过胶凝材料总量的4%。
3、原材料品质指标和检验批次控制要求
⑴.水泥
宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，混合材宜为磨细矿渣粉或粉煤灰。
有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用抗硫酸盐硅酸盐水泥。
不宜使用早强水泥。
水泥的质量品质指标及检验批次控制应符合表11的要求和规定。
表11水泥品质指标技术要求及检验批次控制规定
序号
检验项目
技术要求
进场检查
复检
批量抽检
项目
频次
项目
频次
项目
频次
1
比表面积
300～350m2/kg（对硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥和普通硅酸盐水泥）
√
每厂家、每编号核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：
①任何新选货源；
②连续使用同厂家、同品种、同等级水泥达6个月。
施工单位试验检验；
监理单位见证取样检验。
√
①同厂家、同出厂编号、同出厂日期且连续进场的散装水泥每500t（袋装水泥每200t）为一批，不足上述数量时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；监理单位按施工单位抽检次数的10%进行见证检验，但至少1次。
②使用同厂家、同出厂编号的水泥达3个月及出厂日期达3个月的水泥。
施工单位试验检验；
监理单位见证取样检验。
2
凝结时间
初凝≥45min，终凝≤600min（硅酸盐水泥终凝≤390min）
√
√
√
3
安定性
沸煮法合格
√
√
√
4
强度
各龄期强度不得低于商品强度等级的规定值（详见GB175-2007表3）
√
√
√
5
烧失量
≤5.0%（P.O）；≤3.5%（P.Ⅱ）；≤3.0%（P.Ⅰ）
√
√
6
游离氧化钙
≤1.0%
√
√
7
MgO含量
≤5.0%
√
√
8
SO3含量
≤3.5%
√
√
9
氯离子含量
≤0.06%
√
√
10
碱含量
≤0.8%
√
√
11
助磨剂种类及掺量
详见GB175-2007的5.2
√
12
石膏种类及掺量
详见GB175-2007的5.2
√
13
混合材种类及掺量
详见GB175-2007的5.2
√
14
熟料中的C3A含量
非氯盐环境不应超过8%，
√
氯盐环境下不应超过10%
备注：
①当骨料具有碱-硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.6%。
②C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.6%。
③轨道板用水泥的比表面积可超过本表要求。
⑵.矿物掺和料
矿物掺和料（粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰、复合掺和料）的质量品质指标及检验批次控制应符合表12的要求和规定。
表12矿物掺和料品质指标技术要求及检验批次控制规定
类别
序号
检验项目
技术要求
进场检查
复检
批量抽检
＜C50
≥C50
项目
频次
项目
频次
项目
频次
粉煤灰
1
细度
≤25.0%
≤12.0%
√
每厂家、每编号核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：
①任何新选货源；
②使用同厂家、同规格达6个月。
施工单位试验检验；监理单位见证检验或平行检验。
√
①同厂家、同编号、同出厂日期的产品每200t为一批，不足200t时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；监理单位按施工单位抽检次数的10%分别进行平行检验和见证检验，均不少于1次。
②使用同厂家、同出厂编号达3个月及出厂日期达3个月的粉煤灰。
施工单位试验检验；监理单位见证取样检验。
2
需水量比
≤105%
≤95%
√
√
√
3
烧失量
≤8.0%
≤5.0%
√
√
√
4
Cl-含量
≤0.02%
√
√
5
含水量
≤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
≤1.0%（F类粉煤灰）；
≤4.0%（C类粉煤灰）
√
√
√
9
安定性
≤5.0㎜（雷氏夹沸煮后增加距离）
√
√
√
表12矿物掺和料品质指标技术要求及检验批次控制规定（续）
类别
序号
检验项目
技术要求
进场检查
复检
批量抽检
＜C50
≥C50
项目
频次
项目
频次
项目
频次
磨细
矿渣粉
1
密度
≥2.8g/cm3
√
每厂家、每编号核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：
①任何新选货源；
②使用同厂家、同规格达6个月。
施工单位试验检验；监理单位见证检验或平行检验。
√
①同厂家、同编号、同出厂日期的产品每200t为一批，不足200t时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；监理单位按施工单位抽检次数的10%分别进行平行检验和见证检验，均不少于1次。
②使用同厂家、同出厂编号达3个月及出厂日期达3个月的粉煤灰。
施工单位试验检验；监理单位见证取样检验。
2
比表面积
350～500㎡/kg
√
√
√
3
流动度比
≥95%
√
√
√
4
烧失量
≤3.0%
√
√
√
5
MgO含量
≤14.0%
√
√
6
SO3含量
≤4.0%
√
√
7
Cl-含量
≤0.06%
√
√
8
含水量
≤1.0%
√
√
9
7d活性指数
≥75%
√
√
28d活性指数
≥95%
√
√
表12矿物掺和料品质指标技术要求及检验批次控制规定（续）
类别
序号
检验项目
技术要求
进场检查
复检
批量抽检
＜C50
≥C50
项目
频次
项目
频次
项目
频次
硅灰
1
烧失量
≤6%
√
每厂家、每编号核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：
①任何新选货源；
②使用同厂家、同规格达6个月。
施工单位试验检验；监理单位见证检验或平行检验。
√
①同厂家、同编号、同出厂日期的产品每30t为一批，不足30t时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；监理单位按施工单位抽检次数的10%分别进行平行检验和见证检验，均不少于1次。
②使用同厂家、同出厂编号达3个月及出厂日期达3个月的粉煤灰。
施工单位试验检验；监理单位见证取样检验。
2
比表面积
≥18000m2/kg
√
√
√
3
需水量比
≤125%
√
√
√
4
28d活性指数
≥85%
√
√
√
5
Cl-含量
≤0.02%
√
√
6
SiO2含量
≥85%
√
√
7
含水率
≤3.0%
√
√
表12矿物掺和料品质指标技术要求及检验批次控制规定（续）
类别
序号
检验项目
技术要求
进场检查
复检
批量抽检
＜C50
≥C50
项目
频次
项目
频次
项目
频次
复合
掺和料
1
烧失量
≤4.0%
√
同上
√
同上
√
①同厂家、同编号、同出厂日期的产品每60t为一批，不足60t时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；监理单位按施工单位抽检次数的10%分别进行平行检验和见证检验，均不少于1次。
②使用同厂家、同出厂编号达3个月及出厂日期达3个月的粉煤灰。
施工单位试验检验；监理单位见证取样检验。
2
需水量比
≤105%
√
√
√
3
1d活性指数
≥125%
√
√
√
28d活性指数
≥100%
√
√
√
4
Cl-含量
≤0.06%
√
√
√
5
SO3含量
≤3.0%
√
√
6
含水率
≤1.0%
√
√
7
游离CaO含量
≤1.0%
√
√
8
MgO含量
≤14%
√
√
备注
①复合掺和料需水量比和活性指数检验用水泥应采用符合GB175规定的强度等级为42.5的硅酸盐水泥，且1d抗压强度为11MPa～15MPa，
28d抗压强度为45MPa～55MPa。
②料需水量比和活性指数检验时复合掺和料的掺量采用实际用量。
⑶.细骨料
应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低的洁净天然河砂，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。
细骨料的质量品质指标及检验批次控制应符合表13的要求和规定。
表13细骨料品质指标技术要求及检验批次控制规定
序号
检验项目
技术要求
进场检查
复检
批量抽检
C30
C30～C45
C50
项目
频次
项目
频次
项目
频次
1
颗粒级配
详见JGJ52-2006表3.1.2-2
√
下列情况之一时，检验一次：
①任何新选料源；
②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；
监理单位见证检验或平行检验。
√
连续进厂的同料源、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；监理单位按施工单位抽检次数的10%分别进行平行检验和见证检验，均不少于1次。
2
含泥量
≤3.0%
≤2.5%
≤2.0%
√
√
3
泥块含量
≤0.5%
√
√
4
云母含量
≤0.5%
√
√
5
轻物质含量
≤0.5%
√
√
6
有机物含量
浅于标准色
√
√
7
压碎指标值（人工砂）
＜25%
√
√
8
石粉含量（人工砂）
MB＜1.40
≤10.0%
≤7.0%
≤5.0%
√
√
MB≥1.40
≤5.0%
≤3.0%
≤2.0%
9
吸水率
≤2%
√
10
坚固性
≤8%
√
11
硫化物及硫酸盐含量
≤0.5%
√
12
Cl-含量
≤0.02%
√
13
碱活性
＜0.1%
√
备注：
①除5.00㎜和0.63㎜筛档外，细骨料的实际颗粒级配与JGJ52-2006表3.1.2-2中所列的累计筛余百分率相比允许稍有超出分界线，但超出总量不应大于5%。
②应采用岩相法检验细骨料矿物组成。
若含有碱-硅酸反应活性矿物，其砂浆棒膨胀率应小于0.10%，否则应采取抑制碱-骨料反应技术措施。
不得使用具有碱-碳酸盐反应活性的骨料。
⑷.粗骨料
应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、空隙率小的洁净碎石，也可采用碎卵石。
混凝土应采用两级或三级级配粗骨料。
粗骨料应分级采购，分级运输、分级堆放、分级计量。
粗骨料的质量品质指标及检验批次控制应符合表14的要求和规定。
表14粗骨料品质指标技术要求及检验批次控制规定
序号
检验项目
技术要求
进场检查
复检
批量抽检
＜C30
C30～C45
≥C50
项目
频次
项目
频次
项目
频次
1
颗粒级配
应在级配区
√
下列情况之一时，检验一次：
①任何新选料源；
②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；
监理单位见证检验或平行检验。
√
连续进厂的同料源、同品种、同规格的粗骨料每400m3（或600t）为一批，不足上述数量时也按一批计。
施工单位每批抽样试验一次；监理单位按施工单位抽检次数的10%分别进行检验和见证检验，均不少于1次。
2
压碎指标值
详见JGJ52-2006表3.2.5-1和表3.2.5-2
√
√
3
针片状颗粒总含量
≤10%
≤8%
≤5%
√
√
4
含泥量
≤1.0%
≤1.0%
≤0.5%
√
√
5
泥块含量
≤0.2%
√
√
6
岩石抗压强度
母岩与混凝土强度等级之比不应小于1.5
√
7
吸水率
＜2%（普通环境）；＜1%（干湿交替或冻融环境）
√
8
紧密空隙率
＜40%
√
√
9
坚固性
≤8%（混凝土结构）；≤5%（预应力混凝土结构）
√
10
硫化物及硫酸盐含量
≤0.5%
√
11
Cl-含量
≤0.02%
√
12
有机物含量（卵石）
浅于标准色
√
13
碱活性
＜0.10%
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