高性能混凝土施工作业指导书.doc
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1、高性能混凝土施工作业指导书一、高性能混凝土的性能高性能混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土,它以耐久性作为设计的重要指标。相对普通混凝土,高性能混凝土具有如下性能:1、高性能混凝土具有更高的强度,使得混凝土结构的尺寸可以更小,自重得以减轻,使用面积增长,材料用量减少。2、高性能混凝土具有良好的工作性,混凝土拌和物具有较高的流动性,在成型过程中不分层、不离析,易充满模型;泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。3、高性能混凝土的耐久性、抗渗性能好,因而混凝土结构的维修和重建费用减少,使用寿命大幅度延长。4、高性能掺混凝土具有更高的弹性模量,因而
2、混凝土结构变形小、刚度大,稳定性更好,更能满足结构功能和施工工艺的规定。二、影响混凝土结构耐久性的因素1、影响混凝土结构耐久性的因素重要有混凝土结构所处的环境条件、建造结构用的混凝土性能以及施工过程控制等三个因素,其中环境条件是影响结构耐久性能的重要因素。2、高性能混凝土所处的环境类别及其条件特性见下表:环境类别作用等级代号环境条件特性碳化环境T1年平均相对湿度60%长期在水下(不涉及海水)或土中T2年平均相对湿度60%T3地上或地下水位变动区干湿交替磨蚀环境M1(有砂风蚀)风力等级7级,且年累刮风时间90天M2(有砂风蚀)风力等级9级,且年累刮风时间90天M2(流冰冲刷)被强烈流冰撞击、磨损
3、、冲刷M3(有砂风蚀)风力等级11级,且年累刮风时间90天M3泥沙冲刷被大量夹杂泥砂或物体磨损、冲刷冻融破坏环境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100300m的陆上近海区水中氯离子浓度100mg/L,500 mg/L土中氯离子浓度150mg/L,750 mg/LL2离平均水位15m以内的海上大气区离涨潮岸线100m的以内
4、的陆上近海区海上潮汐区或浪溅区(非炎热区)水中氯离子浓度500mg/L,5000 mg/L土中氯离子浓度750mg/L,7500 mg/L氯盐环境L3海上潮汐区或浪溅区(南方炎热地区)盐渍土地区露出地表的毛细吸附区遭受的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75,0mg/L化学侵蚀类型环境作用等级H1H2H3H4硫酸盐侵蚀环境水中SO42-含量,mg/L2006006003000300060003000强透水性环境土中SO42-含量,mg/kg20233000300012023120232400024000弱透水性环境土中SO42-含量,mg/kg3000
5、12023120232400024000盐类结晶侵蚀环境土中SO42-,mg/kg2023300030001202312023酸性侵蚀环境水中pH值6.55.55.54.54.54.0二氧化碳侵蚀环境水中侵蚀性CO2含量,mg/L154040100100镁盐侵蚀环境水中Mg2+含量,mg/L3001000100030003000三、基本规定1、在进行混凝土结构(涉及构件)设计时,应同时进行混凝土结构的耐久性设计(执行铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定、混凝土结构耐久性设计与施工指南)。混凝土结构耐久性设计涉及如下重要内容: 结构的使用环境及其环境对结构腐蚀性的调查与说明。 结构的整体设计使用年限
6、和结构各个部件(如桥梁的基础、墩台、梁,隧道主体结构等)的使用年限明细表(见下表):设计使用年限级别设计使用年 限合用范围示例一12023以上如桥梁的桩基、承台、墩台、梁以及隧道的主体结构等二60年以上如路基支挡结构、轨道结构等三30年以上如桥梁的人行道盖板等 混凝土施工质量控制与质量保证的有关规定与规定。 结构在使用过程中进行正常维修和对某些部件进行更换的具体内容与规定。 特殊或严重腐蚀性环境作用下对结构采用的外部辅助防护措施。 在设计年限内对结构进行期检测、监测和评估的具体规定。2、混凝土结构耐久性设计应遵循以下原则: 选用低水化热、低C3A含量、低碱含量的水泥以及低碱活性骨料、低碱外加剂
7、等原材料,大体积混凝土宜采用C2S含量相对较高的水泥。尽量选用球形粒形、级配优越、吸水率低、空隙率小的粗骨料。适当减少混凝土的水胶比并在混凝土中掺入足量的掺和料或专用复合外加剂。 增长钢筋的混凝土保护层厚度。钢筋(主筋、箍筋和分布筋)的混凝土保护层厚度一般不应小于保护层设计最小厚度与保护层厚度施工负允差之和。 采用必要的结构构造措施和防、排水措施:、将暴露于大气和与水、土介质接触的混凝土结构物外形设计成简洁流畅、暴露表面积小和棱角较少、表面形状有助于排水和通风、将水平表面做成斜面,避免水汽在混凝土表面积聚。、设立专门的排水管道排除结构表面积水,不得将水直接排在混凝土表面上。、尽量将结构的施工缝
8、和连接缝位置避开也许遭受最不利局部腐蚀性环境作用的部位。 混凝土的设计强度等级不得低于C30,电通量应满足下表规定:混凝土的电通量设计使用年限级别一级(12023)二级(60年)三级(30年)56d电通量(C)C3020232500C30C4515002023C5010001500 对于氯盐环境下的钢筋混凝土结构,混凝土的耐久性应满足“混凝土的电通量的一般规定”外,还应满足下表规定:氯盐环境下混凝土的电通量设计使用年限级别一级(12023)二级(60年)三级(30年)环境作用等级L1L2、L3L1L2、L356d电通量(C)100080015001000 对于化学侵蚀环境下的混凝土结构,混凝土
9、的耐久性除满足“混凝土的电通量的一般规定”外,还应满足下表规定:化学侵蚀环境下混凝土的电通量设计使用年限级别一级(12023)二级(60年)三级(30)环境作用等级H1、H2H3、H4H1、H2H3、H456d电通量(C)1200100015001000 设立用于检测、维修和构件替换的方便通道,并在结构表面预留用于临时安装检测、维修机具的必要空间或预留埋设件。 充足考虑运营管理单位对结构采用补救措施的也许性。3、桥涵结构用混凝土应尽量选用非碱活性骨料。桥涵结构用混凝土除应满足本技术条件规定的规定外,还应符合现行国家标准和部颁标准的其它有关规定。4、为满足隧道混凝土耐久性规定,模筑混凝土及钢筋混
10、凝土应满足“抗渗等级不得低于P8”、钢筋混凝土中钢筋的混凝土净保护层厚度采用50mm(拱、墙、仰拱)及40mm(底板),混凝土最大水胶比和最小凝胶材料用量应符合铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定。在侵蚀性环境及有害气体环境下,衬砌的材料选择、性能、指标应符合保证衬砌结构耐久性和运营安全的需要。四、高性能混凝土原材料 1、水泥 强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 比表面积不宜超过350m2/kg。 游离氧化钙含量不应超过1.0%。 碱含量不应超过0.80%。C40及以上混凝土水泥的碱含量不宜超过0.60%。当骨料具有碱-硅酸反映活性时水泥的碱含量不宜超过0.60%。 水泥熟料中
11、C3A的含量不宜超过8%,氯盐环境下不宜超过8%。 配筋混凝土所用水泥的CL-含量不宜超过水泥重的0.10%(钢筋混凝土)和0.06%(预应力混凝土)。 80m方孔筛筛余不应小于10%(普通硅酸盐水泥)。2、细骨料的重要品质指标 细骨料按细度模数量分为粗、中、细三级,其细度模数分别为:粗级 3.73.1中级 3.02.3细级 2.21.6 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,也可选用专门磨机机组生产的人工砂。不宜使用含泥量高、风化严重的山砂。不得使用含CL-有害物质、质量控制困难的海砂。 由于人工砂颗粒尖利棱角多,表面粗糙不光滑,粉末含量较大。配制混凝土时
12、用水量应比天然砂配制混凝土的用水量、振捣时间、水泥用量需适当增长,增长量由实验拟定。 人工砂配制混凝土时,当石粉含量较大时,宜配制低流动度混凝土,在配合比设计中,宜采用低砂率。细度模数高的宜采用较高砂率。 人工砂配制混凝土宜采用机械搅拌,搅拌时间应比天然砂配制混凝土的时间延长1min左右。 人工砂混凝土要注意初期养护。养护时间应比天然砂混凝土延长23d。 对于长期处在潮湿环境的重要混凝土结构用砂,应采用砂浆棒(快速法)或砂浆长度法进行骨料的碱活性检查。经上述检查判断为有潜在危险时,应控制混凝土中的碱含量不超过3Kg/ m3,或采用能克制碱骨料反映的有效措施。 细骨料的重要品质指标:细骨料的有害
13、物质含量序号项目名称质量指标C30C45C50C301含泥量(按质量计),%2.52.03.02泥块含量,%0.53云母含量,%0.54轻物质含量,%0.55氯离子含量,%0.026硫化物及硫酸盐含量(折算成SO3),%0.57有机物含量(用比色法实验)颜色不应深于标准色。当颜色深于标准色时应按水泥胶砂强度实验方法进行强度对比实验,抗压强度比不应低于0.95。细骨料的累计筛余百分数(%)序号筛孔尺寸,mm级配区区区区110.0000025.0010010010032.5035525015041.256535501025050.6385717041401660.31595809270855570
14、.16100901009010090*除5.00 mm和0.63 mm筛档外,砂的实际颗粒级配与上表所列的累计筛余百分率相比允许稍有超过度界线,但其总量不应大于5%。 砂的级配应处在表中的某一区内,当砂的实际颗粒级配不符合规定期,宜采用相应的技术措施,并经实验证明能保证混凝土质量后,方允许使用。配制混凝土时宜优先选用区砂。当采用区砂时应提高砂率,并保持足够的水泥用量,满足混凝土的和易性;当采用区砂时,宜适当减少砂率。配制泵送混凝土,宜选用中砂。 当采用以专门机组生产的人工砂配制混凝土时,人工砂的压碎指标值应小于25%。经亚甲蓝实验鉴定后,人工砂的石粉含量应符合下表规定:混凝土强度等级C30C3
15、0C45C50石粉含量(%)MB1.4010.07.05.0MB1.405.03.02.0 当砂中具有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时,应进行专门检查,确认能满足混凝土耐久性规定后,方可使用。 砂的坚固性指标:混凝土所处的环境条件及其性能规定5次循环后的质量损失(%)在严寒及寒冷地区室外使用并经常处在潮湿或干湿交替状态下的混凝土。对于的抗疲劳、耐磨、抗冲击规定的混凝土。有腐蚀介质作用或经常处在水位变化区的地下结构混凝土。8其他条件下使用的混凝土。10注:人工砂的总压碎值指标应小于30%。3、粗骨料 粗骨料宜选用级配合理、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
16、。 一般混凝土最大粒径(圆孔)应不大于31.5mm,且不宜超过钢筋保护层厚度的23(在严重腐蚀环境下不宜超过12),且不得超过钢筋最小间距的34。配制C50及以上预应力混凝土时,粗骨料最大粒径应不大于25mm。 粗骨料应采用二级或多级级配,其松散堆积密度应大于1500kg/m3。紧密空隙率应小于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%)。当最大粒径为31.5mm时,510mm粒级部分不宜少于25%;当最大粒径为25mm时,510mm粒级部分不宜少于40%。 粗骨料的重要品质指标:粗骨料的有害物质含量(%)序号项 目指 标C30C30C45C501含泥量(按质量计),
17、%1.01.00.52泥块含量(按质量计),%0.253氯离子含量,%0.024硫化物及硫酸盐含量(折算成SO3),%0.55碎卵石中有机物含量(用比色法实验)颜色不应深于标准色。当颜色深于标准色时应配制成混凝土进行强度对比实验,抗压强度比不应小于0.95。6针片状颗粒含量(按质量计),%10108粗骨料的压碎指标(%)混凝土等级C30C30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162030101213卵石1612粗骨料的坚固性指标结构类型混凝土结构预应力混凝土结构质量损失率,%85 粗骨料的粗碱活性应一方面采用岩相法进行检查,若粗骨料
18、具有碱硅酸反映活性矿物,其砂浆棒膨胀率应小于0.10%,否则应采用克制碱骨料反映的技术措施。不得使用品有碱骨料反映的活性的骨料。4、矿物掺和料矿物掺和料应选用品质稳定的产品。品种为粉煤灰、磨细粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物掺和料或复合矿物掺和料,粉煤灰和矿渣粉分别应符合GBT 1596-2023和GB/T18046的规定。矿物掺和料掺量不超过水泥用量的30%,粉煤灰与磨细矿渣复合使用时,两者之比为1:1。矿渣粉的技术规定CL-%SO3%MgO%烧失量%比表面积m2/kg含水率%需水量比%活性指数,%28d0.0241433505001.010095粉煤灰的技术规定混凝土强度等级细度,%CL-%需水
19、量比,%烧失量,%含水率,%SO3含量%游离的CaO含量,%C50200.02105513F类1.0C50121003C类4.0注:a、F类粉煤灰系由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰;C类粉煤灰系由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰。、因条件所限当烧失量指标达不到表中规定期,在其他指标符合表中规定的情况下,经实验证明能满足混凝土耐久性规定期,烧失量指标可适当放宽,但用于C50以下混凝土时,不得大于8%,用于C50及以上混凝土时,不得大于5%。需水量比CL-%需水量比,%烧失量,%含水率,%SiO2含量%比表面积1250.02105638518000硅灰的技术规定6、外加剂 外加剂应具有减水率高、坍落度损
20、失小、适量引气、能细化混凝土孔结构以及能明显改善或提高混凝土耐久性等性能。外加剂与水泥之间应有良好的相容性。 外加剂必须经铁道部鉴定或评审,并经铁道部产品质量监督检查中心检查合格。重要产品有:普通减水剂、高效减水剂、引气减水剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂、早强减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂、防冻剂、膨胀剂、泵送剂、防水剂及速凝剂等十四种外加剂。 外加剂的性能应满足下表的规定。外加剂的性能序号项 目指标备 注1水泥净浆流动度,mm2402硫酸钠含量,%103氯离子含量,%0.24碱含量(Na2O+0.658 K2O),%105减水率,%206含气率,%3.0用于配制非抗冻混凝土时4.5用于配制抗
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