TB10005-2010 铁路混凝土结构耐久性设计规范
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5.1.1非预应力钢筋(带肋、光圆钢筋及盘条)的性能应符合
5.1.2预应力钢绞线的性能应符合现行国家标准《预应力混 土用钢绞线》(CB/T5224)的规定,预应力筋的性能应符合现行国 家标准《预应力混凝土用钢丝》(GB/T5223)、《混凝土预应力钢 棒》(GB/T5223.3)的规定。冷加工钢筋不宜作为预应力筋使用。 5.1.3水泥宜为硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,不宜使用早强 水泥。C30以下混凝土可采用粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水 泥和复合硅酸盐水泥。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的性能除应 符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175)的规定外,还应符 合表5.1.3的规定。其他水泥的性能应符合现行《通用硅酸盐水 泥》(GB175)的规定
角钢标准表51脉3硅酸盐水泥和普通硅酸热水泥的性能
注:当混凝土结构所处的环境为严重冻融破坏环境时,混凝土宜采用烧失冠不 大于3.0%的粉煤灰
5.1.5细骨料应选用级配合理、质地坚固、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,不得 使用海砂。细骨料的性能应符合表5.1.5—1~表5.1.5—2的 规定。
5.1.5细骨料应选用级配合理、质地坚固、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,不得 使用海砂。细骨料的性能应符合表5.1.5—1~表5.1.5—2的 规定。
5.1.8择和用水可采用饮用水,不得采用海水。当采用其他来 源的水时,其性能应符合表5.1.8的规定。
表5.1.8拌和用水的性能
主:对于辆篇的配筋率低于最小配筋率的混凝土结构,其混凝土摔和用水技术 要求应与本表中的钢筋退凝士相同
1不同强度等级混凝土的胶凝材料用量宜满足表5.2.1的要
表5.2.1混凝王的胶凝材料最大用量限值(kg/m)
P.2.2不同环境下混凝土中矿物掺和料的掺量宜满足表
种矿物掺和料复合掺用时,不同矿物掺和料的掺量可 验确定。 2本表规定的矿物掺和料的掺量范围仅限于使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐 水泥的混凝土。 3对于预应力混凝土结构,粉煤灰的掺量不宜超过30%: 4严重盐环境与化学侵蚀环境下,粉煤灰的量应大于30%,或磨细矿 流粉的掺量大于50%。
表5.2.3混凝士含气量最低限值要求
。1冻融破坏环境和盐类结晶破坏环境下,除新择混策工的气黑盘网定
表规定外,硬化混凝土气泡间距系数应小于300μm,气泡间距系数应按
表规定外,硬化混凝土气泡闻距系数应小于300μm。气泡间距系数应按 附录C进行检验。 2本标准环境条件下,梁、轨道板混凝土的含气量应为2.0%~4.0%。 5.2.4碳化环境下,钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混 凝土配合比参数应满足表5.2.4的要求,素混凝土结构的混凝土的最 大水胶比不应超过0.60,最小胶凝材料用量不应低于260kg/m
表5.2.4碳化环境下纲筋混凝土结构和预应力钢筋混凝士 结构的混凝土配合比参数限值
5.2.5氯盐环境下,钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混
结构的混凝土配合比参数限值
5.2.6化学侵蚀环境下,混凝土的配合比参数应满足表5.2.6 的要求。
表5.2.6化学侵蚀环境下混凝王配合比参数限值
5.2.7盐类结晶破坏环境下,混凝土的配合比参数应满足表 5.2.7的要求。
5.2.7盐类结晶破坏环境下,混凝土的配合比参数应满足表 5.2.7的要求,
表5.2.7盐类结晶破坏环境下混凝土配合比梦数限值
5.2.8冻融破坏环境下,混凝土的配合比参数应满足表5.2.8 的要求。
表5.2.8冻融破坏环境下混凝士配合比参数限值
5.2.9磨蚀环境下,混凝土的配合比参数应满足表5.2.9的
5.2.9磨蚀环境下,混凝土的配合比参数应满足表5.2.9的 要求
表5.2.9磨蚀环境下湿凝士配合比参数限值
5.2.10不同环境下,混凝土的氯离子含量应满足表5.2.10的 规定。
0.2.10不同环境下,混凝土的氯离子含量应满足表5.2.10的 规定。
表5.2.10混凝土的氢离子含量最大限值(%
王: 氯离子含量是指混凝土中各种原材料的氯离子含量之和,以其与胶凝材 料的重量比表示。 对于钢筋的配筋率低于最小配筋率的混凝土结构,其混凝土的氮离子含 量要求应与本表中钢筋混超土的要或相园
5.2.11不同环境下,混凝土的碱含量应满足表5.2.11的规定
P.2.11不同环境下,混凝土的碱含量应满足表5.2.11毕
表5.2.11混凝土的碱含量最大限值(kg/m)
混凝工的摄含童是指混凝土中各种原材料的碱含量之和。其中,矿物掺 和料的碱含量以其所含可溶性碱量计算。粉煤灰的可溶性碱量取粉煤灰 总碱量的1/6,磨细矿渣粉的可溶性碱量取离细矿渣粉总碱量的1/2,硅 灰的可溶性碱量取硅灰总破量的1/2
2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 区以及年平均相对温度大于75%的环境:含碱环境是指与高含盐碱土 体、海水、含碱工业废水或钠(钾)盐等直接接触的环境。干燥环境或 潮湿环境与含碱环境交替作用时,均按含碱环境对待。 3对于含碱环境中的混凝土结构,当其设计使用年限为100年时,除了 混摄土的碱含量应满足本表要求外,还应使用非碱活性骨料;当其设 计使用年限为60年、30年时,除了混凝士的碱含量应满足本表要求 外,还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。 不同环境下,混凝土的三氧化硫含量不应超过胶凝材料 4.0%。
5.3.1不同环境下,桥梁灌注桩和隧道衬砌混凝土的抗压强度 应满足表5.3.1的要求。
5.3.1不同环境下,桥梁灌注桩和隧道衬砌混凝土的抗压强度
表5.3.1灌注桩、隧道村砌用混凝王的最低抗压强度等
注:本表中的抗压强度废等级易按混量+在标准务件下制4整拍5
5.3.2除桥梁灌注桩和隧道衬砌外,不同环境下混凝土的抗压 强度应满足表5.3.2的要求。
表5.3.2混凝土最低抗压强度等织
:1 对于钢筋混凝土和素混凝土,本表中的抗压强度等级是按混凝土在标准 条件下制作并养护56d时的抗压强度值确定的。 2 对于钢筋的配筋率低于最小配筋率的混凝土结构,其混凝土的最低抗压 强度等级要求应与本表中钢筋混凝土的要求相同。 “。”表示不宜使用素混凝士。如果不得不使用索混凝土,混土的最 低强度等级与钢筋混凝土一致,且应采取有效的防裂措施。 可更换小型构件的混±强度等级不应低于C30
5.4.1不同环境下,混凝土的耐久性评价项目应包括表5.4.
5.4.6磨蚀环境下,混凝土的耐磨性技术要求应通过专门的试 验研究确定。 5.4.7对于特别重要的铁路混凝土结构,混凝土的抗裂性、护 筋性技术要求应通过专门的试验研究确定。
6.1.1铁路钢筋混凝土结构表面裂缝计算宽度限值除应遵守现 行铁路工程有关专业设计规范的相关要求外,还应符合表6.1.1 的规定。
6.1.1铁路钢筋混凝土结构表面裂缝计算宽度限值除应遵守现 行铁路工程有关专业设计规范的相关要求外,还应符合表6.1.1 的规定。
表6.1.1钢筋混凝士结构表面裂缝计算宽度限值(mm)
6.2.1混凝土浇筑期间,混凝土的入模温度不宜高于30℃。冬 期施工时,混凝土的入模混凝土不宜低于5℃,且应对混凝土采 取适当的保温养护措施。 6.2.2混凝土浇筑期间,混凝土与钢模、邻接的已硬化混凝士 或岩土介质间的温度差不得大于15℃。 6.2.3混凝土养护期间,混凝土的芯部温度与表面温度、表面 温度与环境温度之差均不应大于20℃(梁体混凝土不得大于 15℃)。混凝土表面温度与养护水温度之差不得大于15℃。混凝 土芯部的温度不宜超过60℃,最大不得超过65℃。 混凝土自然养护期间,混凝土浇筑完毕后的保温保湿养护时 间应满足表6.2.3的规定
表6.2.3湿士保温保湿最短养护时间(d)
混凝土蒸汽养护期间,混凝土静停环境温度不应低了 静停时间宜为4~6h;蒸汽的升、降温速度不宜大于10℃/h。 预制梁蒸汽养护脱模后的保温保湿养护时间应不少于14d。预制 轨道板蒸汽养护脱模后的保温保湿养护时间应不少于10d。 6.2.4混凝土养护应包括一定的带模养护时间。带模养护期间 应对混凝土外露面采取包裹、覆盖、喷淋洒水等保温保湿措施。 6.2.5混凝土拆模时,混凝土芯部与表面、表面与环境之间的 温差不得大于20℃(梁体、轨道板的芯部混凝土与表面混凝土 之间、表面混凝土与环境之间的温差不得大于15℃;箱梁腹板 内外侧混凝土之间的温差不得大于15℃)。混凝土芯部开始降 温之前不得进行拆模作业。混凝土拆模强度应满足相关专业规范 的要求。 6.2.6预应力混凝土梁孔道灌浆宜在终张拉完成后48h以内进 玻生层 应保证管道内浆体72h内保持在5℃以上。
7.1.1混凝土结构的外形应简洁、平顺,混凝土表面的棱角宜 做成圆角,并尽量避免采用突变构造。 7.1.2混凝土结构受雨淋的表面或可能积水的表面宜做成斜面, 尽量避免水、汽和腐蚀性介质在混凝土表面积聚。当混凝土结构 表面不得不承受聚积水作用时,应在承水面设置可靠的防、排水 措施。 7.1.3混凝土结构的设计应便于施工时对混凝土的振揭和养护, 混凝土结构的构造应有利于日后对其进行检查与维修。 7.1.4混凝土结构的施工缝、伸缩缝等连接缝的设置应尽量避 开最不利环境的作用,不得在结构缝处设置排水构造。 7.1.5暴露于混凝土结构以外的连接件、紧固件或其他构件等 与混凝土结构之间应设置可靠的连接方式,外露金属件表面应采 取可靠的防腐蚀措施。 7.1.6采用机械连接的钢筋连接套筒外缘至混凝土结构表 面的混凝土厚度应不低于相同环境下钢筋的混凝土保护层 厚度。 7.1.7 钢筋的混凝土保护层垫块和无诈轨道用绝缘卡的强度、 密实度和耐久性应不低于结构本体混凝土的相应要求。
7.2.1桥涵混凝土结构钢筋的混凝土保护层厚度应符合表 7.2.1的规定。
表7.2格滋混清士结构钢筋的混士保护层最小厚度
注:1设有防水层和防护层的项面钢筋的混凝土保护层最小厚度可适当最小, 但不得小于30mm 2当条件许可时,盐类结晶破坏环境和严重离蚀环境下,桥涵混凝土结构 钢筋的混凝土保护层最小厚度应适当增加。 3桩基础钢筋的混凝土保护层最小厚度应在表7.2.1的基础上增加30mm 4先张法预应力筋的混凝土保护层最小厚度应比普通钢筋至少大10mm。
5具有连续密封套管的后账预应力钢筋的混凝土保护层最小厚度应与普 钢筋相同,且不应小于孔道直径的1/2无密对套管(或导管、孔道管 的屑张预应力钢筋的混凝土保护层最小厚度应比普通钢筋大10mm。 6后张应力金属管外缘至混凝土表面的距离应不小于1侨管道直径(有 结构的项面和侧面)或60mm(在结构底面): 7.2.2桥梁顶面应设置适宜的防水层及保护层,其表面宣设置不 小于2%的横向排水坡,相邻排水口间的集水面坡度应不小于2%。 7.2.3桥梁排水口下应设置可靠的排水管,排水管与梁体间应 设置可靠的防渗漏水措施,排水管口不得直接将水排向下部混凝 土结构的表面。 7.2.4桥梁嫩帽及桥台的排水面应设置不小于3%的排水坡。 7.2.5桥梁侧边翼缘下沿宜设置滴水槽、滴水沿或其他防止雨 水流向混凝土侧面和底面的构造措施。桥梁端部应设置有效的防 水措施,防止污水回流污染支座和梁端表面。 7.2.6预应力混凝土架在纵向宜按全预应力构件设计。当处于 严重腐蚀环境时,预应力钢筋的应力幅应适当缩小。 7.2.7预应力梁的封错和封端内应设置足够的构造钢筋。封错 材料宜采用干硬性聚合物混凝土,封端材料应采用水胶比小、收 缩率小的塑性混凝土。封错及封端混凝土的强度应不低于梁本体 混凝土。封端混凝土表面应采用防水涂料进行涂装处理。 7.2.8暴露于桥梁主体结构以外的人行道钢支架、声屏障、接 融网支柱、栏杆、底板进人孔等结构或构件与主体结构的连接应 可靠有效。连结部件表面应采取有效的防腐蚀措施。 2.9桥梁墩身宜设置护面钢筋,缴身与梁体之间应设置更换 座的条件
7.3.1隧道混凝土结构钢筋的混凝土保护层厚度应符合表 7.3.1的规定。 36
表7.3.1隧道湿凝土结构钢筋的混凝土保护层最小厚度
厚度不应小于50mm 2当条件许可时,盐类结晶破坏环境和严重腐蚀环境下,隧道混凝土结构 钢筋的最小保护层厚度应适当增加。 7.3.2隧道衬砌宜采用曲墙结构形式,衬砌表面应光滑平整、 带仰拱衬砌的隧道边墙与仰拱应连接圆顺。 7.3.3隧道拱墙、仰拱、设备洞室、辅助坑道、附属设施等的 防排水设置应符合铁路隧道防排水设计规范的有关规定。 7.3.4隧道防水混凝土结构的厚度应不小于300mm。
7.4.1路基混凝土结构钢筋的混凝土保护层厚度应符合表 7.4.1的规定,
1路基混澡土踏构钢筋的混凝土保护层量小厚度(mm)
7.4.2路基支挡及承载结构的不同构件间相互连接时,应采取 可靠的连接方式连接。 7.4.3路基支挡及承载结构的混凝土宜采用大型模板一次浇筑 成型,尽量减少模板拼缝。 7.4.4路基支挡结构的墙背应设置完善的排水体系。当路基支 挡结构位于L3、H4和Y4环境时,应对墙背增设深层泄水孔或 设置隔水措施,加强地下水引排。
7.4.5路基支挡结构处于L3、H4和Y4环境时,应对其锚杆 (索)的错固体采取防裂措施,并对锚杆(索)采取防腐蚀措施。 7.4.6200km/h及以上铁路路基的排水结构(排水沟、检查 井、集水井、渗沟)应采用钢筋混凝土结构,预制构件应采用 工厂化集中预制:排水结构的基底处理应进行专门设计,并设置 找平层或势层,基础底部的松软土或特殊土土层应采取换填等措 施。排水结构接缝处砂浆的强度等级应不低于M15。不同地基上 的排水结构之间的连接处应设置沉降缝。
7.5.1无诈轨道混凝土结构钢筋的混凝土保护层厚度应符合表 7.5.1的规定
5.1无轨道混凝土结构钢筋的混凝土保护层厚度应符合 5.1的规定
表7.5.1无雄劲道混滤士结构钢筋的温质 群土保护层量小原度(mm
7.6.2可更换小型构件钢筋的保护层厚度应符合表7.6.2的
7.6.2可更换小型构件钢筋的保护层厚度应符合表7.6.2的 规定
6.2可更换小型构件钢筋的保护
注:期承件评可时,严重属蚀环境作用下,小型构件钢筋的混凝土保护层最小 厚度应适当增加
8.0.1当混凝土结构处于严重腐蚀环境(L3、H4、Y4、D4、
8.0.1当混凝土结构处于严重腐蚀环境(L3、H4、Y4、D4、 M3)条件时,应根据工程的具体情况,对混凝土结构采取一种 或多种防腐蚀强化措施。 8.0.2不同环境下混凝土结构的防腐蚀强化措施可按表8.0.2 选择
表8.0.2不同环境下混凝士的防腐蚀强化措施
表示在该环境条件下可以选择该项防离蚀强化措施
表面渝层包活防腐蚀涂层和防水涂层
9.0.T铁路混凝土结构耐久性设计应充分考虑运营检查、维修 的需要,并预设检查与维修的构造和设施。 9.0.2铁路混凝土结构耐久性设计应对结构使用年限内的跟踪 检查与维修作出规划,明确跟踪检查的内容。 9.0.3对于无雄轨道的混凝土结构,应规划其动态检查的周期, 明确计划维修和临时维修的内容。 9.0.4对于严重腐蚀环境下的重要铁路混凝土结构,应在工程 现场设置专供跟踪检查取样用的构件,构件的尺寸、材料、配 筋、成型、养护以及暴露环境条件等应与实际结构一致。必要 时,可在有代表性的结构部位设置传感元件,监测结构耐久性的 变化情况。 9.0.5对于严重腐蚀环境下的重要铁路混凝土结构,应根据实 则材料劣化数据和保护层厚度变化,对结构的剩余寿命作出评 估;必要时,应对结构采取防腐蚀强化措施
附录A水泥或胶凝材料抗硫酸盐侵蚀
A.0.1本方法适用于快速评定水泥或胶凝材料抗硫酸盐侵蚀的 性能。 A.0.2本方法是通过测定浸泡在规定浓度的硫酸钠溶液中的水 泥或股凝材料的胶砂试体的抗折强度及浸泡在洁净饮用水中同龄 期试体的抗折强度,计算抗蚀系数,以比较水泥或胶凝材料抗硫 酸盐侵蚀的性能。 A.0.3试验设备及材料应符合下列规定: 1加压成型机:小型千斤顶压力机,最大荷载大于15kN, 压力保持5s以上。上下压板必须水平且中心部分在同一直 线上。 2抗折机:小型电动抗折机,加荷速度0.78N/s,荷载标 尺精确至0.01N。 3模型:能成型尺寸为10mm×10mm×60mm的胶砂试 体的不锈钢制试模。 4球形拌和锅:直径200mm,高70mm,厚度1~2mm。 5试验用砂:GB/T17671一1999规定的粒度范围在0.5~ 1.0mm的中级砂。 6试验用水:饮用水。在有争议时采用符合GB/T6682规 定的三级水。 7硫酸盐侵蚀溶液:采用化学纯无水硫酸钠试剂配制浓度 为3%(质量分数)的硫酸盐溶液。 8硫酸(1+5):1份体积的浓硫酸与5份体积的水混合。 9 酚酰指示剂溶液(10g/L):将1g酚酥溶于100mL乙
醇中。 A.0.4实验室、原材料、养护箱、养护水和侵蚀液的温度和湿 度应符合下列规定: 1实验室温度为20℃±2℃,相对湿度大于50%,所用试 验原材料温度应与试验室温度相同。 2养护箱温度为20℃±1℃,相对湿度大于90%。 3浸泡前养护水的温度为50℃±1℃。 4浸泡水和浸泡液温度为20℃±1℃。 A.0.5试验应按下列步骤进行: 1试体成型。称取水泥或胶凝材料共100名(工程用水泥和 矿物掺和料用量应按照配合比进行计算),0.5~1.0mm的中级砂 250g,加人球形拌和锅拌和均匀后,再加入50g水,湿拌3min结 束。将拌好的胶砂分别装入6个试模内。将带有模芯、模套的试 模放到小型千斤顶压力机上加压到7.8MPa压力下保持5s,然后 取出试模,刮平,编号,放人养护箱养护24h±2h,脱模。 2试体的养护。将脱模后的试体放人50℃±1℃水中养护 7d。 3试体的浸泡。将试体分成两组,一组9块放人20℃±1℃ 饮用水中养护,一组9块放人3%的20℃±1℃Na,S0,浸泡液中浸 泡。试体在浸泡过程中,每天一次用硫酸(1+5)溶液滴定以中和 试体在溶液中释放出的Ca(OH)2,边滴定边搅拌,以保持溶液的pH 值在7.0左右。 试体在Na,SO,溶液中没泡时,每条试体需对应有200mL的 浸泡液,液面至少高出试体顶面10mm。为避免蒸发,容器必须 加盖。 4试体破型。试体在浸泡液中浸泡56d,以及在饮用水中养 护56d后,取出并用小型抗折机进行抗折试验。其中,试体支点 跨距为50mm,支撑圆柱直径5mm,加荷速度控制在0.78N/s。 破型前,须擦去试体表面的水和砂粒,清除支点圆柱表面粘
着的杂物。试体放人抗折支点上时,应使侧面与圆柱接触。 A.0.6试验结果计算与处理应符合下列规定: 1试体的极限抗折强度(MPa)系由破坏荷载乘以0.075 得到,抗折强度计算到0.01MPa。 2剔去9块试体抗折强度的最大值和最小值,以其余7个 试体抗折强度的平均值作为该组试体的抗折强度。 3抗蚀系数以同龄期胶砂试体分别在浸泡液中浸泡56d和 在饮用水中养护56d后的抗折强度之比表示,计算精确到0.01。 A.0.7抗蚀系数大于0.80时,判定水泥或胶凝材料胶砂抗硫 酸盐侵蚀性能合格
B.0.3试验设备及材料应符合下列规定
1比长仪:量程275~300mm,精度0.01mm。 2模型:试体尺寸为25mm×25mm×280mm,试模由不 锈钢材制成。 3恒温水浴或烘箱:温度为80℃±2℃。 4硅酸盐水泥:42.5级P·I型硅酸盐水泥,碱含量为 0.80%。当试验水泥的碱含量小于0.80%时,应通过外加Na0H (分析纯)的方式使水泥的碱含量达到0.80%。 B.0.4实验室温度和湿度应符合下列规定: 实验室温度为20℃±2℃(特别说明的除外),相对湿度大 于50%。 B.0.5试验应按照下列步骤进行: 1试样的制备。对粗骨料,应将试样全部破碎至5mm以 下:对细骨料,应先将大于5mm的部分试样破碎至5mm以下, 然后与小于5mm的部分试样混合。 2筛分。将制得的试样按表B.0.5的分级要求进行筛分,
然后分级洗净,并在105℃下烘干备用。 3称料。将烘干的试样连同水泥、矿物掺和料和外加剂等 置于20℃±2℃环境中存放24h后,按骨灰比为2.25:1的比例 进行称料(一组三个试件应称取试样900g,水泥、矿物掺和料 和外加剂共计400g),其中矿物掺和料与外加剂的用量应参照工 程配合比进行计算,试样的各级用量应按表B.0.5进行称取, 用水量应以10次/6s时砂浆流动度为105~120mm为准试验 确定
表B.0.5试样级配表
件养护液的体积与试件的体积比应为4:1)。分别在3d、7d、 14d、21d、28d龄期时测量试件的长度。测量试件长度的过程 从养护液中取出起计)应控制在15s以内。每次测量时,应仔 细观察试件表面的变化情况,包括变形、裂缝、表面沉积物或渗 出物等, B.0.6试验结果计算与处理应符合下列规定: 1试件长度膨胀率按下式计篇,
L, Lo S. = Ln 24
式中8,一试件在第天龄期时的长度膨胀率(%),精确 至0.01%; L,试件在第天龄期时的长度(mm); L试件的初长(mm); △一一测头的长度(mm)。 2当单个试件的长度膨胀率与同组3个试件长度膨胀率的 算术平均值之差符合下述两种情况之一的要求时,取3个试件长 度膨胀率的算术平均值作为试件长度膨胀率: 当3个试件长度膨胀率的平均值小于或等于0.05%时,单 个试件长度膨胀率与平均值之差的绝对值均小于0.01%。 当3个试件长度膨胀率的平均值大于0.05%时,单个试件 长度膨胀率与平均值之差均小于平均值的20%。 3当单个试件的长度膨胀率与3个试件长度膨胀率的算术 平均值之差不符合上述要求时,去掉3个试件中的最小值,取剩 余2个试件长度膨胀率的算术平均值作为该组试件的长度膨 张率。
B.0.7试验结果按下列要求评定
附录C硬化混凝士气泡间距系数
附录C硬化混凝土气泡间距系数
C.0.T本方法适用于检验混凝土的气泡参数,也适用于对引气 剂品质进行评定。 C.0.2本方法是在硬化混凝土中取任意直线,某一组分在此直 线上所截取的线段长度总和与此直线全长的比值,即为该组分在 混凝土中的体积含量。通过测定硬化混凝土中气泡的数量、体积 含量,计算混凝土的气泡比表面积、含气量和气泡间距系数等。 C.0.3试验设备应符合下列规定: 1测量显微镜:具有目镜测微尺和物镜测微尺,放大倍数 为80~128倍。目镜测微尺最小读数为10μm。载物台能纵、横 向移动,移动范围分别不小于50mm和100mm 2显微镜照明灯:聚光型灯。 3切片机、磨片机、抛光机。 C.0.4试验数量应符合下列规定: 每组至少三个试件。每组试件的观测总面积和导线总长度应
每组至少三个试件。每组试件的观测总面积和导线总长度应 符合表C.0.4的规定。
表C0.4最小观测总面积及最小导线总长度
试样中取几个加工表面时,两加工表面的间距应大于骨料最大数径的1/2.
C.0.5试验应按下列步骤进行
1从硬化混凝土试件上沿垂直于浇筑面方向锯下试样后, 先刷干净,分别采用400号和800号金刚砂将试样观测面仔细研 普每次磨完后应洗刷干净,再进行下次研磨。最后在抛光机转 盘的呢料上涂刷氧化铬进行抛光,并再次洗刷干净后,在105℃ ±5℃的烘箱中烘干,然后置于显微镜下试测。当强光低入射角 照射在观测面上时,若观测到表面除了气泡截面和骨料孔隙外, 视域基本平整,气泡边缘清晰,并能测出尺寸为10um的气泡 截面,即可认为该观测截面已加工合格 2正式观测前:用物镜测微尺校准目镜测微尺刻度,并在 观测面两端附贴导线间距标志,使选定的导线长度均匀地分布在 观测面范围内。调整观测面的位置,使十字丝的横线与导线重 合,然后用目镜测微尺进行定量测量。从第一条导线起点开始观 察,分别测量并记录视域中气泡个数及测微尺所截取的每个气泡 的弦长刻度值:根据需要,也可增测气泡截面直径。第一条导线 测试完后再按顺序对第二、三、四·.··条导线进行观测,直至测 完规定的导线长度:
C.0.6试验结果计算与处理应符合下列规定
根据直线导线法观测的数据,按下列公式计算各参数: 气泡平均弦长按式C.0.5一1计算:
51000mm混凝土气泡个数按式C.0.55计算
6每厘米导线切割的气泡个数按式C.0.5一6计算:
气泡间距系数按式C.0.5—7、式C.0.5—8计算: 当混凝土中浆气比P/A大于4.33时:
当混凝土中浆气比P/A小于4.33时:
执行本规范规定条文时,对于要求严格程度的用词说明如 , 以便在执行中区别对待。 (1)表示很严格,非这样做不可的用词: 正面词采用“必须”; 反面词采用“严禁”。 (2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词: 正面词采用“应”; 反面词采用“不应”或“不得”。 (3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的 用词: 正面词采用“宜”; 反面词采用“不宜”。 表示有选择,在一定条件下可以这样做,采用“可”。
《铁路混凝土结构耐久性设计规范》 条文说明
《铁路混凝土结构耐久性设计规范》 条文说明
本条文说明系对重点条文的编写依据、存在的问题 以及在执行中应注意的事项等予以说明。为了减少篇 幅,只列条文号,未抄录原条文,
1.0.1现行铁路工程各专业设计规范主要是对混凝土结构承载 能力设计的相关问题作出规定,很少考虑由环境作用引起材料性 能劣化对结构耐久性带来的影响。混凝土结构的耐久性不足,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。规范铁路混凝 土结构的耐久性设计,可确保铁路混凝土结构满足设计使用年限 需要,有利于节约资源,符合国家可持续发展的战略。本规范的 编制目标也即如此。 1.0.2本条确定了本规范的适用范围。本条中所指的普通混凝 土是与特殊混凝土相对而言的,本规范不涉及轻骨料混凝土、纤 维混凝土、压蒸混凝土等特种混凝土。本规范仅考虑常见环境因 素对结构的腐蚀作用,包括气候环境(温度、湿度、酸雨)、与 结构接触的土体或水体的腐蚀离子(硫酸盐、氯盐、碳酸、镁 盐等)等的腐蚀作用。当铁路混凝土结构处于特殊环境作用时, 如有机污水、微生物、辐射、泄漏电流、电磁作用以及极端恶劣 自然环境等,其耐久性技术措施需要专门进行研究和论证。 1.0.3环境作用下混凝土结构的耐久性问题十分复杂,存在很 大的不确定性。本规范是在总结铁路混凝土结构耐久性已有经验 的基础上提出的基本要求。为确保不同环境作用下铁路混凝土结
构的耐久性,设计人员应结合实际工程的重要性、作用环境、施 T条件以及实践经验等,进一步细化相应的技术要求。必要时, 可适当提高相关技术要求。 1.0.4铁路混凝土结构耐久性设计应涵盖结构选型、材料选择、 构造设计、施工和运营管理各个阶段。合理的结构构造、合格的 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 检查与维修是确保混凝土结构耐久性的主要因素,也是耐久性设 计的基本原则: 本规范规定的材料、施工工艺和方法都是经过长期工.程实践 检验证明行之有效的。鼓励设计人员设计采用新材料、新工艺和 新方法,但要经过试验论证,并要通过铁道部评审装修施工组织设计 , 1.0.5本条明确了本规范与其他相关标准规范的关系。不同铁 路工程都有自身的特点,仅满足规范的最低要求,并不总能保证 具体设计对象的安全性和耐久性。当不同技术标准规范对同一间 题规定不同时,需要设计人员结合工程的实际情况的情确定。技 术规范或标准不是法律文件,所有技术规范的规定决不能代替工 程人员的专业分析判断能力,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间题应 承担的法律责任。 3.0.1本条提出了铁路混凝土结构耐久性设计的主要内容。混 凝土结构耐久性设计是一个系统工程,不仅要确定设计使用年 限、判定结构所处环境类别,还要对混凝土材料、裂缝控制、构 造措施、施工、混凝土防腐蚀强化措施以及检查与维修等提出与 耐久性相关的要求。 3.0.2为铁路工程设计对象明确规定设计使用年限,不仅是业 主和用户的需要,也是结构设计走向更为经济合理的必要环节。 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。《混凝土结构耐久性设计规范》(CB/T50476)对结构的设 计使用年限分为两级:级设计使用年限不低于100年,指城市
快速路和主干道上的桥梁以及其他道路上的大型桥梁、隧道,重 要的市政设施等;二级设计使用年限不低于50年,指城市次干 道和一般道路上的中小型桥梁,一般市政设施。实际上,该规范 中环境作用下混凝土材料与钢筋的保护层最小厚度是按照三个使 用年限级别(100年、50年和30年)给出的。欧洲规范规定了 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 桥染的设计使用年限为75~100年。本规范参照上述规范主要内 容,结合铁路工程实际情况,确定了铁路混凝土结构设计使用年 限的三个级别,即100年、60年和30年。表3.0.2中列举了不 同设计使用年限级别的适用范围示例,供设计人员参考。轨道 板、支承层等轨道结构的设计使用年限至少为60年,有条件的 情况下应开展再创新试验研究,以实现与桥梁结构等寿命期。 有特殊要求的铁路工程,其设计使用年限可以由设计人员和 业主根据工程实际情况具体确定。对于一些特别重要的铁路工 程,由于对其修复十分困难,在采取特殊的工程技术及其监测措 施后,其设计使用年限可以大于100年。对于一些厂区铁路、地 方铁路以及铁路房屋建筑结构等,基于经济性和实用性考虑,其 设计使用年限可以不受表3.0.2的限制。 4.1.1铁路工程条状结构与露天服役环境等特点决定了其混凝 土结构必然会经受外部气候和所接触土体与水体的腐蚀作用。为 确定结构所处的环境类别及作用等级,在设计前应对工程沿途的 水质、土质进行取样分析,并调研沿途城市或地区的历史气象 资料。 4.1.2混凝土结构所处环境的侵蚀因素往往不是单一的,提高 混凝土抵抗不同侵蚀环境(如化学侵蚀、冻融循环破坏)作用 所采取的技术措施也不相同。如当结构物处于硫酸盐腐蚀和冻融 坏环境时,混凝土配合比设计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等技术措施。不同类别环境共 同作用可能会加重对混凝土的腐蚀,也有可能减轻其中某种环境
的作用。设计遇到多种环境同时作用时,对混凝土结构采取的耐 久性技术措施应同时满足每种环境作用的要求。 4.1.3同一个结构物的不同结构部位(如桥梁结构的基础、承 台、墩台等)所处的环境类别和作用等级往往有所差别,其耐 久性要求也应有所不同,基至同一构件的不同部位,如墩台水位 变动区和非水位变动区,其耐久性要求差别也可能很大,设计时 应充分考虑到这些情况。 4.2.1铁路工程所处的环境条件是结合我国历史气候信息资 料与地质资料,参考欧洲设计规范、《岩土工程勘察规范》 (CB50021)、《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476) 进行分类的。环境作用下的混凝土劣化程度是与混凝土性能密 切相关的,本规范中确定的环境作用等级,是以不同环境类别 下需要满足特定组分要求的混凝土为前提的。根据铁路工程混 凝土结构中钢筋锈蚀以及混凝土腐蚀机理,综合考虑设计的方便 性,本规范将铁路混凝土环境类别分为碳化环境、氟盐环境、冻 融破坏环境、化学侵蚀环境、盐类结晶破坏环境以及磨蚀环境六 类,按其侵蚀的严重程度,分为3~4个环境作用等级。 4.3.1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,、H,O和O,的供给程度。当相对湿度较大时,特别是水 位变动区和干湿交替部位,碳化锈蚀最容易发生;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,的有效补给,混凝土的碳化 速度也会很缓慢。因此,根据环境湿度、结构所处部位干湿交替 情况等,将碳化环境分为T1、T2和T3三个作用等级。本规范 中所列环境中T1长期在水下,不包括海水,其原因是长期处于 海水的作用等级应属于氯盐环境中的L1。 4.3.2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,供给的难易程度 有关。根据距离海洋的距离以及途径地区土中或水中所含氯离子
浓度,将氯盐环境分为L1、L2和L3三个作用等级。距离海洋 的距离划分主要参考《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》 (JTJ275),土中或地下水中氯离子含量等级的划分主要参考 《岩土工程勘察规范》(CB50021)。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0,的有效供给,所以相对来说钢筋锈蚀的速度反而不大。 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,作用等级应该更高; 另外,南方炎热地区温度高,氟离子扩散系数增大,钢筋锈蚀加 剧,所以炎热气候应作为加剧钢筋锈蚀的因素考虑。 4.3.3在化学侵蚀为主的环境条件下,混凝土腐蚀程度与环境 水和土中侵蚀物质的种类和浓度、环境土的渗透性、环境温度以 及混凝土表面干湿交替程度等有关。综合考虑这些因素,本条根 据水和土环境中化学物质的不同浓度范围将环境作用分为H1 H2、H3和H4四个作用等级。本规范所涉及的腐蚀化学物质有 硫酸盐、碳酸盐、酸和镁盐等。硫酸根离子包括水中和土中所含 硫酸根离子,土中硫酸根离子的测试方法有酸溶法和水溶法,从 硫酸盐对混凝土的侵蚀角度看,取用水溶值比较合理。本规范参 照《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476)确定了土和水 中不同作用等级相应的浓度。尽管将水中硫酸根离子浓度大于 10000mg/kg和土中硫酸根离子浓度大于15000mg/kg列为H4 作用等级,但由于缺少足够的数据积累和工程经验,对于处于高 硫酸盐含量的混凝土结构,如水中硫酸根离子浓度大于 20000mg/kg和土中硫酸根离子浓度大于30000mg/kg,应作为 特殊情况另行对待,其耐久性技术措施应经过专门研究和论证。 关于海水环境对混凝土的影响,本规范主要考了其中氮离子对 钢筋的锈蚀作用。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
内试验结果,本规范将胶凝材料抗蚀系数的龄期修改为56d。对 于盐碱地、盐池等硫酸盐浓度含量较高的地区,仅仅依靠在混凝 土中掺加矿物掺和料是难以解决耐腐蚀问题的,这种情况可采用 特种胶凝材料,并应通过试验论证。 5.1.4基于技术可行性和经济性,铁路混凝土工程中所用的矿 物掺和料以磨细矿渣粉、粉煤灰为主,也可使用硅灰。在一些特 殊场合,若必须使用新型矿物掺和料,如缎烧高岭土、沸石粉, 碳酸盐类掺和料或硅质掺和料等,应由试验证明掺加这些矿物掺 和料的混凝土耐久性满足要求,并要通过铁道部评审。 粉煤灰的烧失量对混凝土的性能影响很大,应予以重点控 制。采用烧失量大的粉煤灰配制的混凝土工作性差(落度损 失大、不易捣实)、强度效应差(波特兰效应降低)以及耐久性 差(封孔固化和致密效应降低)。另外,粉煤灰中未燃烧颗粒对 外加剂具有很强的吸附作用(尤其对引气剂),因此,严重冻融 环境下应严格控制粉煤灰中的烧失量,一般不宜大于3.0%。硫 酸根离子、CaO与C,A等发生反应会生成钙矾石,钙矾石体积 膨胀会导致混凝土的破坏,因此硫酸盐侵蚀作用下,应选择氧化 钙含量低的粉煤灰。 磨细矿渣粉越细,活性越高,用其配制混凝土的收缩也随之 增加。从减少混凝土收缩开裂方面考虑,磨细矿渣粉的比表面积 不宜超过500m/kg,最好不超过450m/kg。生产和销售磨细 矿渣粉时,如果掺有石灰石粉,应当说明其掺量。 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、抗化学腐蚀性和耐磨性,但由于硅灰活性高,不利于减少温 度变形,并且增大混凝土的自收缩,因此,当有特殊需要需使用 硅灰时,硅灰宜与其他矿物掺和料同时掺用,且其掺量不宜逆 大,般不超过胶凝材料的8%。 5.1.5采用专门机组生产的人工砂,具有很好的粒形,且因在 离制前已被清洗,故其含泥量较低,因此可以用来配制混凝土,
料实行分级采购、分级存必、分级计量,配合比试配时再确定客 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、锤式破碎机生产类球形粒形的骨料,可以获取孔隙 率更低的骨料产品。用这种骨料配制的混凝土,其工作性能可以 得到进一步的改善。 骨料的有害物含量对混凝土的耐久性影响较大,必须加以 控制。为确保有耐久性要求的混凝土的耐久性,本规范对粗骨 料中有害物质含量的部分指标提出了较《建筑用卵石、碎石》 (GB/T14685)更高的要求。 5.1.7掺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、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及特 点。外加剂不但要与基准水泥之间具有良好的相容性,还应与工 程所用水泥及矿物掺和料之间具有良好的相容性。当使用新型外 加剂时,必须经过试验论证并通过铁道部评审。 本规范规定减水剂的含气量不应大于3.0%,其原因是目前 部分减水剂生产厂家在生产减水剂过程中,未采用先消泡后引气 的生成工艺,导致混凝土中引人了大量直径大且不稳定的劣质气 泡,造成混凝土含气量经时损失大,不能保证混凝土抗冻性的要 求,且混凝土表面气孔较多。若规定减水剂的含气量不大于 3.0%,则外加剂厂家在生产外加剂时必须采取适当的消泡措施 消除产品中的大气泡,有利于提高混凝土的外观质量。至于配制 引气混凝土,则可以在搅拌时根据需要掺入经检验符合质量要求 的引气剂,则可以最大限度地保障混凝土的引气质量。为了减少 由于收缩而引起的混凝士开裂,结合自前高效减水剂的生产技术 水平,本规范中将高效减水剂的收缩率比规定为不大于125%。 提高混凝土的耐久性,尤其是抗冻性,引气剂起到十分重要
的作用。混凝土中掺人少量引气剂后,就能使每方混凝土中引入 数千亿个微小气泡,使混凝土的工作性能和抗冻融性能大大提 高。国内外大量研究表明,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,可以改善骨料底部浆体泌水、沉陷等不良现象。因 此适量引气是配制抗冻高性能混凝土的重要手段之一。引气剂所 引气泡的直径及稳定性对混凝土的性能影响很大,因此,选择引 气剂时,要检测引气混凝土的气泡间隔系数。研究表明,当混凝 土中气泡间距系数小于300um时,混凝土抗冻性较高。 5.1.8本规范主要参考行业标准《混凝土择和用水》(JGJ63) 对拌和水中有害物含量和拌和水对混凝土凝结时间和强度的影响 要求作出了具体规定。提出拌和水碱含量要求主要是为了控制混 凝土的可溶性总碱含量。表5.1.8中的钢筋混凝土结构也包括配 筋率低于最低配筋率的混凝土结构。 5.2.1本规范按成型方式不同分别提出了单方混凝土胶凝材料 的最大用量。水泥是混凝土中必要的胶凝组分,但当水泥用量过 大时,不仅混凝土的水化放热增加,开裂趋势也随之增大,还会 造成混凝土的泛浆分层,对混凝土耐久性反而不利,且会增加混 凝土的成本。因此,在满足混凝土的力学性能要求的前提下,应 尽可能降低混凝土中单方胶凝材料的用量。将C50混凝土的胶 凝材料最大用量由500kg/m调整为480kg/m,除了上述原因 外,还因为目前铁路预制梁和现浇梁C50混凝土的胶凝材料用 量大部分在480kg/m以下。 5.2.2本条明确了不同环境条件下、不同水胶比混凝土矿物掺 和料的掺量范围。特别指出的是,本表中所列矿物掺和料的掺量 是指单掺一种矿物掺和料的掺量。当水胶比较大(>0.4)时, 矿物掺和料的掺量应减少;当水胶比较小(≤0.4),矿物掺和 料掺量应增大,因此,本条按水胶比0.4为分界限,分别给出矿 物掺和料的掺量。以矿渣和粉煤灰为代表的和料赋予混凝土高
工作性能、高耐久性、高体积稳定性,已经达成共识,因此它们 已经成为铁路混凝土的必要组分。考虑到矿物掺和料对混凝土力 学性能的影响,在碳化环境、氟盐环境、冻融破坏环境、盐类结 晶破坏环境以及磨蚀环境下信息安全技术标准规范范本,本规范对矿物掺和料掺量规定了最 大值,在化学侵蚀与氯盐环境下,矿物掺和料能够大幅度地提高 混凝土的抗蚀性,在混凝土制备时必须添加足够的矿物掺和料, 因此本规范规定了矿物掺和料的最低掺量,要求在氯盐环境和化 学侵蚀环境性的混凝土必须添加矿物掺和料。矿物掺和料的掺量 限值主要参考美国《混凝土结构设计规范》(ACI318)与《混凝土 结构耐久性设计规范》(GB/T50476)
般小于1200C,C50及以上混凝土的电通量值一般小于800C
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