《高性能混凝土》PPT课件.ppt

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1、高性能混凝土高性能混凝土及混凝土耐久性及混凝土耐久性主主 要要 内内 容容一、高性能混凝土含义一、高性能混凝土含义一、高性能混凝土含义一、高性能混凝土含义 二、使用高性能混凝土意义二、使用高性能混凝土意义二、使用高性能混凝土意义二、使用高性能混凝土意义三、高性能混凝土与普通混凝土差别三、高性能混凝土与普通混凝土差别三、高性能混凝土与普通混凝土差别三、高性能混凝土与普通混凝土差别四、铁路高性能混凝土结构耐久性设计要求四、铁路高性能混凝土结构耐久性设计要求四、铁路高性能混凝土结构耐久性设计要求四、铁路高性能混凝土结构耐久性设计要求五、铁路高性能混凝土原材料质量要求五、铁路高性能混凝土原材料质量要求

2、五、铁路高性能混凝土原材料质量要求五、铁路高性能混凝土原材料质量要求六、铁路高性能混凝土配合比设计要求六、铁路高性能混凝土配合比设计要求六、铁路高性能混凝土配合比设计要求六、铁路高性能混凝土配合比设计要求七、铁路高性能混凝土施工要求七、铁路高性能混凝土施工要求七、铁路高性能混凝土施工要求七、铁路高性能混凝土施工要求八、铁路高性能混凝土试验检测工作八、铁路高性能混凝土试验检测工作八、铁路高性能混凝土试验检测工作八、铁路高性能混凝土试验检测工作 九、高性能混凝土的成本分析九、高性能混凝土的成本分析九、高性能混凝土的成本分析九、高性能混凝土的成本分析十、高性能混凝土在铁路工程中的应用十、高性能混凝土

3、在铁路工程中的应用十、高性能混凝土在铁路工程中的应用十、高性能混凝土在铁路工程中的应用一、高性能混凝土含义一、高性能混凝土含义 高性能混凝土含义高性能混凝土含义 是以耐久性和可持续发展作为基本要求，并适是以耐久性和可持续发展作为基本要求，并适合工业化生产和施工的混凝土合工业化生产和施工的混凝土 与传统的混凝土相比，高性能混凝土在配比上与传统的混凝土相比，高性能混凝土在配比上的特点是低用水量，较低的水泥用量，并以矿物掺的特点是低用水量，较低的水泥用量，并以矿物掺合料和化学外加剂作为水泥、砂、石和水之外的必合料和化学外加剂作为水泥、砂、石和水之外的必须组分。须组分。中国土木工程学会高强与高性能委员

4、会中国土木工程学会高强与高性能委员会中国土木工程学会高强与高性能委员会中国土木工程学会高强与高性能委员会 高性能混凝土高性能混凝土高性能混凝土高性能混凝土 定义、现状与发展方向定义、现状与发展方向定义、现状与发展方向定义、现状与发展方向高性能混凝土含义高性能混凝土含义 NISTNIST与与ACIACI于于19901990年年5 5月提出月提出 高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土采用优质材料配制的采用优质材料配制的必须采用严格的施工工艺必须采用严格的施工工艺不离析，便于浇捣不离析，便于浇捣早期强度高，力学性能稳定早期强度高，力学性能稳定具有韧性和

5、体积稳定性等性能的耐久的混凝土具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土高性能混凝土含义高性能混凝土含义 高性能混凝土含义高性能混凝土含义 19901990年美国年美国Mehta PKMehta PK认为认为高强度高强度高耐久性（抵抗化学腐蚀）高耐久性（抵抗化学腐蚀）高体积稳定性（高弹性模量、低干缩率、低徐变和低温度应变）高体积稳定性（高弹性模量、低干缩率、低徐变和低温度应变）高抗渗性高抗渗性高工作性高工作性高性能混凝土含义高性能混凝土含义 19921992年法国年法国Malier YAMalier YA认为认为 良好的工作性良好的工作性高的强度和高早期强度高的强度和高早期强度工程经济性工程经济

6、性高耐久性高耐久性高性能混凝土含义高性能混凝土含义 1992年日本的小泽一雅和冈村甫认为年日本的小泽一雅和冈村甫认为高工作性（高的流动性、黏聚性与可浇筑性）高工作性（高的流动性、黏聚性与可浇筑性）低温升低温升低干缩率低干缩率高抗渗性高抗渗性足够的强度足够的强度综上所述综上所述 高性能混凝土高性能混凝土（HighPerformanceConcrete，缩写为，缩写为HPC）是最近十多年才）是最近十多年才出现的新型高技术混凝出现的新型高技术混凝土。它以混凝土耐久性土。它以混凝土耐久性作为设计的主要指标，作为设计的主要指标，保证混凝土有良好的工保证混凝土有良好的工作性、适用性、力学强作性、适用性、力

7、学强度、体积稳定性和经济度、体积稳定性和经济性，采用现代混凝土技性，采用现代混凝土技术制作的混凝土。术制作的混凝土。高性能混凝土含义高性能混凝土含义 高性能混凝土不是混凝土的一个品种高性能混凝土不是混凝土的一个品种高性能混凝土是个学术性名词高性能混凝土是个学术性名词据现在的理解，高性能混凝土必须具备的性能：据现在的理解，高性能混凝土必须具备的性能：（1）针对具体环境下的高耐久性）针对具体环境下的高耐久性（2）不易开裂性（特别是早期抗裂性）不易开裂性（特别是早期抗裂性）（3）适当的较高强度）适当的较高强度（4）良好的工作性）良好的工作性因因为为（3）（4）两两个个要要求求，目目前前混混凝凝土土技

8、技术术都都能能达达到。因此所谓高性能主要是耐久性和抗裂性。到。因此所谓高性能主要是耐久性和抗裂性。综上所述综上所述综上所述综上所述 高性能混凝土（高性能混凝土（HighPerformanceConcrete，缩写为，缩写为HPC）是最近十多年才出）是最近十多年才出现的新型高技术混凝土。它以混凝土耐久性现的新型高技术混凝土。它以混凝土耐久性作为设计的主要指标，保证混凝土有良好的作为设计的主要指标，保证混凝土有良好的工作性、适用性、力学强度、体积稳定性和工作性、适用性、力学强度、体积稳定性和经济性，采用现代混凝土技术制作的混凝土经济性，采用现代混凝土技术制作的混凝土.高性能混凝土含义高性能混凝土含

9、义 二、使用高性能混凝土意义二、使用高性能混凝土意义环境对混凝土破坏环境对混凝土破坏混凝土结构耐久性不足的严重性混凝土结构耐久性不足的严重性可持续发展的迫切需求可持续发展的迫切需求 环境对混凝土破坏环境对混凝土破坏环境对混凝土破坏环境对混凝土破坏破坏原因的分类：破坏原因的分类：破坏原因的分类：破坏原因的分类：炎热干燥气候炎热干燥气候炎热干燥气候炎热干燥气候 收缩引起开裂收缩引起开裂收缩引起开裂收缩引起开裂水泥水化不充分，混凝土强度降低水泥水化不充分，混凝土强度降低水泥水化不充分，混凝土强度降低水泥水化不充分，混凝土强度降低 干湿循环干湿循环干湿循环干湿循环 各种破坏因素的促进作用各种破坏因素的

10、促进作用各种破坏因素的促进作用各种破坏因素的促进作用孔溶液中某些化合物结晶产生的结晶压孔溶液中某些化合物结晶产生的结晶压孔溶液中某些化合物结晶产生的结晶压孔溶液中某些化合物结晶产生的结晶压物理作用物理作用物理作用物理作用水的渗透水的渗透水的渗透水的渗透 渗水影响结构物的使用功能渗水影响结构物的使用功能渗水影响结构物的使用功能渗水影响结构物的使用功能 冻融交替冻融交替冻融交替冻融交替 引起从混凝土表面剥落开始的破引起从混凝土表面剥落开始的破引起从混凝土表面剥落开始的破引起从混凝土表面剥落开始的破坏坏坏坏盐的结晶盐的结晶盐的结晶盐的结晶 结晶压导致开裂结晶压导致开裂结晶压导致开裂结晶压导致开裂盐冻

11、盐冻盐冻盐冻 盐和冻融的综合作用，产生裂纹和剥盐和冻融的综合作用，产生裂纹和剥盐和冻融的综合作用，产生裂纹和剥盐和冻融的综合作用，产生裂纹和剥落后加速落后加速落后加速落后加速ClCl-离子的渗透离子的渗透离子的渗透离子的渗透使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义 硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀 膨胀、开裂、强度下降膨胀、开裂、强度下降膨胀、开裂、强度下降膨胀、开裂、强度下降 化学介质侵蚀化学介质侵蚀化学介质侵蚀化学介质侵蚀置换反应置换反应置换反应置换反应 酸性介质破坏酸性介质破坏酸性介质破坏酸性介质破坏 软水、溶蚀软水、溶蚀软水、溶蚀软水、溶

12、蚀 化学作用化学作用化学作用化学作用碱碱碱碱集料反应集料反应集料反应集料反应 混凝土本身的原因混凝土本身的原因混凝土本身的原因混凝土本身的原因胶凝材料中胶凝材料中胶凝材料中胶凝材料中CaOCaO和和和和MgOMgO的水化的水化的水化的水化生成生成生成生成 水化物中过量的钙矾石水化物中过量的钙矾石水化物中过量的钙矾石水化物中过量的钙矾石膨胀性水化物膨胀性水化物膨胀性水化物膨胀性水化物 大气中大气中大气中大气中COCO2 2引起的引起的引起的引起的 钢筋锈蚀钢筋锈蚀钢筋锈蚀钢筋锈蚀海水、除冰盐和混凝土内部由海砂、外加剂带入海水、除冰盐和混凝土内部由海砂、外加剂带入海水、除冰盐和混凝土内部由海砂、外

13、加剂带入海水、除冰盐和混凝土内部由海砂、外加剂带入 的的的的ClCl-离子引起的离子引起的离子引起的离子引起的 注注注注：钢钢钢钢筋筋筋筋锈锈锈锈蚀蚀蚀蚀本本本本身身身身是是是是电电电电化化化化学学学学作作作作用用用用，但但但但从从从从混混混混凝凝凝凝土土土土保保保保护护护护层层层层的的的的护护护护筋筋筋筋性性性性讨讨讨讨论论论论主主主主要要要要是是是是物物物物理理理理作作作作用，碳化也有化学作用。用，碳化也有化学作用。用，碳化也有化学作用。用，碳化也有化学作用。使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义单项破坏因素的防止措施单项破坏因素的防止措施破坏因素

14、破坏因素主要措施主要措施补充措施补充措施钢筋锈蚀钢筋锈蚀碳化碳化提高砼强度（提高砼强度（C4050以上可不考虑）以上可不考虑）减少粉煤灰掺量减少粉煤灰掺量保证保护层厚度保证保护层厚度适当加大水泥用量适当加大水泥用量Cl-离子离子加大保护层厚度加大保护层厚度适当引气适当引气降低降低Cl-离子渗透系数（掺加粉煤灰、离子渗透系数（掺加粉煤灰、矿粉适当提高混凝土强度）矿粉适当提高混凝土强度）冻融交替冻融交替掺合优质引气剂，保证混凝土的含气量掺合优质引气剂，保证混凝土的含气量盐冻盐冻掺合优质引气剂掺合优质引气剂配筋构件还须补充防配筋构件还须补充防Cl-离子钢筋锈蚀措施离子钢筋锈蚀措施含气量高于普通冻融交

15、替含气量高于普通冻融交替碱碱集料反应集料反应选用非活性或低活性集料选用非活性或低活性集料掺加粉煤灰、矿粉掺加粉煤灰、矿粉限制混凝土中碱含量限制混凝土中碱含量硫酸盐侵蚀硫酸盐侵蚀选用低选用低C3A水泥水泥适当提高强度适当提高强度引气引气掺加粉煤灰、矿粉掺加粉煤灰、矿粉渗水渗水提高强度提高强度掺加粉煤灰、矿粉掺加粉煤灰、矿粉引气引气盐结晶盐结晶掺加引气剂，保证含气量掺加引气剂，保证含气量使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义设计和配制耐久防裂混凝土的一般通用途径设计和配制耐久防裂混凝土的一般通用途径设计和配制耐久防裂混凝土的一般通用途径设计和配制耐久防裂混

16、凝土的一般通用途径 耐耐耐耐久久久久混混混混凝凝凝凝土土土土应应应应该该该该是是是是抗抗抗抗裂裂裂裂性性性性好好好好的的的的混混混混凝凝凝凝土土土土，耐耐耐耐久久久久混混混混凝凝凝凝土土土土应应应应该该该该考考考考虑虑虑虑防防防防止止止止裂裂裂裂缝缝缝缝措措措措施施施施。而而而而耐耐耐耐久久久久和和和和防防防防裂裂裂裂措措措措施施施施许许许许多多多多是是是是一一一一致的。致的。致的。致的。（1 1）选用水泥）选用水泥）选用水泥）选用水泥 低低低低早早早早强强强强（防防防防裂裂裂裂要要要要求求求求R R24h24h1012Mpa1012Mpa）、低低低低水水水水化化化化热热热热、低低低低C C3

17、 3A A含量、低含碱量含量、低含碱量含量、低含碱量含量、低含碱量（2 2）坚坚坚坚固固固固耐耐耐耐久久久久的的的的集集集集料料料料，用用用用锤锤锤锤式式式式破破破破碎碎碎碎机机机机破破破破碎碎碎碎的的的的碎碎碎碎石石石石（级级级级配和粒形较好），冲洗干净。配和粒形较好），冲洗干净。配和粒形较好），冲洗干净。配和粒形较好），冲洗干净。（3 3）尽尽尽尽可可可可能能能能减减减减少少少少胶胶胶胶凝凝凝凝材材材材料料料料总总总总量量量量，为为为为此此此此尽尽尽尽可可可可能能能能降降降降低低低低单单单单方方方方拌拌拌拌和和和和水水水水量量量量。为为为为此此此此，选选选选择择择择合合合合适适适适的的的的

18、坍坍坍坍落落落落度度度度（纠纠纠纠正正正正现现现现在在在在不不不不管管管管场合追求场合追求场合追求场合追求2022cm2022cm高坍落度）高坍落度）高坍落度）高坍落度）（4 4）掺加粉煤灰、矿粉或两者复掺）掺加粉煤灰、矿粉或两者复掺）掺加粉煤灰、矿粉或两者复掺）掺加粉煤灰、矿粉或两者复掺（5 5）掺加优质引起剂）掺加优质引起剂）掺加优质引起剂）掺加优质引起剂使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义混凝土结构耐久性不足的严重性混凝土结构耐久性不足的严重性 影响工程正常使用，缩短工程使用影响工程正常使用，缩短工程使用

19、寿命寿命,经济损失巨大经济损失巨大;背离可持续发展的道路。资源枯背离可持续发展的道路。资源枯竭、国土破坏、环境污染、废弃混凝土竭、国土破坏、环境污染、废弃混凝土难以处置。难以处置。美国联邦公路局资料：登记在册（政府管理）桥梁美国联邦公路局资料：登记在册（政府管理）桥梁1992年年57.2万座，有缺陷万座，有缺陷21；1999年年58.6万座，有万座，有缺陷缺陷15。拆除老桥费用持续增加。拆除老桥费用持续增加。1998年美国土木工程学会年美国土木工程学会报告：报告：美国现有美国现有29%29%以上以上的桥梁和的桥梁和1/31/3以上的道路老化，有以上的道路老化，有21002100个水坝不安全，估

20、个水坝不安全，估计需有计需有1.31.3万亿美元改善其安全状态。万亿美元改善其安全状态。又据资料报道：到又据资料报道：到2020世纪末美国共有桥梁约世纪末美国共有桥梁约100100万座，万座，超过超过1/41/4有缺陷有缺陷使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义研究认为，对于桥梁等生命线工程，因修复、更换造成交通延误等间接损失更大，间接经济损失是直接用于桥梁修复费用的10倍。美国每年用于基础设施修复的费用约为这些基础设施总资产的10%。在加拿大，为修复其劣化损坏的全部基础设施工程估计需耗费5000亿美元 在英国，据说有1/3的桥梁需要修复 发达国家土建设施腐蚀造成的年损失约占GDP的1.52

21、%，其中主要是混凝土结构腐蚀使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义我国水泥产量我国水泥产量19851985年年1.431.43亿吨开始位居世界之首亿吨开始位居世界之首 1997 1997年突破年突破5 5亿吨亿吨 2000 2000年接近年接近6 6亿吨亿吨 2001 2001年年6.46.4亿吨亿吨 2002 2002年年7 7亿吨亿吨 2003 2003年年7.57.5亿吨（已接近世界产量的亿吨（已接近世界产量的4040）我国目前水泥年产量如配置混凝土，年人均近我国目前水泥年产量如配置混凝土，年人均近3.33.3吨吨 。混凝土用量过大，过度开采矿石

22、和砂、石已在许多地。混凝土用量过大，过度开采矿石和砂、石已在许多地方造成资源破坏，严重影响环境和景观。每生产方造成资源破坏，严重影响环境和景观。每生产1t1t水泥水泥熟料消耗大量燃煤与电能，并排放约熟料消耗大量燃煤与电能，并排放约1t1t二氧化碳。混凝二氧化碳。混凝土过早劣化，处置废旧工程的混凝土垃圾将给环境带来土过早劣化，处置废旧工程的混凝土垃圾将给环境带来威胁。威胁。使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义我国土建工程耐久性现状我国土建工程耐久性现状民用房屋民用房屋 干湿交替的室外构件过早锈蚀干湿交替的室外构件过早锈蚀 30 304040年年 工业厂房工业厂房 20 203030年年 大修

23、大修海港码头海港码头 10 102020年年 大修大修 浪溅区最严重浪溅区最严重 桥梁桥梁 除冰盐侵蚀除冰盐侵蚀 10 102020年大修年大修隧道隧道 渗漏严重渗漏严重钢筋保护层过薄钢筋保护层过薄！混凝土等级过低混凝土等级过低！钢筋过细钢筋过细！断面过薄断面过薄！使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义石家庄百孔桥大桥石家庄百孔桥大桥石家庄百孔桥大桥石家庄百孔桥大桥盐的腐蚀盐的腐蚀盐的腐蚀盐的腐蚀使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义 据统计：在正常工作条件下，混凝土结构从建成到拆除重据统计：在正常工作条件下，混凝土结构从建成到拆除重建的周期平均为建的周期平均为40405050年。年。使用

24、高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义桥梁墩柱冻融剥蚀桥梁墩柱冻融剥蚀使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混

25、凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义一一座座桥桥何何以以只只有有二二十十年年寿寿命命？拆拆除除前前的的西西直直门门桥桥使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义为什么现代混凝土结构不耐久？为什么现代混凝土结构不

26、耐久？为什么现代混凝土结构不耐久？为什么现代混凝土结构不耐久？水泥质量水泥质量过细、水化过快过细、水化过快 （C3AC3A）水泥用量水泥用量过多过多 水灰比水灰比过大过大 混凝土早期强度混凝土早期强度过高过高 外加剂外加剂过乱过乱 施工质量施工质量较差较差 使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义出出出出 路路路路？出出出出 路路路路?按耐久性按耐久性按耐久性按耐久性设设设设 计计计计混凝土结构混凝土结构混凝土结构混凝土结构使用高性能混凝土意义使用高性能混凝土意义三、三、高性能混凝土与普通混凝土差别高性能混凝土与普通混凝土差别HPC与与NC差别差别 、普通混凝土是以抗压强度作为最基本的特征，高

27、性、普通混凝土是以抗压强度作为最基本的特征，高性能混凝土则是以耐久性为主要指标，同时还有强度、工作性、能混凝土则是以耐久性为主要指标，同时还有强度、工作性、体积稳定性等；体积稳定性等；、普通混凝土是以水泥和粗、细骨料、水四大组分为、普通混凝土是以水泥和粗、细骨料、水四大组分为原材料，高性能混凝土则在前者的基础上增加了大量的外加原材料，高性能混凝土则在前者的基础上增加了大量的外加剂和掺合料，使其性能得到质的变化；剂和掺合料，使其性能得到质的变化；、普通混凝土一般采用的水胶比、普通混凝土一般采用的水胶比,高性能混凝土因掺高性能混凝土因掺入高效减水剂使水胶比减少即不大于入高效减水剂使水胶比减少即不大

28、于0.38(0.4),0.38(0.4),甚至不大于甚至不大于0.20.2；、相比普通混凝土，采用低水胶比高性能混凝土，硬、相比普通混凝土，采用低水胶比高性能混凝土，硬化后毛细孔数量显著减少，而超细掺合料又改善粉体集料级化后毛细孔数量显著减少，而超细掺合料又改善粉体集料级配，大幅减少毛细孔数量，毛细孔越少，混凝土越密实，耐配，大幅减少毛细孔数量，毛细孔越少，混凝土越密实，耐久性越好；久性越好；、相比普通混凝土，高性混凝土具有高强度、高耐久、相比普通混凝土，高性混凝土具有高强度、高耐久性及高工作性等性能。性及高工作性等性能。、高性能混凝土设计使用年限为、高性能混凝土设计使用年限为100100年，

29、而普通钢筋年，而普通钢筋混凝土使用寿命只有混凝土使用寿命只有40-5040-50年。年。HPC与与NC差别差别高性能混凝土在本质上和普通混凝土没有很大的差别，所使用的原材料、其生产及施工工艺过程在宏观上也基本一致；所以在高性能混凝土的配制中，根据结构所要求的强度和耐久性、施工中所要求的工作性能，通过试验来确定的，在不采用特殊的原材料、不改变常规施工工艺以及尽可能节约成本的原则下，通过采用低水灰比、掺用高效减水剂和矿物质细掺料的配制特点，经过反复对比试验，配制出高强度、高耐久性、低徐变、体积稳定性好的高性能混凝土。与普通混凝土相比高性能混凝土的生产和施工并无需要特殊的工艺，但是在各工艺环节上普通

30、混凝土不敏感的因素，高性能混凝土却很敏感，因而需要更为严格控制和管理。四、铁路混凝土结构耐久性的设计要求四、铁路混凝土结构耐久性的设计要求何谓混凝土结构的耐久性设计？何谓混凝土结构的耐久性设计？何谓混凝土结构的耐久性设计？何谓混凝土结构的耐久性设计？铁路混凝土结构耐久性的设计要求铁路混凝土结构耐久性的设计要求铁路混凝土结构耐久性的设计要求铁路混凝土结构耐久性的设计要求 1 1 1 1、设计使用年限级别、设计使用年限级别、设计使用年限级别、设计使用年限级别 2 2 2 2、环境类别及作用等级、环境类别及作用等级、环境类别及作用等级、环境类别及作用等级 3 3 3 3、混凝土耐久性指标、混凝土耐久

31、性指标、混凝土耐久性指标、混凝土耐久性指标何谓混凝土结构的耐久性设计？何谓混凝土结构的耐久性设计？何谓混凝土结构的耐久性设计？根据结构的设计使用年限或设计寿命要求对结根据结构的设计使用年限或设计寿命要求对结根据结构的设计使用年限或设计寿命要求对结根据结构的设计使用年限或设计寿命要求对结构进行设计。构进行设计。构进行设计。构进行设计。结构的设计使用年限是设计人员用以作为结构结构的设计使用年限是设计人员用以作为结构结构的设计使用年限是设计人员用以作为结构结构的设计使用年限是设计人员用以作为结构耐久性设计依据并具有足够安全保证率的目标使用年耐久性设计依据并具有足够安全保证率的目标使用年耐久性设计依据

32、并具有足够安全保证率的目标使用年耐久性设计依据并具有足够安全保证率的目标使用年限。限。限。限。结构的耐久性设计必须考虑环境对结构的腐蚀结构的耐久性设计必须考虑环境对结构的腐蚀结构的耐久性设计必须考虑环境对结构的腐蚀结构的耐久性设计必须考虑环境对结构的腐蚀作用。作用。作用。作用。铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求铁路混凝土结构耐久性的设计要求1、设计使用年限级别、设计使用年限级别2、环境类别及作用等级、环境类别及作用等级3、混凝土耐久性指标、混凝土耐久性指标铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求设计使用年限级别级别级别设计设计使用年限使用年限一一1

33、00100年年二二6060年年三三3030年年铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求铁路混凝土结构设计使用寿命铁路混凝土结构设计使用寿命级级别别设计使用设计使用年限年限名名 称称示示 例例一一约约100100年年重要建筑物重要建筑物标志性、纪念性建筑物，标志性、纪念性建筑物，大型公共建筑物等大型公共建筑物等重要土木基础设重要土木基础设施工程施工程大型桥梁，隧道，高速铁大型桥梁，隧道，高速铁路上的桥涵，等路上的桥涵，等二二约约6060年年一般建筑物和构一般建筑物和构筑物筑物一般民用建筑一般民用建筑,大型工业建大型工业建筑筑次要的土木设施、次要的土木设施、构件构件轨道、接触网

34、支柱、电杆轨道、接触网支柱、电杆三三约约3030年年不需较长寿命的不需较长寿命的结构物结构物可替换的易损构可替换的易损构件件某些工业厂房、水沟人行某些工业厂房、水沟人行道板道板铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求1、碳化环境、碳化环境环境作用等级环境条件特征T1室内年平均相对湿度室内年平均相对湿度60%60%长期在水下（不包括海水）或土中长期在水下（不包括海水）或土中T2室内年平均相对湿度室内年平均相对湿度60%60%室外环境室外环境T3水位变动区水位变动区干湿交替干湿交替铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求2、氯盐环境氯盐环境环境作用等级环境条

35、件特征环境条件特征L1长期在海水水下区长期在海水水下区离平均水位离平均水位15m15m以上的海上大气区以上的海上大气区离涨潮岸线离涨潮岸线100m100m300m300m的陆上近海区的陆上近海区L2离平均水位离平均水位15m15m以内的海上大气区以内的海上大气区离涨潮岸线离涨潮岸线100m100m以内的陆上近海区以内的陆上近海区海水潮汐区或浪溅区（非炎热地区）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）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遭受氯盐冷冻液和氯盐化冰盐侵蚀部位铁路混

36、凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求3、化学侵蚀环境化学侵蚀环境化学侵化学侵蚀类蚀类型型环环境作用等境作用等级级H1H1H2H2H3H3H4H4硫酸硫酸盐盐侵侵蚀蚀环环境水中境水中SOSO4 42-2-含量，含量，mg/Lmg/L200 200 60060060060030003000300030006000600060006000强强透水性透水性环环境土中境土中SOSO4 42-2-含量，含量，mg/kgmg/kg2000200030003000300030001200012000120001200024000240002400024000弱透水性弱透水性环环境土中境土中S

37、OSO4 42-2-含量，含量，mg/kgmg/kg300030001200012000120001200024000240002400024000盐类结盐类结晶晶侵侵蚀蚀环环境土中境土中SOSO4 42-2-含量，含量，mg/kgmg/kg200020003000300030003000 12000120001200012000酸性侵酸性侵蚀蚀环环境水中境水中pHpH值值6.56.55.55.55.55.54.54.54.54.54.04.0二氧化碳二氧化碳侵侵蚀蚀环环境水中侵境水中侵蚀蚀性性COCO2 2含量，含量，mg/Lmg/L151540404040100100100100镁盐镁盐侵

38、侵蚀蚀环环境水中境水中MgMg2+2+含量，含量，mg/Lmg/L30030010001000100010003000300030003000铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求4、冻融破坏环境、冻融破坏环境环境作用环境作用等级等级环境条件特征环境条件特征D1D1微冻地区微冻地区+频繁接触频繁接触水水D2D2微冻地区微冻地区+水位变动区水位变动区严寒和寒冷地区严寒和寒冷地区+频繁接触频繁接触水水微冻地区微冻地区+氯盐环境氯盐环境+频繁接触频繁接触水水D3D3严寒和寒冷地区严寒和寒冷地区+水位变动区水位变动区微冻

39、地区微冻地区+氯盐环境氯盐环境+水位变动区水位变动区严寒和寒冷地区严寒和寒冷地区+氯盐环境氯盐环境+频繁接触水频繁接触水D4D4严寒和寒冷地区严寒和寒冷地区+氯盐环境氯盐环境+水位变动区水位变动区铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求5、磨蚀环境、磨蚀环境环境作用环境作用等级等级环境条件特征环境条件特征M1M1风蚀（有砂风蚀（有砂情况）情况）风力等级风力等级77级，且年累计刮风时间大级，且年累计刮风时间大于于9090天天M2M2风蚀（有砂风蚀（有砂情况）情况）风力等级风力等级99级，且年累计刮风时间大级，且年累计

40、刮风时间大于于9090天天流冰冲刷流冰冲刷被强烈流冰撞击、磨损、冲刷（冰层水被强烈流冰撞击、磨损、冲刷（冰层水位下位下0.5m0.5m冰层水位上冰层水位上1.0m1.0m）M3M3风蚀（有砂风蚀（有砂情况）情况）风力等级风力等级1111级，且年累计刮风时间大级，且年累计刮风时间大于于9090天天泥砂冲刷泥砂冲刷被大量夹杂泥砂或物体磨损、冲刷被大量夹杂泥砂或物体磨损、冲刷铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求设计使用年限级别设计使用年限级别一一(100100年年)二二(6060年年)、三（、三（3030年年)56d

41、56d电通电通量（量（C C）C30C302000200025002500C30C30C45C451500150020002000C50C501000100015001500 一、碳化环境条件下，一、碳化环境条件下，混凝土耐久性应满足下列要求：混凝土耐久性应满足下列要求：A A、混凝土的电通量应满足下表的规定：、混凝土的电通量应满足下表的规定：B、混凝土的抗裂性应通对比试验。、混凝土的抗裂性应通对比试验。C、钢筋的混凝土保护层厚度应满足设计的规定。、钢筋的混凝土保护层厚度应满足设计的规定。D、骨料的碱、骨料的碱硅酸反应砂浆棒膨胀率或碱硅酸反应砂浆棒膨胀率或碱碳酸盐反应岩碳酸盐反应岩石柱膨胀率应

42、小于石柱膨胀率应小于0.10%。铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求 二、氯盐环境下，二、氯盐环境下，混凝土耐久性除满足碳化环境要求混凝土耐久性除满足碳化环境要求外，外，混凝土的电通量还应满足下列要求：混凝土的电通量还应满足下列要求：设计设计使用年限使用年限级别级别一一(100(100年年)二二(6060年年)、三（、三（3030年年)环环境作用等境作用等级级L1L1L2L2、L3L3L1L1L2L2、L3L3电电通量通量（56d56d），），C C100010008008001500150010001000铁

43、路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求 三、化学侵蚀环境下三、化学侵蚀环境下，混凝土耐久性除满足碳化环，混凝土耐久性除满足碳化环境要求外，混凝土的电通量还应满足下列要求：境要求外，混凝土的电通量还应满足下列要求：设计设计使用年使用年限限级别级别一一(100(100年年)二二(6060年年)、三、三（3030年年)环环境作用等境作用等级级H1H1、H2H2H3H3、H4H4H1H1、H2H2H3H3、H4H4电电通量通量（56d56d），），C C12001200100010001500150010001000铁路混

44、凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求 四、冻融破坏环境下四、冻融破坏环境下，混凝土耐久性除满足碳化环，混凝土耐久性除满足碳化环境要求外，混凝土的电通量还应满足下列要求：境要求外，混凝土的电通量还应满足下列要求：设计设计使用年限使用年限级别级别一一(100(100年年)二二(60(60年年)三三(30(30年年)环环境作用等境作用等级级D1D1、D2D2、D3D3、D4D4D1D1、D2D2、D3D3、D4D4D1D1、D2D2、D3D3、D4D4抗抗冻冻等等级级（56d56d）F300F300F250F250F200

45、F200铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求 五、磨蚀环境下的混凝土结构，应进五、磨蚀环境下的混凝土结构，应进行混凝土耐磨性对比试验。行混凝土耐磨性对比试验。六、处于严重腐蚀环境下的混凝土结六、处于严重腐蚀环境下的混凝土结构，尚应采取必要的附加防腐蚀措施。构，尚应采取必要的附加防腐蚀措施。铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构铁路混凝土结构耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求耐久性的设计要求五、铁路高性能混凝土原材料质量要求五、铁路高性能混凝土原材料质量要求混凝土的结构混凝土的结构混凝土的结构混

46、凝土的结构水水水水 泥泥泥泥骨骨骨骨 料料料料 拌合用水拌合用水拌合用水拌合用水矿物掺合料矿物掺合料矿物掺合料矿物掺合料外外外外 加加加加 剂剂剂剂大颗粒粗骨料的间隙由小大颗粒粗骨料的间隙由小 颗粒填充颗粒填充小颗粒粗骨料的间隙由细骨小颗粒粗骨料的间隙由细骨料填充料填充浆体填充骨料堆积体的空隙浆体填充骨料堆积体的空隙并在其表面形成润滑层，使并在其表面形成润滑层，使拌合物具有满足施工需要的拌合物具有满足施工需要的工作度工作度混凝土的结构混凝土的结构铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土原材料质量要求原材料质量要求原材料质量要求原材料质量要求水泥浆水泥浆大颗粒粗骨料大颗粒

47、粗骨料小小颗粒粗骨料颗粒粗骨料细骨料细骨料铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土原材料质量要求原材料质量要求原材料质量要求原材料质量要求 1.P1.P型，硅酸盐水泥型，硅酸盐水泥 2.P 2.P型，硅酸盐水泥型，硅酸盐水泥,含含0-5%0-5%的混合材的混合材 3.P O 3.P O型型,普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥,含含6-15%6-15%的混合材的混合材 4.P F 4.P F型，粉煤灰硅酸盐水泥型，粉煤灰硅酸盐水泥;含含20-40%20-40%粉煤灰粉煤灰 5.P S 5.P S型，矿渣硅酸盐水泥型，矿渣硅酸盐水泥,含含20-70%20-70%以内的矿渣粉以内的

48、矿渣粉 6.P P 6.P P型型,火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥,含含20-50%20-50%火山灰火山灰 7.P C 7.P C型，复合硅酸盐水泥型，复合硅酸盐水泥,含含15-50%15-50%两种以上混合材两种以上混合材水水水水 泥泥泥泥 铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土原材料质量要求原材料质量要求原材料质量要求原材料质量要求 硅酸盐水泥硅酸盐水泥=熟料熟料+适量石膏磨细而成适量石膏磨细而成 熟料的主要成分有：熟料的主要成分有：C3SC3S；C2SC2S；C3AC3A；C4AF C4AF C3S C3S的水化速度较快，水化发热量较大。的水化速度较快，

49、水化发热量较大。C2S C2S的水化速度很慢，水化发热量最小。的水化速度很慢，水化发热量最小。C3A C3A的水化速度最快，水化放热量最大，水化物强度的水化速度最快，水化放热量最大，水化物强度最低，干缩最大。最低，干缩最大。水水水水 泥泥泥泥 铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土原材料质量要求原材料质量要求原材料质量要求原材料质量要求 过分追求早强必然牺牲耐久性能。过分追求早强必然牺牲耐久性能。在目前生产工艺条件下，提高水泥强度，实在目前生产工艺条件下，提高水泥强度，实 际上只是增加际上只是增加C3AC3A与与C3SC3S含量，并提高比表面积。含量，并提高比表面积。

50、实践表明，早期强度很高的混凝土实践表明，早期强度很高的混凝土1414天以后天以后 的强度几乎不再增长，长期强度甚至倒缩。的强度几乎不再增长，长期强度甚至倒缩。水水水水 泥泥泥泥 铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土铁路高性能混凝土原材料质量要求原材料质量要求原材料质量要求原材料质量要求 水泥的含碱量水泥的含碱量 预防碱预防碱骨料反应骨料反应 控制混凝土的开裂倾向控制混凝土的开裂倾向 Burrows Burrows建议，为防止碱促进混凝土开裂，建议，为防止碱促进混凝土开裂，水泥中的碱含量应不超过水泥中的碱含量应不超过0.60%0.60%。水水水水 泥泥泥泥 铁路高性能混凝土铁路高性能