050512结构耐久性设计规范细分.docx

050512结构耐久性设计规范细分.docx

《050512结构耐久性设计规范细分.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《050512结构耐久性设计规范细分.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

050512结构耐久性设计规范细分

铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定

Temporaryregulationfordurabilitydesignofrailwayconcretestructures

（报批稿）

2005—XX—XX发布2005—XX—XX实施

中华人民共和国铁道部发布

前言

本暂行规定是根据铁道部《关于印发2003年铁路工程建设规范、定额、标准设计编制计划的通知》（铁建设函[2003]41号）的要求编制的，目的是为了明确铁路混凝土结构耐久性设计的原则、内容和方法。

在编制过程中深入研究了我国铁路混凝土结构耐久性的现状，认真总结了已有铁路工程混凝土耐久性方面的实践经验，广泛征求了各方面意见。

本暂行规定的主要内容包括：

总则，术语，基本规定，混凝土原材料的品质要求，混凝土的最低强度等级，混凝土的配合比参数限值，混凝土的耐久性指标，结构构造措施，关键施工过程质量控制要求、防腐蚀附加措施以及检查与维护要求等。

本暂行规定是现行铁路混凝土结构设计、施工、质量验收标准和规范的重要组成部分，是对现有标准和规范的完善和补充。

现行标准和规范中有关混凝土耐久性的内容与本暂行规定不符时，应以本暂行规定的有关规定为准。

在执行本暂行规定的过程中，希望各单位结合工程实践，认真总结经验，积累资料。

如发现需要修改和补充之处，请及时将意见及有关资料寄交铁道科学研究院铁建所工程材料部（北京市海淀区大柳树路2号，邮政编码：

100081）,并抄送铁路工程技术标准所（北京海淀区羊坊店路甲8号，邮政编码：

100038），以供下次修订时参考。

本暂行规定为首次发布，由铁道部建设管理司负责解释。

主编单位：

铁道科学研究院

参编单位：

清华大学

铁路工程技术标准所

中铁三局集团有限公司

西南交通大学

主要起草人：

目次

1总则………………………………………………………………………………………………………1

2术语………………………………………………………………………………………………………1

3基本规定…………………………………………………………………………………………………2

3.1一般规定……………………………………………………………………………………………2

3.2设计使用年限………………………………………………………………………………………2

3.3环境类别及作用等级………………………………………………………………………………3

4混凝土原材料………………………………………………………………………………………4

4.1一般规定……………………………………………………………………………………………4

4.2水泥………………………………………………………………………………………………5

4.3矿物掺和料…………………………………………………………………………………………5

4.4细骨料………………………………………………………………………………………………6

4.5粗骨料………………………………………………………………………………………………7

4.6外加剂………………………………………………………………………………………………9

4.7水……………………………………………………………………………………………………10

5混凝土最低强度等级…………………………………………………………………………………10

6混凝土配合比参数限值………………………………………………………………………………11

6.1一般规定……………………………………………………………………………………………11

6.2混凝土配合比参数限值…………………………………………………………………………12

7混凝土耐久性指标……………………………………………………………………………………13

8构造措施………………………………………………………………………………………………14

9施工要求………………………………………………………………………………………………16

10防腐蚀附加措施………………………………………………………………………………………16

11检查与维护要求……………………………………………………………………………………17

本暂行规定用词说明………………………………………………………………………………………18

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，特制定本暂行规定。

1.0.2本暂行规定适用于有使用年限要求的铁路混凝土结构在不同环境作用下的耐久性设计。

1.0.3铁路混凝土结构的环境分为一般环境、碳化锈蚀环境、氯盐锈蚀环境、冻融破坏环境，化学侵蚀环境和磨蚀环境。

对于其他特殊环境作用下的铁路混凝土结构物，应进行专门研究和设计。

1.0.4铁路混凝土结构耐久性设计应遵循下列原则：

1采用合理的结构构造，便于结构的施工、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、适当的混凝土强度、合理的混凝土配合比和耐久性指标。

3提出关键施工过程的质量控制要求。

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要求外，还应提出可靠的防腐蚀附加措施。

5对于重要或处于严重腐蚀环境中的混凝土结构，应对结构在设计使用年限内的检测和维护作出规划，并根据环境类别制定跟踪检测内容。

6积极采用通过论证的新材料、新工艺和新方法。

1.0.5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，还应符合国家和铁路现行标准的有关规定。

2术语

2.0.1混凝土结构耐久性（structuraldurability）

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（servicelifeofdesign）

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结构使用年限（servicelifeofstructure）

结构建造完成后，在预定的使用与维护条件下，结构所有性能（如安全性、适用性）均能满足原定要求的实际使用年限。

2.0.4胶凝材料（cementitiousmaterial，orbinder）

用于配制混凝土的水泥与粉煤灰、磨细矿渣粉和硅灰等矿物掺和料的总称。

2.0.5水胶比（watertobinderratio）

混凝土配制时的用水量与胶凝材料总量之比。

2.0.6混凝土抗侵入性（penetrabilityresistenceofconcrete）

表示混凝土抵抗外部物质（水、气及溶于水、气中的其他分子和离子等）入侵到混凝土内部的能力的性能。

2.0.7钢筋的混凝土保护层（concretecovertoreinforcement）

从混凝土表面到钢筋最外缘之间的距离。

2.0.8保护层最小厚度（minimumcover）

防止钢筋锈蚀所必需的混凝土保护层厚度。

2.0.9防腐蚀附加措施（additionalprotectivemeasures）

在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的前提下为进一步提高混凝土结构耐久性而采取的其他措施。

2.0.10维修（repair,orrestore）

维持结构或其构件在设计使用年限内保持正常使用状态的过程。

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。

当同一结构的不同构件或同一构件的不同部位所处的环境类别或环境作用等级不同时，可根据实际情况分别进行耐久性设计。

3.1.2铁路混凝土结构耐久性设计的主要内容包括：

1结构所处的环境类别及其作用等级。

2结构及主要可更换部件的设计使用年限。

3满足结构耐久性要求的混凝土设计强度等级。

4满足结构耐久性要求的混凝土主要原材料品质要求。

5满足结构耐久性要求的混凝土配合比参数要求。

6满足结构耐久性要求的混凝土耐久性指标。

7满足结构耐久性要求的结构构造措施（包括钢筋的混凝土保护层厚度）。

8与结构耐久性有关的主要施工过程质量控制要求。

9必要时对结构采取的防腐蚀附加措施。

10结构使用过程中的检查与维修要求。

3.2设计使用年限

3.2.1铁路混凝土结构的设计使用年限一般可按表3.2.1进行分级。

3.2.2对处于非常严重环境作用等级下的铁路混凝土结构物，在业主认可的前提下，结构物或结构物的

某些构件的使用年限可低于表3.2.1中的设计使用年限。

表3.2.1混凝土结构的设计使用年限

级别

工程类别

设计使用年限

I

重要结构物

100年

II

一般结构物

50年

III

可更换、可加固或易损的构件

30年

3.3环境类别及作用等级

3.3.1铁路混凝土结构的环境分为一般环境、碳化锈蚀环境，氯盐锈蚀环境、冻融破坏环境，化学侵蚀环境和磨蚀环境。

不同类别环境的作用等级列于表3.3.1。

不同类别、不同作用等级环境的条件特征列于表3.3.2-1和表3.3.2-2。

表3.3.1-1环境分类及作用等级

作用

等级

作用程度

一般环境

碳化锈蚀环境

氯盐锈蚀环境

冻融破坏环境

化学侵蚀环境

磨蚀环境

/

可忽略

Y0

/

/

/

/

1

轻微

/

YT1

YL1

YD1

YH1

YM1

2

中度

/

YT2

YL2

YD2

YH2

YM2

3

严重

/

YT3

YL3

YD3

YH3

YM3

4

非常严重

/

/

/

YD4

YH4

/

表3.3.2-1环境的条件特征

环境类别

环境条件特征

作用等级

一般环境

无锈蚀、无冻融、无化学侵蚀环境

年平均相对湿度≤60%

Y0

碳化锈蚀环境

无冻融，无化学侵蚀环境

长期在水下（不包括海水）或土中

YT1

年平均相对湿度＞60%；

YT2

水位变动区或干湿交替

YT3

氯盐锈蚀环境

海水及氯盐环境

长期在海水水下区

YL1

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

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）

YL2

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

YL3

化学侵蚀环境

环境水及环境土侵蚀类型及作用等级见表3.3.2-2

轻微侵蚀

YH1

中度侵蚀

YH2

严重侵蚀

YH3

非常严重侵蚀

YH4

冻融破坏

环境

无氯盐环境下的冻融

微冻地区接触雨水或潮湿部位

YD1

微冻地区的水位变动区

YD2

严寒和寒冷地区接触雨水或潮湿部位

严寒和寒冷地区的水位变动区

YD3

海水及氯盐环境下的冻融

微冻地区接触雨水或潮湿部位

YD2

微冻地区的水位变动区

YD3

严寒和寒冷地区接触雨水或潮湿部位

严寒和寒冷地区的水位变动区

YD4

磨蚀环境

风蚀（有砂情况）

风力等级≥7级，且年累计刮风时间大于90天

YM1

风力等级≥9级，且年累计刮风时间大于90天

YM2

泥沙冲刷

强烈流冰，冰层水位下0.5m～冰层水位上1.0m

风蚀（有砂情况）

风力等级≥11级，且年累计刮风时间大于90天

YM3

泥沙冲刷

被大量漂流物撞击、磨损的冲刷的部位

注：

1表中环境条件特征是指钢筋混凝土结构钢筋的混凝土保护层一侧表面所接触的局部环境特征。

2素混凝土结构在碳化锈蚀、氯盐锈蚀环境中的作用等级可比钢筋混凝土结构取低一级，其他环境条件下混凝土结构的作用等级按上表取用。

3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按YT3级考虑。

4处于地下水位变动区内的混凝土胡萝卜碳化锈蚀作用等级按YT3级。

5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3.3.2-2化学侵蚀类型及作用等级

化学侵蚀类型

作用等级

YH1

YH2

YH3

YH4

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

≤3000

＞3000

≤12000

＞12000

≤24000

＞24000

弱透水性环境土中SO42-含量，mg/kg

≥3000

≤12000

＞12000

≤24000

＞24000

盐类结晶侵蚀*

环境土中SO42-含量，mg/kg

≥2000

≤3000

＞3000

≤12000

＞12000

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

＞3000

*注：

1对于盐渍土地区的混凝土，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。

3.3.2当混凝土结构同时处于多项环境作用时，应根据具体情况取其中单项作用最高的等级或比最高等级提高一级作为结构的环境作用等级。

4混凝土原材料

4.1一般规定

4.1.1水泥应选用低水化热和低碱含量的产品，尽可能避免使用早强水泥和高C3A含量的水泥。

4.1.2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、磨细矿渣粉或硅灰。

4.1.3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，也可选用专门磨机生产的人工砂，砂的细度模数宜为2.6～3.0。

不宜使用山砂。

预应力混凝土以及重要的钢筋混凝土结构严禁使用海砂。

4.1.4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。

粗骨料宜采用的二级或三级级配石。

4.1.5外加剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显改善或提高混凝土耐久性能的产品。

外加剂须经省、部级鉴定或评审，并经国家认可的权威部门检验合格。

当将不同功能的多种外加剂复合使用时，外加剂之间以及外加剂与水泥之间应有良好的适应性。

4.1.6拌合和养护用水不得采用海水。

4.2水泥

水泥的技术要求应满足表4.2的规定。

在一般环境条件下，经业主同意，也可选用32.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，但普通硅酸盐水泥的混合材仅限于矿渣或粉煤灰。

表4.2水泥的技术要求

序号

项目

技术要求

备注

1

品种

硅酸盐水泥

2

强度等级

42.5

按GB/T17671检验

3

比表面积

≤350m2/kg

按GB/T8074检验

4

游离氧化钙含量

≤1.0%

按GB/T176检验

5

碱含量

不宜超过0.60%

按GB/T176检验

6

熟料中的C3A含量

≤10%

按GB/T176检验后计算求得

7

氯离子含量

≤0.20%（钢筋混凝土）

≤0.06%（预应力混凝土）

按JC/T420检验

4.3矿物掺和料

4.3.1粉煤灰的技术要求应满足表4.3.1的规定。

4.3.2磨细矿渣粉的技术要求应满足表4.3.2的规定。

4.3.3硅灰的技术要求应满足表4.3.3的规定。

表4.3.1粉煤灰的技术要求

序号

名称

技术要求

备注

C50以下混凝土

C50及以上混凝土

1

细度，%

≤20

≤12

0.045mm方孔筛筛余

2

Cl-含量，%

≤0.02

按JC/T420检验

3

需水量比，%

≤105

≤100

按GB/T18736的规定检验

4

烧失量，%

≤5.0

≤3.0

按GB/T176检验

5

含水率，%

≤1.0

对干排灰而言

6

SO3含量，%

≤3

按GB/T176检验

7

活性指数，%

7d

≥60

≥70

按GB/T18736的规定检验

28d

≥65

≥75

表4.3.2磨细矿渣粉的技术要求

序号

名称

技术要求

备注

1

密度，kg/m3

≥2800

按GB/T208检验

2

MgO含量，%

≤14

按GB/T176检验

3

SO3含量，%

≤4

按GB/T176检验

4

烧失量，%

≤1

按GB/T176检验

5

Cl-含量，%

≤0.02

按JC/T420检验

6

比表面积，m2/kg

350～500

按GB/T8074检验

7

需水量比，%

≤100

按GB/T18736的规定检验

8

含水率，%

≤1.0

按GB/T176检验

9

活性指数，%

7d

≥75

按GB/T18736的规定检验

28d

≥95

表4.3.3硅灰的技术要求

序号

名称

技术要求

备注

4

烧失量，%

≤6

按GB/T176检验

5

Cl-含量，%

≤0.02

按JC/T420检验

SiO2含量，%

≥85

按GB/T18736的规定检验

6

比表面积，m2/kg

≥15000

按GB/T18736的规定检验

7

需水量比，%

≤125

按GB/T18736的规定检验

8

含水率，%

≤3.0

按GB/T176检验

9

活性指数，%

28d

≥85

按GB/T18736的规定检验

4.4细骨料

4.4.1细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足表4.4.1的规定。

表4.4.1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

0

5.00

10～0

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

100～90

除5.00mm和0.63mm筛档外，砂的实际颗粒级配与表4.4.1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%。

配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。

当采用Ⅰ区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；当采用Ⅲ区砂时，宜适当降低砂率。

对于泵送混凝土用砂，宜选用Ⅱ区砂。

当所用天然砂的颗粒级配不符合第4.4.1条的要求时，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。

4.4.2采用天然河砂配制混凝土时，砂的坚固性用硫酸钠溶液检验，试样经5次循环后其重量损失应不超过8%。

4.4.3采用天然砂配制混凝土时，砂中含泥量、泥块含量、云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐等有害物质的含量应符合表4.4.3的规定。

如发现砂中含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时，则要进行专门检验，确认能满足混凝土耐久性要求时，方能采用。

表4.4.3砂中有害物质限值

项目

环境类别

质量指标

＜C30

C30～C45

≥C50

含泥量，%

Y，YT，YL，YH，YD，YM

≤3.0

≤2.5

≤2.0

泥块含量，%

Y，YT，YL，YH，YD，YM

≤1.0

≤0.5

≤0.5

云母含量，%

Y，YT，YM

≤1.0

YD，YH

≤0.5

轻物质含量，%

Y，YT，YL，YH，YD，YM

≤0.5

硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），%

Y，YT，YL，YH，YD，YM

≤0.5

有机物含量（用比色法试验）

Y，YT，YL，YH，YD，YM

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。

4.4.4细骨料的碱活性按砂浆棒法检验，砂浆棒的膨胀率一般不宜超过0.10%。

若细骨料砂浆棒的膨胀率超过0.10%，则应按6.1.4的要求采取抑制碱—骨料反应的措施。

4.4.5采用机制砂或混合砂配制混凝土时，机制砂或混合砂经亚甲蓝试验判定后，石粉含量应符合表4.4.5的规定，压碎指标值应小于25%。

表4.4.5机制砂及混合砂中石粉含量限值

混凝土强度等级

＜C30

C30～C45

≥C50

石粉含量（%）

MB＜1.40

≤10

≤7

≤5

MB≥1.40

≤5.0

≤3.0

≤2.0

4.4.6采用海砂配制钢筋混凝土时，海砂应经清洗处理，清洗后海砂的氯离子含量应不大于0.06%（以干砂重的百分率计，下同），贝壳含量应符合表4.4.6的规定。

清洗海砂用水应符合4.7的规定。

表4.4.6海砂中的贝壳含量限值

混凝土强度等级

＜C30

C30～C45

≥C40

贝壳含量，%

≤5

≤3

≤2

4.5粗骨料

4.5.1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及以上预应力混凝土时，粗骨料最大公称粒径不应大于25mm。

4.5.2粗骨料的松散堆积密度应大于1500kg/m3，空隙率宜小于40%，吸水率不大于2％或1％（用于干湿交替或冻融循环下的混凝土）。

4.5.3粗骨料的颗粒级配应符合表4.5.3的要求。

单粒级粗骨料宜用于配制具有级配要求的骨料，也可与连续级配的粗骨料混合使用，以改善骨料的级配或配制较大粒度的连续级配骨料。

不宜用单粒级粗骨料配制混凝土。

表4.5.3碎石或卵石的颗粒级配范围

级

配

情

况

公称

粒径（mm）

累计筛余，按重量（%）

筛孔尺寸（圆孔筛）（mm）

2.50

5.00

10.0

16.0

20.0

25.0

31.5

40.0

50.0

63.0

80.0

100

连

续

级

配

5～10

95～100

80～100

0～15

0

5～16

95～100

90～100

30～60

0～10

0

5～20

95～100

90～100

40～70

0～10

0

5～25