铁路高性能混凝土施工实施细则.docx
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铁路高性能混凝土施工实施细则
第一章
工程概况及混凝土工程基本要求
■工程概况、气侯及环境条件
■混凝土原材料质量状况
■混凝土施工的基本要求
一、兰新铁路的工程概况、气侯及环境条件
1．项目概况：
本项目位于甘肃省、青海省、新疆维吾尔自治区三省区，是我国亚欧陆桥铁路通道的重要组成部分，线路西端经乌鲁木齐延伸至边境口岸阿拉山口，中段经吐鲁番衔接南疆线辐射南疆地区，东端经兰州铁路枢纽通过陇海线、包兰线、兰青线联系内陆腹地及内蒙古、青海和西藏地区。
线路东起甘肃省省会兰州市兰州西（不含），途经青海省民和县、乐都县、平安县至青海省会西宁，后折向北经大通县、门源县，穿越祁连山山脉进入甘肃省河西走廊西行，经民乐县、张掖市、临泽县、酒泉市、嘉峪关市、玉门市以及新疆自治区哈密市、鄯善县、吐鲁番市，西至新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐市，起讫点里程CK1+550～CK1892+600,线路正线全长1782.22km，其中甘青管段全长1065.573km，甘肃省799.845km、青海省265.728km。
2．沿线地形、地貌
⑴陇西黄土高原区
兰州西至民和（CK0+000～CK90+900），地势西高东低，海拔1500～2200m，相对高程50～150m，区内黄土广布，沟壑交织，黄河、湟水河各级阶地发育，部分地段基岩裸露。
又可细分为黄河河谷、湟水河谷、黄土塬梁峁和低中山等次一级地貌单元。
⑵祁连中高山山区
民和至军马场段（CK90+900～CK370+000），线路穿行于祁连山地，由一系列北西西－南东东的三、四级山脉和山间盆地、山间谷地组成，海拔多在2000～4400m，又可细分为湟水河谷、低中山、西宁盆地、大坂山地、门源盆地和冷龙岭山地等次一级地貌单元，盆地和谷地地势较缓，多为第四系地层覆盖，山地则地势陡峻，基岩裸露。
⑶河西走廊山前冲、洪积平原区
军马场至柳园南（CK370+000～CK1025+000），地势开阔，其中军马场至张掖为民乐倾斜平原，海拔从3100m下降到1466m，纵坡坡度达5％～20％；张掖至石板墩南段线路走行于河西走廊山前戈壁及疏勒河冲、洪积平原区，地形平坦、开阔，地势西南高，东北低，地面高程1440～1900ｍ。
区内城镇较多，交通便利，疏勒河冲洪积平原区绿洲交替，地下水丰富。
区内城镇较多，交通便利。
本段地层除个别地段基岩出露外，大部分为第四系松散沉积层覆盖。
3．水文地质
本线经过主要水系兰州至祁连山为黄河水系，祁连山至乌鲁木齐为内陆水系。
内陆水系其主要有河西走廊内流域，沿线经过的主要河流有黄河、湟水河、黑河、疏勒河。
⑴地表水
沿线地表水主要有黄河、湟水河、北川河、大通河、黑河、北大河、疏勒河。
河水以大气降水和融雪作为主要补给来源。
水量丰富，水质良好。
⑵地下水
本线地下水类型主要有第四系孔隙潜水、承压水和基岩裂隙水、构造裂隙水、碳酸盐岩岩溶裂隙水。
孔隙潜水主要分布于河谷阶地、盆地及冲、洪积扇、河沟滩地和地势低洼处。
水质各处不同，水位、水量变化大，对污工有不同程度侵蚀性。
第四系承压水分布于河西走廊中的盆地和山前冲、洪积倾斜平原的前缘地带，水质良好，对污工没有侵蚀性。
基岩裂隙水分布于基岩的原生及风化节理、裂隙中。
水量不大，水质较差，对污工有不同程度侵蚀性。
构造裂隙水分布于断裂带及影响带中、褶皱储水构造裂带。
水量不大，水质一般较差，对污工有侵蚀性。
碳酸盐岩岩溶裂隙水：
分布于大板山、祁连山个别地段，呈条带状，分布。
对污工有不同程度侵蚀性。
4．气象
本线跨越甘、青二省，沿线气候也有较大差异：
兰州至民和属中温带半干旱大陆性气候区；民和至民乐属高原温带半干旱大陆性气候区；民乐至红柳河属中温带干旱大陆性气候区。
其共同特点是气候干燥，旱季长、雨季短，降雨量较少且集中，昼夜温差变化较大，春、秋季多风，夏季短促，冬季寒冷。
年平均气温1.8℃（门源）～11.1℃（兰州），极端最高气温31.7℃（门源）～42.8℃（瓜州），极端最低气温－21.7℃（兰州）～－35.6℃（玉门），年平均降雨量43.4mm（红柳河）～530mm（门源）。
祁连山地南侧（西宁、大通、门源一带），夏半年受孟加拉湾的西南暖湿气流影响，气候凉爽湿润，降雨量较大。
冷龙岭一带海拔高，气候垂直分带性明显，气温寒冷，日温差大，天气多变，常有突发阴雨、风雪、冰雹，冰冻时间长。
线路西段地区的大风是本线值得特别注意的特殊气象问题，主要有：
⑴高台～低窝铺风区：
里程范围CK565～CK850+000（短链48.314KM），约237km，兰铁建设函【2006】557号文确定为一般风区，风力相对较弱。
⑵低窝铺～安北的安西风区：
里程范围CK850+000～CK970+00，约120km，虽大风频繁，有“安西一场风，由春刮到冬”之谚语，但其风力相对较弱，风向与线路大多呈小角度相交或平行。
⑶安北～峡东：
里程范围CK970+00～CK1012，约42km，乌铁计【2006】234号文确定为一般风区。
二、兰新铁路混凝土原材料质量状况
兰新铁路沿线地材严重匮乏，并且质量状况不良，4月份至7月份公司组织进行了全线混凝土原材料质量状况调查，重点是砂石料源。
共调查石料厂77家，取不同规格样品121个，砂厂105家，108个样品，绝大部分样品不合格，主要是含泥量、泥块含量、级配、碱活性、粗骨料压碎值和针片状颗粒含量等指标，砂石料碱活性问题严重，全线砂41个样品碱活性超标应采取抑制碱活性措施，16个超标严重不能使用；石料24个应采取抑制碱活性措施，17个超标严重不能使用；水泥检查9家，16个品种，其中有两家两个产品不合格；粉煤灰取样13家，15个产品，其中合格Ⅰ级灰3个，合格Ⅱ级灰4个；水取样23个样品，全部合格。
砂石料存在的主要问题：
一是黄河、湟水河附近（兰州—西宁区段）砂石料级配差，砂细度模数低，含泥量超标，碎石针片状颗粒含量超标，母材抗压强度低，且部分砂及碎石具有碱活性；二是大通河流域（西宁—张掖区段）以旱砂为主，料源分布不均匀，产量仅能满足20%，砂细度模数低，含泥量大，级配不符要求，部分砂、石含有碱碳酸活性及碱硅酸活性，且该地段缺水，不易改进；三是张掖至酒泉段地处戈壁滩，砂以旱砂为主，材质差，含泥量超标，级配不合格；四是酒泉至红柳河段大多处于无人区，砂含泥量超标严重，级配不合格，碎石合格料源点少，运距远。
五是沿线直接满足预制梁板要求的砂石料源极其缺乏，应从远地调运。
水泥、粉煤灰存在的问题：
张掖以西水泥厂家少，供应数量不满足需求，沿线部分水泥厂家质量不稳定，抽检不合格；沿线粉煤灰供应质量和数量均不能满足需求，尤其是用于预制梁板的Ⅰ级灰更是缺乏。
三、兰新铁路混凝土施工的基本要求
针对兰新铁路工程特点、气候、环境条件和原材料现状对兰新铁路的混凝土施工提出如下基本要求：
1．混凝土施工必须采取集中拌合，不得在现场拌合。
2．砂石料源点必须有清洗筛分设备，梁板场拌合站必须配备砂石清洗设备。
3．严格原材料进场检验制度，不合格材料不得入场，砂石每车验收，每批检验；粉煤灰每车检验细度，合格后才能入仓。
4．碱硅酸活性大于0.2的卵石及碎卵石不得应用于高性能混凝土，碱碳酸活性骨料不得用于高性能混凝土。
5．机制砂、卵石、碎卵石不得用于预制梁板工程。
6．严格配合比审批及管理制度，配合比未经审批不得使用，杜绝无配合比或任意更改配合比施工现象。
7．冬季施工应注意保温，拌合站应进行热工计算，确保混凝土出机温度大于10度，入模温度不低于5度。
8．混凝土应加强养护，严格按高性能混凝土的养护周期进行养护，至少养护14天以上。
9．对于存在环境腐蚀的环境，应采取相应的技术措施，确保混凝土结构安全。
第二章
混凝土配合比设计参考指标
■桩体混凝土配合比设计参考指标
■墩台体混凝土配合比设计参考指标
■梁体混凝土配合比设计参考指标
根据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》对混凝土配合比设计参数选择的要求和混凝土的耐久性要求，按桩体、墩台体和梁体分别给出了混凝土配合比设计的参考指标。
当混凝土设计强度等级与本细则参照的基准不一致或设计文件提出其他要求时，应按实际情况根据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》和设计文件的要求进行混凝土配合比设计参数选择。
一、桩体混凝土配合比设计参考指标
桩体C30混凝土配合比设计参考指标见表2-1。
表2-1桩体C30混凝土配合比设计参考指标
序号
项 目
环境类别
T1
L1
H1
H2
H3
H4
1
最大胶材用量（kg/m3）
400
400
400
400
400
400
2
最小胶材用量（kg/m3）
280
320
300
320
340
360
3
最大水胶比
0.55
0.45
0.50
0.45
0.40
0.36
4
56d最大电通量（C）
1500
1000
1200
1200
1000
1000
5
28d最小抗蚀系数
－
－
0.8
0.8
0.8
0.8
6
最小含气量（%）
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
7
泌水率（%）
不泌水
8
氯离子总含量（kg/m3）
≤0.001B（B为胶材用量）
9
总碱含量（kg/m3）
不限制（采用非活性骨料时）
≤3.0（当骨料碱－硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%～0.30%时）
10
抗碱－骨料反应性
采用非活性骨料
抑制效能合格（砂浆棒膨胀率在0.20%～0.30%时）
11
抗裂性
应通过对比试验选择抗裂性相对较好的配合比
注：
①采用水下混凝土灌注工艺时，混凝土配制强度应提高10%；②2007年7月20日印发的“铁建设[2007]140号”文《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》表5.2.1和表5.2.2、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》表6.3.4-1和表6.3.4-2有关指标进行了修改，请注意修改执行。
其它此文中涉及两个标准的修改情况要注意对照核对。
二、墩台体混凝土配合比设计参考指标
墩台体C30混凝土配合比设计参考指标见表2-2。
表2-2墩台体C30混凝土配合比设计参考指标
序号
项 目
环境类别
T2
T3
L1
L2
L3
H1
H2
H3
H4
D1
D2
D3
1
最大胶材用量（kg/m3）
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
2
最小胶材用量（kg/m3）
300
320
320
340
360
300
330
360
360
300
320
340
3
最大水胶比
0.50
0.45
0.45
0.40
0.36
0.50
0.45
0.40
0.36
0.50
0.45
0.40
4
56d最大电通量（C）
1500
1500
1000
800
800
1200
1200
1000
1000
－
－
－
5
28d最小抗蚀系数
－
－
－
－
—
0.8
0.8
0.8
0.8
－
－
－
6
56d抗冻等级
－
≥F300
7
最小含气量（%）
2.0
根据设计确定
8
泌水率（%）
不泌水
9
氯离子总含量（kg/m3）
≤0.001B（B为胶材用量）
10
总碱含量（kg/m3）
不限制（采用非活性骨料时）
≤3.0（当骨料碱－硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%～0.30%时）
11
抗碱－骨料反应性
采用非活性骨料
抑制效能合格（砂浆棒膨胀率在0.20%～0.30%时）
12
抗裂性
应通过对比试验选择抗裂性相对较好的配合比
三、梁体混凝土配合比设计参考指标
梁体C50混凝土配合比设计参考指标见表2-3。
表2-3梁体C50混凝土配合比设计参考指标
序号
项目
环境类别（T2）
1
最大胶材用量（kg/m3）
500
2
最小胶材用量（kg/m3）
300
3
最大水胶比
0.35
4
56d最大电通量（C）
1000
5
56d抗渗等级
≥P20
6
56d抗冻等级
≥F300
7
含气量（%）
≥4.0
8
泌水率（%）
不泌水
9
氯离子总含量（kg/m3）
≤0.0006B（B为胶材用量）
10
总碱含量（kg/m3）
不限制（采用非活性骨料时）
≤3.5（当骨料碱－硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%～0.20%时）
11
抗碱－骨料反应性
采用非活性骨料
抑制效能合格（砂浆棒膨胀率在0.10%～0.20%时）
12
抗裂性
应通过对比试验选择抗裂性相对较好的配合比
注：
后张工艺生产的梁体预应力孔道灌浆料配合比设计参考指标见表2-4；
桥梁防水层混凝土配合比设计参考指标见表2-5；
支座锚固砂浆配合比设计参考指标见表2-6～表2-9。
表2-4预应力孔道灌浆料配合比设计参考指标
序号
项 目
指 标
序号
项 目
指 标
1
初凝时间（h）
≥4
7
压力泌水率（%）
≤3.5
2
终凝时间（h）
≤24
8
充盈度
合格
3
出机流动度（s）
18±4
9
7d强度（MPa）
≥6.5（抗折）
≥35（抗压）
4
30min流动度（s）
≤30
10
28d强度（MPa）
≥10（抗折）
≥50（抗压）
5
24h自由泌水率（%）
0
11
24h自由膨胀率（%）
≥-1.0
≤5
6
3h毛细泌水率（%）
≤0.1
12
对钢筋锈蚀作用
无锈蚀
表2-5桥梁防水层混凝土配合比设计参考指标
序号
项 目
指 标
序号
项目
指 标
1
56d最小抗压强度（MPa）
40
6
56d最大电通量（C）
1000
2
56d最小抗折强度（MPa）
3.5
7
56d抗渗等级
≥P20
3
最大胶材用量（kg/m3）
450
8
56d抗冻等级
≥F300
4
最小胶材用量（kg/m3）
280
9
含气量（%）
根据设计要求
5
最大水胶比
0.60
10
泌水率（%）
不泌水
11
总碱含量（kg/m3）
不限制（采用非活性骨料时）
≤3.0（当骨料砂浆棒膨胀率在0.10%～0.20%时）
12
抗碱－骨料反应性
采用非活性骨料
抑制效能合格（砂浆棒膨胀率在0.10%～0.20%时）
13
抗裂性
应通过对比试验选择抗裂性相对较好的配合比
注：
每立方米混凝土中聚丙烯腈纤维和聚丙烯纤维网的掺量应符合设计要求，设计无规定时，聚丙烯纤维网的掺量宜为1.8kg，聚丙烯腈纤维的掺量宜为1kg。
表2-6 预制简支箱梁盆式橡胶支座锚固砂浆配合比设计参考指标
序号
项 目
指 标
序号
项目
指 标
1
最大水胶比
0.34
6
24h抗折强度（MPa）
≥10
2
泌水率（%）
不泌水
7
28d抗压强度（MPa）
≥50
3
初始流动度（mm）
≥320
8
28d弹性模量（MPa）
≥30000
4
30min流动度（mm）
≥240
9
90d抗压强度（MPa）
≥28d抗压强度
5
2h抗压强度（MPa）
≥20
10
28d膨胀率（%）
0.02～0.1
表2-7预制多片式T梁盆式橡胶支座锚固砂浆配合比设计参考指标
序号
项 目
指 标
序号
项 目
指 标
1
8h抗压强度（Mpa）
≥25
4
28d弹性模量（MPa）
≥30000
2
24h抗折强度（MPa）
≥10
5
90d抗压强度（MPa）
≥28d抗压强度
3
28d抗压强度（Mpa）
≥50
6
28d膨胀率（%）
0.02～0.1
表2-8现浇梁桥盆式橡胶支座锚固砂浆配合比设计参考指标
序号
项 目
指 标
序号
项 目
指 标
1
泌水率（%）
不泌水
8
24h抗折强度（MPa）
≥6
2
初始流动度（mm）
≥220
9
28d抗压强度（Mpa）
≥50
3
初凝时间（min）
≥30
10
28d抗折强度（MPa）
≥8
4
终凝时间（h）
≤3
11
56d抗折强度（MPa）
≥28d抗压强度
5
8h抗压强度（MPa）
≥20
12
90d抗压强度（MPa）
≥56d抗压强度
6
12h抗压强度（MPa）
≥25
13
收缩率（%）
<2
7
24h抗压强度（MPa）
≥40
14
膨胀率（%）
≥0.1
表2-9 圆柱面钢支座锚固砂浆配合比设计参考指标
序号
项 目
指 标
序号
项 目
指 标
1
流动度（mm）
≥200
6
24h抗折强度（MPa）
≥6
2
收缩率（%）
<2
7
28d抗压强度（MPa）
≥50
3
膨胀率（%）
≥0.1
8
28d抗折强度（MPa）
≥8
4
3h抗压强度（Mpa）
≥25
9
56d抗压强度（MPa）
≥28d抗压强度
5
24h抗压强度（MPa）
≥40
10
56d抗折强度（MPa）
≥10
第三章
混凝土原材料基本要求
■水泥
■粉煤灰
■矿渣粉
■外加剂
■拌合用水
■粗骨料
■细骨料
本章包括混凝土用水泥、粉煤灰、矿渣粉、外加剂、拌合用水、粗骨料、细骨料的品质指标要求，供施工企业比选原材料以及试配配合比时参考。
一、水泥
水泥应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥（简称“普通水泥”），混合材宜为矿渣或粉煤灰。
处于严重化学侵蚀环境时（硫酸盐侵蚀环境作用等级为H3或H4）应选用C3A含量不大于6%的硅酸盐水泥。
水泥的品质应符合表3-1的要求。
表3-1水泥的技术要求
序号
项 目
硅酸盐水泥
普通水泥
42.5级
42.5级
1
抗压强度（MPa）
3d
≥17.0
≥16.0
28d
≥42.5
≥42.5
2
抗折强度（MPa）
3d
≥3.5
≥3.5
28d
≥6.5
≥6.5
3
凝结时间（min）
初凝
≥45
≥45
终凝
≤390
≤600
4
安定性
沸煮法合格
5
比表面积（m2/kg）
≤350m2/kg（对硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥和普通硅酸盐水泥）
6
烧失量（%）
≤3.0
型
≤3.5
型
≤5.0
7
熟料中的C3A含量（%）
≤8%（非氯盐环境下）
≤10%（氯盐环境下）
8
三氧化硫含量（%）
≤3.5
9
氧化镁含量（%）
≤5.0
10
游离氧化钙含量（%）
≤1.0
11
氯离子含量（%）
≤0.06
12
碱含量（%）
≤0.80
13
助磨剂名称及掺量
详见GB175-2007的5.2
14
石膏名称及掺量
详见GB175-2007的5.2
15
混合材名称及掺量
详见GB175-2007的5.2
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0.60%；
② C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。
二、粉煤灰
粉煤灰应选用品质稳定的产品。
强度等级小于C50的钢筋混凝土宜选用国标
级或
级粉煤灰；强度等级不小于C50的预应力混凝土宜选用国标
级粉煤灰。
粉煤灰的品质应符合表3-2的要求。
表3-2粉煤灰的技术要求
序 号
检测试验项目
技术要求
＜C50
≥C50
1
细度（%）
≤25.0
≤12.0
2
烧失量（%）
≤8.0
≤5.0
3
含水率（%）
≤1.0（干排灰）
4
需水量比（%）
≤105
≤95
5
三氧化硫含量（%）
≤3
6
CaO含量（%）
≤10（对于硫酸盐侵蚀环境）
7
游离CaO含量（%）
≤1.0%（F类粉煤灰）
≤4.0%（C类粉煤灰）
8
安定性
≤5.0mm（雷氏夹沸煮后增加距离）
9
氯离子含量
≤0.02
三、矿渣粉
矿渣粉应采用水淬矿渣的粉磨产品。
矿渣粉的品质应符合表3-3的要求。
表3-3矿渣粉的技术要求
序号
名 称
技术要求
1
密度（g/cm3）
≥2.8
2
MgO含量（%）
≤14.0
3
SO3含量（%）
≤4.0
4
烧失量（%）
≤3.0
5
氯离子含量（%）
≤0.06
6
比表面积（m2/kg）
350～500
7
流动度比（%）
≥95
8
含水率（%）
≤1.0
9
7d活性指数（%）
≥75
28d活性指数（%）
≥95
四、外加剂
外加剂宜积极选用聚羧酸系产品。
掺入混凝土中的外加剂品质应符合表3-4-1、3-4-2的要求。
表3-4-1聚羧酸系减水剂的技术要求
序号
试验项目
标准规定值
早强型
标准型
缓凝型
1
减水率
≥25%
2
含气量
≤3.0%
3
常压泌水率比
≤20%
4
压力水率比（用于配制泵送混凝土时）
≤90%
5
抗压强度比
1d
≥180%
≥170%
/
3d
≥170%
≥160%
/
7d
≥145%
≥150%
≥140%
28d
≥130%
≥140%
≥130%
6
60min坍落度保留值
/
/
≥150min
7
凝结时间差
初凝
-90~+90min
-90~+120min
>+90min
终凝
8
甲醛含量（按折固含量计）
≤0.05%
9
硫酸钠含量（按折固含量计）
≤5.0%
10
Cl-含量（按折固含量计）
≤0.6%
11
碱含量（按折固含量计）
≤10%
12
收缩率比
≤110%
注：
①、减水剂应选用质量稳定且能改善混凝土拌合性能、提高混凝土耐久性能的产品。
②、减水剂与水泥之间应有良好的相容性。
表3-4-2其他类型减水剂的技术要求
序号
试验项目
标准规定值
标准型
缓凝型
1
减水率
≥20%
2
含气量
≤3.0%
3
常压泌水率比
≤20%
4
压力必水率比（用于配制泵送混凝土时）
≤90%
5
抗压强度比
1d
≥140%
/
3d
≥130%
/
7d
≥125%
≥125%
28d
≥120%
≥120%
6
60min坍落度保留值
/
≥150min
7
凝结时间差
初凝
-9
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