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荣乌高速高性能凝土专业技术条件

荣乌高速公路高性能混凝土技术条件

河北智胜科技发展有限公司

二〇一三年五月

目录

1.总则…………………………………………………………………………1

2.混凝土耐久性要求…………………………………………………………1

3.高性能混凝土一般规定……………………………………………………2

4.压浆剂技术要求……………………………………………………………10

5.高性能混凝土配合比………………………………………………………11

6.混凝土的施工要求…………………………………………………………12

7.质量问题防治措施…………………………………………………………18

8.高性能混凝土质量检验评定………………………………………………20

1.总则

1.1为指导荣乌高速公路项目工程的建设，将现代高性能混凝土已有的成果用于公路桥梁的施工，借助科学的工艺，确保提高混凝土的耐久性，减少桥梁运营中的病害，特制定本技术条件。

1.2本技术条件规定了混凝土工程中耐久性方面的要求，主要依据是下述标准或文件：

JTGTF50-2011公路桥涵施工技术规范；

JTG/TB07-01-2006公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范；

现行国家标准、河北省交通运输厅相关文件；

施工设计图纸、招标文件。

1.3本技术条件规定不完善或与国家标准相矛盾，按国家有关标准执行。

2.混凝土耐久性要求

2.1混凝土结构的耐久性要求一般应包括：

混凝土原材料选用、混凝土配合比的主要参数，以及根据需要提出的混凝土电通量、抗冻耐久性指数或抗冻等级、保护层厚度等具体指标。

2.2施工前要详细核查结构物所处的环境类别及作用等级，重点核查有无化学腐蚀，可以通过既有建筑物、构筑物的腐蚀情况及采集桥址处的地下水或土壤分析确定。

2.3一般环境下混凝土的电通量应C50小于1000c；C30-C45小于1500c；C30以下小于2000c；处于冻结线以上的承台、墩台、盖梁、梁板等部位的混凝土，经200次冻融循环抗冻耐久性指数应达到60%以上，桥面铺装等部位的混凝土应达到70%以上；特殊腐蚀环境下应进行专门设计。

2.4混凝土的最大水胶比、胶凝材料的最低用量、胶凝材料的最高用量宜满足表2.1的规定。

在满足最大水胶比限制和结构强度设计所要求的混凝土最低强度的前提下，不宜追求混凝土的高强和早强。

表2.1混凝土水胶比和胶凝材料用量要求（kg/m3）

强度等级

最大水胶比

最小胶材用量

最大胶材用量

C30

0.50

280

400

C40

0.45

320

450

C50

0.35

360

500

C60

0.32

380

550

2.5应严格限制混凝土各种原材料中的氯离子含量和碱含量。

对于钢筋混凝土氯离子含量不应超过胶凝材料总重的0.1%，对于预应力混凝土不得超过胶凝材料总重的0.06％。

混凝土中的碱含量应以其中的可溶性碱计算，不宜超过3.0kg/m3。

矿物掺和料的碱含量以其所含可溶性碱计算，粉煤灰的可溶性碱量取其总碱量的1/6，矿渣的可溶性碱量取其总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取其总碱量的1/2。

2.6混凝土净保护层厚度应符合设计文件规定，并考虑施工允差。

3.高性能混凝土一般规定

高性能混凝土是以耐久性为基本要求并用常规材料和常规工艺制造的水泥混凝土，本项目全部采用高性能混凝土。

针对于不同的使用环境，高性能混凝土应满足相应的指标，除常规的力学指标要求，本工程混凝土还必须满足电通量和抗冻耐久性指数的要求。

1）高性能混凝土耐久性应满足表3.1、表3.2、表3.3、表3.4的要求。

根据环境作用等级，高性能混凝土应满足相应的要求。

表3.1环境作用等级

级别

侵蚀程度

级别

侵蚀程度

A

可忽略

D

严重

B

轻度

E

非常严重

C

中度

F

极端严重

表3.2混凝土电通量的一般要求

混凝土电通量（56d龄

期，库仑）

环境作用等级

A、B

C

D

E、F

C30以下

<2000

<1500

<1200

<1000

C30～C45

<1500

<1200

<1000

<800

C50及以上

<1000

<1000

<1000

<800

表3.3氯离子扩散系数要求

抗侵入指标

环境作用等级

D

E

F

氯离子扩散系数DRCM

（28d龄期）10-12m2/s

﹤7

﹤4

﹤4

表3.4抗冻耐久性指数

环境条件

中度饱水

高度饱水

盐或化学腐蚀下冻融

抗冻耐久性指数

60

70

80

注：

混凝土总含碱量一般不超过3.0kg/m3。

2）桥梁结构高性能混凝土应满足表3.5的技术要求

表3.5桥梁结构高性能混凝土的技术要求

结构

结构部位

环境作用等级

DRCM（28d龄期）10-12m2/s

抗冻耐久性指数（%）

备注

桥梁

桩基

C

10

60

承台

D

7

60

墩柱

D

7

60

旱地

墩柱

D

7

70

过河段

盖梁

D

7

70

主梁

E

4

60

桥面铺装

E

4

80

防撞护栏

E

4

80

3）高性能混凝土原材料

（1）配制高性能混凝土水泥应选用质量稳定的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，混合材宜为矿渣或粉煤灰。

有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥。

不宜使用早强水泥。

水泥的技术要求除应满足国家标准GB175的规定外，还应符合表3.6的要求。

表3.6水泥的技术要求

序号

项目

技术要求

备注

1

比表面积

≤350m2/kg（硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥）

按《水泥比表面积测定方法（勃氏法）》〔GB/T8074〕检验

2

80µm方孔筛筛余

≤10.0%（普通硅酸盐水泥）

按《水泥细度检验方法（80μm筛筛析法）》（GB/T1345）检验

3

游离氧化钙含量

≤1.5%

按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

4

碱含量

≤0.60%

5

熟料中的C3A含量

≤8%（海洋或氯离子环境下≤10%）

按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验后计算求得

6

Cl-含量

≤0.03%

按《水泥原料中氯的化学分析方法》（JC/T420）检验

（2）除特殊情况外，矿物掺合料应作为高性能混凝土的必需组分。

配置高性能混凝土的矿物掺和料可用粉煤灰、磨细高炉矿渣粉等其他活性材料，粉煤灰、矿渣粉技术指标应分别满足表3.7、表3.8的要求。

表3.7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

按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596）检验

2

Cl-含量%

不宜大于0.02

按《水泥原料中氯的化学分析方法》（JC/T420）检验

3

需水量比%

≤105

≤95

按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596）检验

4

烧失量%

≤5.0

≤3.0

按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

5

含水率%

≤1.0（对干排灰而言）

按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596）检验

6

SO3含量%

≤3.0

按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

7

CaO含量%

≤10（对于硫酸盐侵蚀环境）

8

游离氧化钙%

F类≤1.0

C类≤4.0

9

安定性mm

C类≤5.0

GB/T1346

表3.8矿渣粉的技术要求

序号

名称

技术要求

备注

1

MgO含量，%

≤14

按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

2

SO3含量，%

≤4.0

3

烧失量，%

≤3.0

4

Cl-含量，%

不宜大于0.02

按《水泥原料中氯的化学分析方法》（JC/T420）检验

5

密度，g/cm3

≥2.8

按《水泥密度测定方法》（GB/T208）检验

6

比表面积，m2/kg

350～450

按《水泥比表面积测定方法（勃氏法）》〔GB/T8074〕检验

7

需水量比，%

≤100

按《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736）检验

8

含水率，%

≤1.0

按《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046）检验

9

活性指数，%，28d

≥95

按《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046）检验

（3）高性能混凝土的细骨料宜优先选用细度模量为2.6～3.2的天然河砂，同时应控制砂的级配、粒形、含杂质量和石英含量。

级配曲线平滑、粒形圆、石英含量高、含泥量和含粉细颗粒少为好，避免含有泥块和云母。

当采用人工砂时，更应注意控制砂子的级配和含粉量，石粉含量应符合表3.9的规定。

如砂子中含有超量石子，不再另行筛分，则应及时调整粗、细骨料比。

细骨料技术要求应满足表3.10、表3.11的规定。

表3.9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

≤10.0

≤7.0

≤5.0

MB≥1.40

≤5.0

≤3.0

≤2.0

（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。

不得采用碎卵石或卵石及砂岩碎石。

粗骨料技术要求应满足表3.12、表3.13、表3.14的规定。

表3.10细骨料技术要求

项目

质量指标

＜C30

C30～C45

≥C50

颗粒级配

应符合现行公路规范要求

含泥量%

≤3.0

≤2.5

≤2.0

≤1.0（抗冻混凝土）

泥块含量%

≤0.5

云母含量%

≤0.5

轻物质含量%

≤0.5

氯离子含量%

≤0.02

硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3）%

≤0.5

有机物含量（用比色法试验）

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。

坚固性，%

≤8，抗冻混凝土≤5

吸水率，%

≤2按GB/14684检验

碱活性

符合细集料的碱活性指标

表3.11细骨料碱活性

序号

砂浆棒膨胀率（εt）

使用要求

1

普通混凝土εt＜0.20%

预应力混凝土εt＜0.10%

混凝土的碱含量应满足不大于3㎏/m3。

2

普通混凝土0.20%≤εt＜0.30%

预应力混凝土0.10%≤εt＜0.20%

混凝土的碱含量应满足不大于3㎏/m3，且应对混凝土采取抑制碱骨料反应的技术措施，并经试验证明抑制有效。

3

普通混凝土εt≥0.30%

预应力混凝土εt≥0.20%

不得使用。

注：

a碱活性试验应按《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）规定的岩相法和砂浆长度法进行。

b直接与高含盐碱地、海水、含碱工业废水或钠（钾）盐等接触的含碱环境严禁使用具有碱活性的细骨料。

表3.12粗骨料的压碎指标（%）

混凝土强度等级

≤C35

C40-C55

岩石种类

水成岩

变质岩或深成的火成岩

火成岩

水成岩

变质岩或深成的火成岩

火成岩

碎石

≤16

≤12

表3.13粗骨料的技术要求

项目

强度等级

≤C45

≥C50

颗粒级配

应符合现行公路规范

含泥量%

≤1.0（抗冻混凝土≤0.7）

≤0.5

泥块含量%

≤0.25

针、片状颗粒总含量%

≤7

≤5

硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3）%

≤0.5

氯离子含量%

≤0.02

紧密孔隙率，%

≤40

吸水率，%

﹤2（干湿交替或冻融环境﹤1）按GB/14685检验

坚固性，%

≤8（混凝土结构）；≤5（预应力混凝土结构）

岩石抗压强度

火成岩﹥80MPa；变质岩﹥60MPa；水成岩﹥30MPa

母岩与混凝土强度之比

≥1.5

卵石中有机质含量（用比色法试验）

颜色不应深于标准色。

当深于标准色时，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比不应小于0.95。

表3.14粗骨料碱活性

序号

砂浆棒膨胀率（εt）

使用要求

1

普通混凝土εt＜0.20%

预应力混凝土εt＜0.10%

混凝土的碱含量应满足不大于3㎏/m3。

2

普通混凝土0.20%≤εt＜0.30%

预应力混凝土0.10%≤εt＜0.20%

混凝土的碱含量应满足不大于3㎏/m3，且应对混凝土采取抑制碱骨料反应的技术措施，并经试验证明抑制有效。

3

普通混凝土εt≥0.30%

预应力混凝土εt≥0.20%

不得使用。

注：

a碱活性试验应按《公路工程集料试验规程》（JTGE42-2005）规定的岩相法和砂浆长度法进行。

b直接与高含盐碱地、海水、含碱工业废水或钠（钾）盐等接触的含碱环境严禁使用具有碱活性的粗骨料。

（5）外加剂选定应遵循如下规定：

①外加剂实行准入制。

应由厂家提供的主要成分（包括复配组分）、推荐掺量、减水率以及施工中必要的注意事项，如超量或欠量使用时的有害影响。

②外加剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。

外加剂与水泥之间应有良好的相容性。

用于高性能混凝土的主要是高效减水剂、缓凝剂、引气剂、泵送剂等复合减水剂。

③不得采用氯盐类、硫酸盐类的早强剂及与其复配的早强减水剂，避免使用防冻剂。

④外加剂性能应满足《混凝土外加剂》（GB8076）的规定。

当采用引气剂外掺时，引气剂应符合表3.15的要求。

聚羧酸系减水剂应符合表3.16的要求。

表3.15引气剂的技术指标

序号

检验项目

技术要求

1

减水率，%

≥6.0

2

含气量，%

≥3.0

3

泌水率，%

≤70

4

lh含气量经时变化，%

-1.5～+1.5

5

抗压强度比，%

3d

≥95

7d

≥95

28d

≥90

6

凝结时间之差，min

初凝

-90～+120

终凝

7

收缩率比，%

≤125

8

相对耐久性（200次），%

≥80

9

28d硬化体气泡间距系数，μm

≤300

表3.16聚羧酸系减水剂的技术指标

序号

检验项目

技术要求

备注

早强型

标准型

缓凝性

1

减水率，%

≥25

2

含气量，%

≤6.0

3

压力泌水率比，%

≤90

用于配置泵送混凝土

4

抗压强度比，%

1d

≥180

≥170

/

3d

≥170

≥160

/

7d

≥145

≥150

≥140

28d

≥130

≥140

≥130

5

60min坍落度保留值，mm

/

/

≥150

用于配置泵送混凝土

6

凝结时间之差，min

初凝

-90～+90

-90～+120

＞+90

终凝

/

7

甲醛含量，%

≤0.05

按折固含量计

硫酸钠含量，%

≤5.0

按折固含量计

8

氯离子含量，%

≤0.02

9

碱含量，%

≤10

按折固含量计

10

收缩率比，%

≤110

按折固含量计

表3.17膨胀剂技术要求

序号

检验项目

技术要求

Ⅰ型

Ⅱ型

1

氧化镁含量，%

≤5.0

2

碱含量，%

≤0.75

3

氯离子含量，%

≤0.05

4

细度

比表面积，m2/kg

≥200

1.18mm筛筛余，%

≤0.5

5

凝结时间，min

初凝

≥45

终凝

≤600

6

抗压强度，MPa

7d

≥20

28d

≥40

7

限制膨胀率，%

水中7d

≥0.025

≥0.050

水中7d转空气中21d

≥-0.020

≥-0.010

（6）拌和用水可采用饮用水，当采用其他来源的水时，技术指标应符合表3.18的要求。

表3.18拌合用水的技术指标

项目

预应力混凝土

钢筋混凝土

素混凝土

Ph值

＞6.5

＞6.5

＞6.5

不溶物，mg/L

＜2000

＜2000

＜5000

可溶物，mg/L

＜2000

＜5000

＜10000

氯化物（以cl-计），mg/L

＜500

＜1000

＜3500

硫酸盐（so42-计），mg/L

＜600

＜2000

＜2700

碱含量，mg/L

＜1500

＜1500

＜1500

28d强度

≥90%

凝结时间差

≤30min

4.压浆剂技术要求

4.1配制压浆浆体可采用压浆剂，也可采用压浆料。

压浆剂或压浆料中的水泥、掺合料、减水剂、膨胀剂等应符合表3.1～3.7的要求。

4.2浆体应采用转速不小于1000r/min的高速搅拌机搅拌，性能达到表4.1的要求。

表4.1压浆剂的技术要求

序号

项目

质量指标

检测方法

备注

1

水胶比

0.26～0.28

桥规7.9.3

2

凝结时间，h

初凝

≥5

GB/T1346

桥规7.9.3

终凝

≤24

GB/T1346

桥规7.9.3

3

25℃流动度，s

初始

10～17

桥规附录C

桥规7.9.3

30min

10～20

桥规附录C

桥规7.9.3

60min

10～25

桥规附录C

桥规7.9.3

4

泌水率

24h自由

0

桥规附录C

桥规7.9.3

3h钢丝间

0

桥规附录C

桥规7.9.3

5

压力泌水率，%

0.22MPa

≤2.0

桥规附录C

桥规7.9.3

6

自由膨胀率，%

3h

0～2

桥规附录C

桥规7.9.3

24h

0～3

桥规附录C

桥规7.9.3

7

充盈度

合格

桥规附录C

桥规7.9.3

8

抗压强度，MPa

3d

≥20

GB/T17671

桥规7.9.3

7d

≥40

GB/T17671

桥规7.9.3

28d

≥50

GB/T17671

桥规7.9.3

9

抗折强度，MPa

3d

≥5

GB/T17671

桥规7.9.3

7d

≥6

GB/T17671

桥规7.9.3

28d

≥10

GB/T17671

桥规7.9.3

10

含气量，%

1～3%

GB/T50080

桥规7.9.3

11

氯离子含量，%

≤0.06

桥规7.9.2

12

SO3含量，%

≤6.0

桥规7.9.2

13

28d电通量，c

≤1500

桥规附录F

桥规7.9.3

5.高性能混凝土配合比

（1）混凝土的配合比应根据原材料品质、混凝土设计强度等级、混凝土耐久性以及施工工艺对工作性的要求，通过计算、试配、调整等步骤选定。

配制的混凝土拌和物性能应满足施工要求，配制成的混凝土应满足设计强度、耐久性等质量要求，参考表5.1混凝土配合比的参数要求

表5.1混凝土配合比的参数要求

等级

建议最低胶材用量

建议最大水胶比

最大掺合料掺量%

A

280

0.55

35（单掺矿粉或复掺），25（单掺粉煤灰）

B

300

0.50

35（单掺矿粉或复掺），25（单掺粉煤灰）

C

320

0.45

35（单掺矿粉或复掺），25（单掺粉煤灰）

D

340

0.40

35（单掺矿粉或复掺），25（单掺粉煤灰）

E

360

0.36

35（单掺矿粉或复掺），25（单掺粉煤灰）

F

380

0.32

35（单掺矿粉或复掺），25（单掺粉煤灰）

注：

考虑养护问题地面上结构单掺粉煤灰掺量建议不超过15%，单掺矿粉或复掺不超过25%，地面以下结构可适当提高掺量，大体积混凝土不受以上限制。

（2）选定混凝土配合比应遵循如下基本规定：

①C30以下不宜大于400kg/m3；C40～C50不宜大于450kg/m3；C50～C55不宜大于500kg/m3；C60及以上的非泵送混凝土不宜大于550kg/m3，泵送混凝土不宜大于530kg/m3。

②为提高混凝土的耐久性，改善混凝土的施工性能和抗裂性能，混凝土中应适量掺加优质的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物掺合料。

不同矿物掺合料的掺量应根据混凝土的性能通过试验确定。

混凝土中的粉煤灰掺量大于30%时，混凝土的水胶比不得大于0.45。

预应力混凝土以及处于冻融环境的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30%。

③混凝土中应掺适量符合本技术条件要求的混凝土外加剂，优先选用多功能复合外加剂。

④混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量应满足设计要求。

⑤钢筋混凝土中氯离子总含量（包括水泥、矿物掺合料、粗骨料、细骨料、水、外加剂等所含氯离子含量之和）不应超过胶凝材料总量的0.10%，预应力混凝土的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。

⑥无抗冻要求的混凝土含气量不应小于2.0%（干硬性混凝土出外）。

当混凝土由抗冻要求时，混凝土的含气量应根据抗冻等级的要求经试验确定，入模含气量参考表5.2的要求。

表5.2有抗冻要求的混凝土含气量控制指标表

环境条件

骨料最大粒径（mm）

中度饱水

高度饱水

盐或化学腐蚀下冻融

10

5.5

7.0

7.0

15

5.0

6.5

6.5

25

4.5

6.0

6.0

40

4.0

5.5

5.5

注：

a表中含气量为从现场新拌混凝土中取样用含气量测定仪测得的平均值。

允许绝对误差为±1.5%，但不得小于4%。

b在实验室检测新拌混凝土试样的含气量时．不论混凝土的坍落度大小，测试前均应在标准振动台上振动，时间不少于15～30秒（坍落度大的取低值）。

对于现场泵送和高频振捣的，应检测泵送和振捣过程造成的含气量损失，以判断所用引气剂品种的适用性。

⑦无抗冻要求的混凝土含气量不应小于2.0%（干硬性混凝土除外）。

当混凝土有抗冻要求时，混凝土的含气量应根据抗冻等级的要求经试验确定，预应力梁混凝土含气量不大于3%。

⑧钢筋混凝土中氯离子总含量（包括水泥、矿物掺合料、粗骨料、细骨料、水、外加剂等所含氯离子含量之和）不应超过胶凝材料总量的0.10%，预应力混凝土的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。

6.混凝土的施工要求

6.1施工准备

1）混凝土生产和检测设备应满足表6.1、6.2的要求。

表6.1高性能混凝土生产设备配备要求

序号

设备名称

规格

数量

备注

1

双卧轴搅拌机

不小于1m3

2

水泥筒仓

2

配1套计量设备

3

粉煤灰筒仓

1

配1套计量设备

4

矿渣粉筒仓

1

配1套计量设备

5

外加剂储罐

2

配1套计量设备

6

自动配料机