西柏坡高速三期高性能混凝土施工指导意见.docx
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西柏坡高速三期高性能混凝土施工指导意见
西柏坡高速西二环至霍寨段
高性能混凝土施工指导意见
西柏坡高速管理处
石家庄铁道大学
河北铁园科技有限公司
2011年4月3日
目录
1混凝土耐久性要求2
2混凝土原材料选择2
2.1水泥及掺合料2
2.2粗细骨料3
2.3外加剂5
2.4施工用水5
3混凝土配合比设计6
3.1一般规定6
3.2设计方法6
4混凝土的施工要求7
4.1施工准备7
4.2混凝土生产7
4.3运输与浇筑7
4.4养护7
4.5温控8
4.6拆模8
5质量控制9
5.1原材料检测要求9
5.2混凝土施工检测要求9
5.3结构实体检测要求10
附录A混凝土电通量检测方法11
附录B混凝土抗冻性检测方法11
附录C骨料的碱活性检测方法12
西柏坡高速西二环至霍寨段
高性能混凝土施工指导意见
1混凝土耐久性要求
1.1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的电通量、抗冻耐久性指数或抗冻等级、保护层厚度等具体指标。
施工前要详细调查结构物所处的环境类别及作用等级，在设计文件中明确混凝土的耐久性要求。
1.2混凝土的电通量应满足表1.1的规定；处于冻结线以上的承台、墩台、盖梁、梁板、桥面铺装等部位的混凝土，抗冻等级应达到F200。
表1.1混凝土的电通量要求
结构部位
混凝土强度等级
电通量（28d）
桩基、承台
C30
<2000
墩柱
C40
<1500
盖梁、梁板、桥面铺装
C50
<1200
1.3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1.2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。
1.4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。
表1.2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
450
C40
0.45
320
500
C50
0.35
320
550
2混凝土原材料选择
2.1水泥及掺合料
2.1.1配制高性能混凝土应选用质量稳定的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不宜使用早强水泥，特殊情况下也可使用抗硫酸盐水泥。
除满足国家标准外，还应符合表2.1的要求。
2.1.2配制高性能混凝土所用的矿物掺和料可为粉煤灰、磨细高炉矿渣粉等材料，技术指标应分别满足表2.2、2.3的要求。
除特殊情况外，矿物掺和料应作为高性能混凝土的必需组份。
表2.1水泥的技术要求
序号
项目
技术要求
1
比表面积
≤350m2/kg
2
游离氧化钙含量
≤1.0%
3
碱含量（Na2O+0.658K2O）
≤0.80%
4
熟料中的C3A含量
≤8%
5
氯离子含量
≤0.10%（钢筋混凝土）；≤0.06%（预应力混凝土）
表2.2粉煤灰的技术要求
序号
项目
技术要求
1
细度
≤25
2
需水量比
≤105
3
烧失量
≤5%
4
SO3含量
≤3%
5
氯离子含量
≤0.10%（钢筋混凝土）；≤0.06%（预应力混凝土）
表2.3磨细矿渣粉的技术要求
序号
项目
技术要求
1
比表面积
350~500m2/kg
2
MgO
≤14%
3
SO3
≤4%
4
烧失量
≤3%
5
需水量比
≤100
6
28d活性指数
≥95
7
氯离子含量
≤0.10%（钢筋混凝土）；≤0.06%（预应力混凝土）
2.2粗细骨料
2.2.1粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、膨胀系数小的碎石，也可采用碎卵石或卵石，不宜采用砂岩碎石。
配制C50及以上预应力混凝土时宜选用碎石，且最大公称粒径不应大于25mm。
2.2.2粗骨料应采用二级级配或多级级配，松散堆积密度宜不小于1500kg/m3，空隙率宜不大于42%。
2.2.3粗骨料岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5，施工过程中可用压碎指标进行控制。
2.2.4细骨料应选用级配合理、空隙率小的中粗河砂，也可选用专门机组生产的符合标准的人工砂。
由于条件限制不得不使用海砂时，必须采取严格的质量检验制度，经过冲洗后的氯离子含量应低于0.02%。
预应力混凝土一律不得使用海砂。
2.2.5粗骨料和细骨料的吸水率均应小于2％，用于干湿交替或冻融环境条件下的粗骨料吸水率应小于1％。
2.2.6粗骨料和细骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法检验，经5次循环后其重量损失应不超过8%，用于预应力混凝土时应不超过5%。
2.2.7粗细骨料中有害杂质的限量见表2.4、表2.5。
2.2.8一般情况下不宜使用碱活性骨料。
如果限于条件必须采用具有弱碱活性的骨料，必须采用抑制碱骨料反应的措施并进行专门的试验论证。
表2.4粗骨料中的有害杂质限量
项目
质量指标
＜C30
C30～C45
≥C50
含泥量，%
≤1.0
≤1.0
≤0.5
泥块含量，%
≤0.25
针、片状颗粒总含量，%
≤10
≤10
≤8
硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），%
≤0.5
卵石中有机质含量（用比色法试验）
合格
表2.5砂中有害物质限值
项目
质量指标
含泥量，%
≤3.0
泥块含量，%
≤0.5
云母含量，%
≤0.5
轻物质含量，%
≤0.5
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）
合格
2.3外加剂
2.3.1外加剂使用前必须进行适应性检验。
当复合使用减水剂、引气剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂及其它防腐剂时，应事先专门测定它们之间的相容性。
2.3.2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，避免使用无机盐类防冻剂。
2.3.3外加剂的技术要求见表2.6。
表2.6外加剂技术要求
序号
项目
指标
1
水泥净浆流动度，mm
≥240
2
硫酸钠含量，%
≤5.0
3
Cl-含量，%
≤0.2
4
碱含量（Na2O+0.658K2O）,%
≤10.0
5
减水率，%
≥23
6
含气量，%
用于配制非抗冻混凝土时
≥3.0
用于配制抗冻混凝土时
≥4.5
7
坍落度保留值（用于泵送混凝土时），mm
30min
≥180
60min
≥150
8
常压泌水率比，%
≤20
9
压力泌水率比（用于泵送混凝土时），%
≤90
10
抗压强度比，%
3d
≥130
7d
≥125
28d
≥120
11
对钢筋锈蚀作用
无锈蚀
12
收缩率比，%
≤135
13
相对耐久性，%，200次
≥80
2.4施工用水
2.4.1混凝土拌合用水应符合现行标准的有关规定，不得采用海水作为拌和或养护用水。
2.4.2氯盐环境下拌和用水中Cl-含量应不大于200mg/L；对于使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土，拌和水中Cl-含量不得超过350mg/L。
3混凝土配合比设计
3.1一般规定
3.1.1混凝土中应掺用粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物掺合料，可以单掺也可以复掺。
掺和料的掺量应根据设计对混凝土各龄期强度、工作性、耐久性以及施工条件和工程特点（如环境气温、混凝土拌和物温度、构件尺寸等）综合而定。
矿物微细粉在胶凝材料总量中的最大比例应符合下列要求：
粉煤灰≤30%（使用普通硅酸盐水泥时为25%），磨细矿渣粉≤40%，复合微细粉≤40%。
3.1.2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粉煤灰总碱量的1/6，矿渣的可溶性碱量取矿渣总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2。
3.1.3混凝土的坍落度应满足施工要求，其中桩基部位宜控制在180~210mm，盖梁、梁板的入模坍落度宜控制在160~190mm，承台、墩柱等部位可视配筋、最小截面情况适当降低入模坍落度。
为保证混凝土的可灌注性，同时宜控制混凝土的扩展度为400~600mm，流出时间不超过20s。
3.1.4单方混凝土用水量不宜超过175kg/m3，否则应通过调整外加剂掺量、换用质量更好的粗细骨料等措施加以解决。
3.1.5为改善混凝土的耐久性，混凝土需适量引气，普通混凝土入模含气量应控制在2~4%，抗冻混凝土的含气量由其抗冻等级确定。
3.2设计方法
3.2.1混凝土的配合比应根据强度等级、耐久性要求、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。
3.2.2混凝土配合比可以按下列步骤计算、试配和调整：
①根据设计要求，初步确定水胶比、胶凝材料总用量，参照《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）的规定计算各材料用量，并初步核算碱含量和氯离子含量。
②采用工程中实际使用的原材料和搅拌方法，通过适当调整混凝土外加剂用量或砂率，调配出坍落度、含气量、泌水率符合要求的配合比。
在此基础上，改变基准配合比的水胶比、胶凝材料用量、外加剂掺量以及砂率等参数，调配出拌和物性能与要求值基本接近的配合比3～5个，按要求检验不同配合比混凝土的坍落度、坍落度损失、含气量、泌水率及拌和物表观密度。
③从上述配合比中优选出一个或多个配合比成型耐久性试件，养护至规定龄期时进行耐久性试验。
根据上述不同配合比对应混凝土拌和物的性能、抗压强度以及耐久性能试验结果，按照工作性能优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则，从不同配合比中选择一个最适合的配合比作为理论配合比。
④当混凝土的力学性能或耐久性能试验结果不满足设计或施工的要求时，则应重新选择水胶比、凝材料用量或矿物掺和料用量，并按照上述步骤重新试拌和调整混凝土配合比，直至满足要求为止。
3.2.3高性能混凝土配合比的选定涉及水胶比、胶凝材料用量、矿物掺合料用量、用水量、各种外加剂掺量、砂率等多个因素，有条件的单位宜逐步推广统计学中专门用于处理多因素问题的试验设计方法，如正交设计或均匀设计方法。
4混凝土的施工要求
4.1施工准备
4.1.1混凝土所用的原材料应按品种、规格和检验状态分别标识存放。
水泥、矿物掺和料在运输和存贮过程中应有明显标志，严禁与其他粉状材料混淆。
粗骨料应分级采购、分级运输、分级堆放。
骨料的堆放场地应备有清洗、排水设施，以便对有害杂质含量超标的材料进行清洗。
4.1.2配合比选定试验应提前进行，留出足够的时间进行配合比调整。
当混凝土所用的原材料、施工工艺及环境条件等发生变化时，必须重新选定配合比。
4.1.3施工前，应针对工程特点、施工环境、施工条件，会同设计、施工、监理及混凝土供应等各方，共同制定各个环节的质量控制与保证措施。
施工和监理单位应各自委派专人负责记录混凝土运送到工地的时间和出机坍落度、浇筑时间和浇筑时的坍落度、浇筑时气温与混凝土浇筑温度、施工缝的划分、混凝土浇筑高度的控制以及混凝土的养护方式和养护过程等。
4.1.4为保证保护层厚度及钢筋定位的准确性，宜采用细石混凝土垫块定位钢筋，垫块的尺寸和形状必须满足保护层厚度和定位的允差要求；垫块的强度应高于构件本体混凝土，水胶比不大于0.4。
构件侧面和底面的垫块应至少4个/m2，绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内。
4.2混凝土生产
4.2.1混凝土原材料应采用质量计量，每一工班正式称量前应对计量设备进行检查，每盘称量偏差应符合下列规定：
水泥、掺合料、外加剂和拌和用水不超过±1%，粗细骨料不超过±2%。
4.2.2开盘前应严格测定粗细骨料的含水率，以便调整施工配合比。
一般情况下，含水量每班抽测2次，雨天应随时抽测并按测定结果及时调整混凝土施工配合比。
4.2.3为保证混凝土的均匀性，混凝土的搅拌宜采用卧轴式、行星式或逆流式搅拌机并严格控制拌和时间。
如无特殊需要，泵送混凝土的坍落度不宜过大以避免离析和泌水。
4.3运输与浇筑
4.3.1运输过程中应确保混凝土不发生离析、漏浆、泌水及坍落度损失过多等现象。
当运至现场的混凝土发生离析现象时，应在浇筑前对混凝土进行二次搅拌，但不得再次加水。
4.3.2混凝土运输设备的运输能力应适应混凝土凝结速度和浇筑速度的需要，保证浇筑过程连续进行。
混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。
当下层混凝土初凝后浇筑上一层混凝土时，应按施工缝进行处理。
4.4养护
4.4.1暴露于大气中的新浇混凝土表面应及时浇水或覆盖养护。
如条件许可，应尽可能采用蓄水或洒水养护，但在混凝土发热阶段最好采用喷雾养护，避免混凝土表面温度产生骤然变化。
当采用塑料薄膜或喷涂养护膜时，应确保薄膜搭接处的密封。
此外，还应保证模板连接缝处不至于失水干燥。
4.4.2混凝土的养护时间至混凝土的强度不低于设计强度等级的50％且小少于7d，混凝土表面大气温度低于10℃或高温、干燥天气下还应适当延长养护时间。
4.5温控
4.5.1水泥使用时的温度不宜大于60℃，混凝土的入模温度不宜超过30℃，也不宜低于5℃。
新浇混凝土与邻接的混凝土或岩土介质之间的温差不大于20℃，淋注于混凝土表面的养护水与混凝土表面温度的差值不大于15℃。
此外，当周围大气温度低于养护中的混凝土表面温度20℃以上时，混凝土表面必须保温覆盖以降低降温速率。
4.5.2在炎热气候下浇筑混凝土时，应避免模板和新浇混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度不应超过35℃。
应尽可能安排在傍晚和夜间浇筑，不宜在早上浇筑以免气温升到最高时加速混凝土的内部温升。
4.5.3混凝土冬季施工应采用蓄热保温或蒸汽养护措施并使用低水灰比的混凝土，原则上不宜采用防冻剂。
蒸汽养护时，静停期间应保持环境温度不低于5℃，混凝土浇筑完4～6h且终凝后方可升温。
升温、降温速度不得大于10℃/h，恒温期间混凝土内部温度不宜超过60℃，最高不得大于65℃。
蒸汽养护结束后，应继续对混凝土进行保温保湿。
4.5.4混凝土最小断面尺寸在80cm以上，或预计混凝土内外温差在25℃以上，可能因水化热导致有害裂缝产生时，应按大体积混凝土施工规范的规定进行施工。
4.5.5混凝土的温度测量可以采用玻璃温度计、红外线测温仪等；冬季施工、蒸汽养护和大体积混凝土施工时，还应测量混凝土内部的温度，可以采用埋管、预埋热电阻或热电偶等方法，其数量、位置可参照大体积混凝土施工规范的规定进行。
4.6拆模
4.6.1混凝土拆模时的强度应符合设计要求。
当设计未提出要求时，非承重侧模应在混凝土强度达到2.5MPa以上，且能保证表面及棱角不致因拆模而受损坏时方可拆除；承重的模板和支架拆除时间可参考附表4.1的规定。
表4.1拆除底模时所需混凝土强度
结构类型
跨度
达到混凝土设计强度的百分率（%）
板、拱
≤4
50
＞4
75
梁
≤8
75
＞8
100
悬臂梁（板）
≤2
75
＞2
100
4.6.2拆模时混凝土表层与环境之间的温差不得大于15℃，大风、干燥的天气环境下不宜拆模，否则应注意采取覆盖、保湿等措施。
4.6.3混凝土拆模后，在混凝土强度达到75%的设计强度且龄期达7d前，新浇混凝土不得与流动水接触。
5质量控制
5.1原材料检测要求
5.1.1水泥
每厂家、每品种、每批号的水泥应有供应商提供的质量证明文件，主要内容包括：
烧失量、氧化镁、三氧化硫、比表面积、凝结时间、安定性、强度、碱含量、石膏名称及掺量、混合材名称及掺量、熟料中C3A含量（11项）；
任何新选货源或使用同厂家、同批号、同品种的水泥达3个月应进行一次下列项目的检验：
烧失量、氧化镁、三氧化硫、比表面积、凝结时间、安定性、强度、碱含量（8项）；
其它常规检验参见现行桥规。
5.1.2矿物掺和料
每厂家、每品种、每批号的矿物掺合料应有供应商提供的质量证明文件，任何新选货源或使用同厂家、同批号、同品种的掺合料达3个月应进行一次下列项目的检验：
粉煤灰：
细度、烧失量、含水率、需水量比、SO3含量、碱含量、活性指数（7项）；
矿渣粉：
比表面积、烧失量、SO3含量、含水率、需水量比、碱含量、活性指数（7项）；
其它常规检验参见现行桥规。
5.1.3粗细骨料
任何新选料源或连续使用同料源、同品种、同规格的粗骨料达6个月时，应进行如下项目的检验：
筛分、岩石抗压强度、吸水率、空隙率、压碎指标、坚固性、针片状颗粒含量、含泥量、泥块含量、硫化物及硫酸盐含量、有机物含量（卵石）、碱活性。
任何新选料源或连续使用同料源、同品种、同规格的细骨料达6个月时，应进行如下项目的检验：
筛分、吸水率、含泥量、泥块含量、坚固性、云母含量、轻物质含量、有机物含量、硫化物及硫酸盐含量、碱活性。
其它常规检验参见现行桥规。
5.1.4外加剂
每品种、每厂家检查供应商提供的质量证明文件，任何新选货源或使用同厂家、同批号、同品种的产品达6个月应进行下列项目的检验：
水泥净浆流动度、硫酸钠含量、Cl-含量、碱含量、减水率、坍落度保留值、常压泌水率比、压力泌水率比（仅泵送剂）、含气量、凝结时间差、抗压强度比、对钢筋的锈蚀作用、相对耐久性、收缩率比。
5.1.5施工用水
启用新水源或同一水源的水使用达一年，应进行下列项目的检验：
pH值、不溶物含量、可溶物含量、氯化物含量、硫酸盐含量、碱含量、凝结时间、抗压强度比；
同一水源的涨水季节应检验：
pH值、不溶物含量、可溶物含量、氯化物含量、硫酸盐含量、碱含量。
5.2混凝土施工控制要求
5.2.1在新拌混凝土浇筑地点取样，按现行规定检测混凝土的强度和坍落度。
5.2.2检测新拌混凝土的含气量、入模温度，检测频率为50m3或一个工作班；
5.2.3制作电通量的试件（150×150×150mm立方体），原材料、配合比和施工工艺基本相同的混凝土每20000m3检测一次。
5.2.4根据需要制作测定混凝土的抗冻等级试件，原材料、配合比和施工工艺基本相同的混凝土每20000m3检测一次。
5.2.5用于质量评定的试件，当结构实体混凝土采用自然养护时，试件成型后应在标准条件下养护至规定龄期；当结构实体混凝土采用蒸汽养护时，试件成型后应在现场同条件养护脱模后再转入标准养护至规定龄期。
5.2.6其它检验项目按现行标准或设计要求进行。
5.3结构实体检测要求
5.3.1对选定的每一配筋构件，选择有代表性的最外侧钢筋8～16根进行混凝土保护层厚度的检测。
对每根钢筋，应选取3个代表性部位测量。
对同一构件所有的测点，如有95％或以上的实测保护层厚度c1满足以下要求，则认为合格：
cl≥c-△
式中c为保护层设计厚度；△为保护层施工允许偏差，对梁柱等条形构件取10mm，板墙等面形构件取5mm。
当不能满足上述要求时，可增加同样数量的测点进行检测，按两次测点的全部数据进行统计，如仍不能满足上述要求，则判定为不合格，并要求采取相应的补救措施。
5.3.2用放大镜观察实体混凝土结构表面是否存在非外力裂缝。
当混凝土表面出现非外力裂缝时，普通混凝土结构表面的裂缝最大宽度不得大于0.20mm，预应力混凝土结构不得出现结构性裂缝。
附录A混凝土电通量检测方法
A.1概要
混凝土电通量检测方法参照ASTMC1202，通过测定混凝土在60V直流恒电压作用下6h通过的电量值大小来评价混凝土原材料和配合比对混凝土抗渗透性能的影响，也可用来间接评价混凝土的密实性。
本试验方法不适用于掺亚硝酸钙的混凝土。
掺其它外加剂或表面处理过的混凝土，当有疑问时，应进行氯化物溶液的长期浸渍试验。
A.2试验设备及材料
混凝土电通量测试仪，可输出60V直流电压，电流测定精度为1mA；
塑料或有机玻璃试验槽，带有注液孔及20目铜网或不锈钢网电极；
真空泵及真空干燥器或自动饱水设备；
用分析纯试剂配制的3.0%NaCl溶液和0.3mol/LNaOH溶液；
硅橡胶、树脂或石蜡密封材料。
A.3试验步骤
1在规定的56d试验龄期前，对预留的试块进行钻芯制件，试件直径为95～102mm，厚度为51±3mm，试验时以三块试件为一组。
2将试件暴露于空气中至表面干燥，以密封材料涂于试件侧面，保证试件侧面完全密封。
3测试前应进行真空饱水。
将试件放入1000mL烧杯中，然后一起放入真空干燥器中，启动真空泵，数分钟内真空度达133Pa以下，保持真空3h后，维持这一真空度并注入足够的蒸馏水，直至淹没试件。
试件浸泡1h后恢复常压，再继续浸泡18±2h。
4从水中取出试件，抹掉多余水份，将试件安装于试验槽内，用橡胶密封环或其它密封胶密封，并用螺杆将两试验槽和试件夹紧，以确保不会渗漏，然后将试验装置放在20～23℃的流动冷水槽中，其水面宜低于装置顶面5mm，试验应在20～25℃恒温室内进行。
5将浓度为0.3%的氯化钠和0.3mol/L的氢氧化钠溶液分别注入试件两侧的试验槽中，注入氯化钠溶液的试验槽内的铜网连接电源负极，注入氢氧化钠溶液的试验槽中的铜网连接电源正极。
6接通电源，并记录电流初始读数I0，通电并保持试验槽中充满溶液。
开始时每隔5min记录一次电流值，30min后每隔10min记录一次电流值，2h后每隔30min记录一次电流值，直至通电6h。
A.4试验结果计算
绘制电流-时间曲线，对曲线作面积积分，即可得到电通量值。
一般取3个试件的平均值作为该组试件的电通量；当3个试件中有1个超过平均值15％时，取另2个试件的平均值作为该组试件的电通量；当3个试件中有2个超过平均值15％时，该次试验无效。
附录B混凝土抗冻性检测方法
混凝土抗冻性试验方法参见JTGE30-2005（公路工程水泥及水泥混凝土试验规程）：
T0564-2005水泥混凝土动弹性模量试验方法（共振仪法）；
T0565-2005水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）。
附录C骨料的碱活性检测方法
骨料碱活性试验方法参见JTGE42-2005（公路工程集料试验规程）：
T0324-1994集料碱活性检验（岩相法）
T0325-1994集料碱活性检验（砂浆长度法）
T0326-1994抑制集料碱活性效能试验
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