鐵路混凝土耐久性設計規(guī)范

1、鐵路混凝土耐久性設計規(guī)范本規(guī)范是根據(jù)鐵道部關于印發(fā) （2009 年鐵路工程建設標準編制計劃 的通知 （鐵建設函 200934號） 進行編制的。鐵路工程的條形結構， 客觀上具有環(huán)境作用的多樣性和不確定性， 不同地域原材料性能 差異很大與就地取材之間的矛盾等， 決定了鐵路混凝土結構的耐久性設計的復雜性。 工程技術人員必須 按照“以人為本、服務運輸、強本簡末、系統(tǒng)優(yōu)化、著眼發(fā)展”的鐵路建設理念，結合工程 具體情況，因地制宜，充分發(fā)揮主觀能動性，積極采用安全、可靠、先進、成熟、經濟、適 用的新技術，不能生搬硬套標準?？辈煸O計單位執(zhí)行 （或采用 ）單項或局部標準，并不免除設計單位及設計人員對整體工程和系

2、 統(tǒng)功能質量問題應承擔的法律責任。本規(guī)范是基于對 鐵路混凝土結構耐久性暫行規(guī)定 全面修訂基礎上編制而成，與 暫 規(guī)相比，本規(guī)范主要修訂的內容有 :一一將設計使用年限由 100 年以上、 60 年以上和 30 年以上修改為 100 年、 60 年和 30 年，增加了特殊鐵路混凝土結構設計使用年限的確定原則。一一對氯鹽環(huán)境、磨蝕環(huán)境條件特征稍做修改，嚴重腐蝕等級中刪除了 M3 。明確了硫 酸鹽和氯鹽的檢測方法。一一增加了混凝土中三氧化硫的最大含量 ;增加了配合比參數(shù)中不同作用環(huán)境下?lián)胶土?摻加范圍以及凍融環(huán)境下混凝土含氣量的要求 ;增加了碳化環(huán)境下混凝土碳化深度的要求， 細化了凍融環(huán)境下混凝土耐久

3、性指數(shù)的要求， 增加了凍融環(huán)境下混凝土氣泡間距系數(shù)的要求， 增加了氯鹽環(huán)境下混 凝土抗氯離子滲透性的要求， 增加了硫酸鹽化學侵蝕環(huán)境下， 混凝土抗硫酸鹽干濕循環(huán)次數(shù) 的要求。一一增加了裂縫控制一章， 裂縫控制一章包括混凝土最大裂縫計算寬度限值以及與裂縫 控制相關的施工關鍵參數(shù)。增加了橋涵、隧道、路基與軌道結構的構造措施。 細化了不同環(huán)境作用下混凝土防腐蝕強化措施。本規(guī)范規(guī)定共分 8 章、4 個附錄，主要內容包括 :總則， 術語，基本規(guī)定， 環(huán)境， 混凝土， 裂縫控制，構造措施，防腐蝕強化措施和檢查與維修等。在執(zhí)行本規(guī)范的過程中，希望各單位結合工程實踐， 認真總結經驗，積累資料。如發(fā)現(xiàn) 需要修改

4、和補充之處，請及時將意見及有關資料寄交鐵道科學研究院（北京市海淀區(qū)大柳樹路 2 號，郵政編碼 :100081，并抄送鐵道部經濟規(guī)劃研究院 （北京市海淀區(qū)羊坊店路甲 8 號， 郵政編碼 :100038，以供今后修訂時參考。本規(guī)范由鐵道部建設管理司負責解釋。本規(guī)范主編單位 :鐵道科學研究院。本規(guī)范參編單位 :鐵道部經濟規(guī)劃研究院、清華大學、鐵道第一勘察設計院、鐵道第二 勘察設計院、鐵道第三勘察設計院、鐵道第四勘察設計院、中鐵十二局集團有限公司。本規(guī)范主要起草人 :謝永江、薛吉崗、李化建、李克非、覃維祖、廉慧珍、朱長華、仲 新華、譚鹽賓、易忠來、黃直久、孫立、吳少海、王召枯、魏永幸、周成、魏齊威、樓

5、梁偉、王月華、馮仲偉、劉競、翁智財、鄭新國、曾志。1 總則1.0.1 為保證鐵路混凝土結構在設計使用年限內滿足使用要求，規(guī)范鐵路混凝土結構耐久性 設計要求，制定本規(guī)范。條文說明現(xiàn)行鐵路工程各專業(yè)設計規(guī)范對于混凝土結構主要考慮結構的承載能力，而 較少考慮環(huán)境作用引起的材料性能劣化對結構耐久性帶來的影響?；炷恋哪途眯圆蛔?， 不僅會增加使用過程中的修理費用，影響工程的正常使用，而且會過早結束結構的使用年 限，造成嚴重的資源浪費。為使鐵路混凝土結構能夠滿足設計使用年限需要，并有利于可 持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，明確鐵路混凝土結構耐久性設計的具體內容和方法，真正做到安全、適 用、經濟、合理，特編寫本規(guī)范。1.0

6、.2 本規(guī)范適用于鐵路混凝土結構在碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、化學侵蝕環(huán)境、凍融破壞環(huán)境 和磨蝕環(huán)境作用下全過程的耐久性設計。鐵路工民建結構耐久性設計按國家相關標準執(zhí)行。條文說明本規(guī)范適用的鐵路混凝土結構包括橋涵、隨道、路基支擋（承載 ）結構、路基防護結構、軌道板、軌枕以及道床板、底座板、小型構件等。本規(guī)范僅考慮環(huán)境因素對 結構的腐蝕作用，包括結構氣候環(huán)境 （溫度、濕度、酸雨 ） 、與結構接觸的土體與水體的腐 蝕離子 （硫酸鹽、氯鹽、碳酸鹽等 ）以及運輸含氯物質的泄漏等。不涉及有機污水、生物、 輻射、泄漏電流以及電磁等對混凝土的影響，遇到這些環(huán)境的設計需要專門進行研究。 1.0.3 鐵路混凝十結構應根

7、據(jù)工程結構的設計使用年限、結構所處的環(huán)境類別及其作用等級 進行耐久性設計，并應遵循下列基木原則 :1 耐久性設計應體現(xiàn)源頭把關、過程控制以及在線養(yǎng)修全過程設計理念。2 選用優(yōu)質的混凝十原材料、合理的混凝十配合比、適當?shù)幕炷途眯灾笜恕? 采用合理的結構構造，便于施工、檢查和維護，減少環(huán)境因素對結構的不利影響。4 對影響混凝十開裂的施工過程關鍵參數(shù)提出要求。5 對于嚴重腐蝕環(huán)境條件下的混凝十結構，除了對混凝十木身提出嚴格的耐久性要求 外，還應提出可靠的防腐蝕強化措施。6 對設計使用年限內的檢查和維修作出規(guī)劃，明確跟蹤檢查內容和周期。 條文說明由于環(huán)境作用下混凝土耐久性問題十分復雜，存在很大的不

8、確定性。本規(guī)范 規(guī)定的是基本要求，必要時應采取高于本規(guī)范的要求。因此，設計人員應結合實際工程的 重要性、作用環(huán)境以及施工條件等，進一步細化相應的相關規(guī)定。設計中可根據(jù)工程的具 體特點、環(huán)境條件、實踐經驗以及具體的施工條件等適當提高相關要求。合理的結構構造、 優(yōu)質的原材料、合理的混凝土配合比、可靠的施工過程質量控制及定期養(yǎng)護、檢測與維修 是確?；炷两Y構耐久性的主要因素，是體現(xiàn)混凝土結構按設計使用年限設計的基本內容。 1.0.4 本規(guī)范規(guī)定的結構耐久性設計要求為使結構達到設計使用年限并具有必要保證率的 最低要求。1.0.5 鐵路混凝土結構耐久性設計應滿足本規(guī)范規(guī)定的要求外，尚應符合國家和鐵道部現(xiàn)

9、行 有關標準的規(guī)定。2 術語2.0.1 混凝土結構耐久性 （durability of concrete structure） 在預定作用和預期的維護與使用條件下，結構及其部件在設計使用年限內保持其適用 性和安全性的能力。2.0.2 設計使用年限 （design service life）設計人員用以作為結構耐久性設計依據(jù)并具有足夠安全度或保證率的目標使用年限。 2.0.3 膠凝材料 (cementitious material, or binder )用于配制混凝土的水泥與所摻入活性和惰性礦物摻和料的總稱。活性摻和料包括粉煤 灰、磨細礦渣粉和硅灰等，惰性摻和料包括石英粉和石灰石粉等。2.0.

10、4 水膠比 (water to binder ratio) 混凝土拌合物中的總用水量與膠凝材料總量的質量比。2.0.5 最低強度等級 (minimum strength grade ) 混凝土滿足結構耐久性要求應具備的最低強度級別。2.0.6 電通量 (passed electric charge )在 60V 直流恒電壓作用下 6h 內通過混凝土的電量。2.0.7 氯離子在混凝土中的擴散系數(shù) (chloride diffusion coefficient of concrete ) 在外界電場作用下，混凝土孔隙水中氯離子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散過程的參數(shù)。2.0.8 混凝土抗凍性等級 (re

11、sistance grade to freeze-thaw of concrete ) 混凝土試件在快凍法試驗條件下所能承受的凍融循環(huán)次數(shù)。2.0.9 氣泡間隔系數(shù) (air-void spacing factor) 硬化混凝土水泥漿體中相鄰氣泡邊緣之間的平均距離。2.0.10 混凝土抗硫酸鹽等級 (resistance grade to sulphate of concrete ) 混凝土試件在規(guī)定的試驗條件下所能夠經受的干濕循環(huán)次數(shù)。2.0.11 鋼筋的保護層最小厚度 (minimum concrete cover to reinforcement ) 為防止鋼筋銹蝕從混凝土表面到最外層鋼

12、筋最外緣所必需的混凝土最小厚度。2.0.12 腐蝕 (deterioration) 材料與周圍的環(huán)境因素發(fā)生物理、化學或電化學反應而受到的漸進性損傷與破壞。對 鋼材則稱為銹蝕 (corrosion ) o2.0.13 防腐蝕強化措施 (additional protective measures ) 在采取改善混凝土密實性和增加鋼筋的混凝土保護層厚度等常規(guī)措施仍不足以保證結 構的耐久性時所需要進一步采取的其它強化措施。2.0.14 維修 (repair, or restore 通過修補、更換或加固，使損傷的結構或構件恢復到可接受的狀態(tài)。3 基本規(guī)定3.0.1 鐵路混凝土結構耐久性設計的主要內容

13、包括:1 結構及主要可更換部件的設計使用年限 ;2 結構所處的環(huán)境類別及作用等級 ;3 結構耐久性要求的混凝土 ;4 結構耐久性要求的裂縫寬度計算限值以及影響混凝土開裂的施工要求 ;5 結構耐久性要求的最小保護層厚度與結構構造措施 ;6 嚴重腐蝕環(huán)境條件下采取的防腐蝕強化措施 ;7 與結構耐久性有關的跟蹤檢查與維修要求。 條文說明明確了鐵路混凝土結構耐久性設計的主要內容?；炷两Y構耐久性設計是一 個系統(tǒng)工程，不僅包括環(huán)境、混凝土材料、裂縫控制、構造措施，還包括與裂縫控制有關 的施工要求、嚴重腐蝕環(huán)境下混凝土防腐蝕強化措施以及服役鐵路混凝土結構檢測維修技 術。3.0.2 鐵路混凝土結構的設計使用

14、年限應根據(jù)工程的重要性按表3.0.2 確定。表 3. 0. 2 混凝土結構設計使用年限1 1 111設計使用年限級別11 1 11設計使用年限 丨 適用范圍1d111丨不低于100年1不日更換的鐵路混凝結構:如橋梁的樁基、承臺、墩臺、丨1 111 1 11梁，隧道，涵洞，路基支擋（承載）結構等1d1111不低于60年丨可更換的鐵路混凝卜結構：如軌道板，道岔板，軌枕（埋入11 1式 ），道床板，底座板，路基防護結構，接觸網支柱等丨1 1 11d1111不低于30年丨附屬結構：如蓋板，溝槽，人行道欄桿，排水設施等小型構丨111 1 111件I注: 特殊鐵路 （特別重要鐵路工程， 專用線鐵路等 ）混

15、凝土結構的設計使用年限， 可根據(jù)工程的 重要性，結合實際情況另行確定。條文說明以往鐵路工程設計規(guī)范對混凝土結構沒有明確的設計使用年限要求。 混凝土結構耐久性設計規(guī)范對結構的設計使用年限分為兩級:一級設計使用年限不低于 100 年，指城市快速路和主干道上的橋梁以及其他道路上的大型橋梁、隨道，重要的市政設施等 ; 二級設計使用年限不低于 50 年，指城市次干道和一般道路上的中小型橋梁，一般市政設施。實際上，該規(guī)范中涉及到的使用年限是三級，即 100年、 50 年和 30年。歐共體的規(guī)范還 規(guī)定了橋梁等主要土木工程結構物的設計使用年限為 100 年。美國規(guī)定橋梁的設計使用年 限為不小于 75一 10

16、0年。表 3.0.2 中增加了適用范圍示例，僅供設計或施工人員參考。對于特殊鐵路工程的設計使用年限可以由設計人員和業(yè)主根據(jù)工程實際情況具體確定。 對于一些特別重要的鐵路工程，其可修復性較差，在采取特殊的工程技術及其監(jiān)測措施后， 其設計使用年限可以大于 100 年。對于一些廠區(qū)鐵路、地方鐵路等工程，基于經濟性和實 用性考慮，其設計使用年限可以不受3.0.2 條的限制。3.0.3 當鐵路混凝土結構耐久性設計采用本規(guī)范未涉及的新材料、新工藝和新方法時，應通 過試驗論證。條文說明鼓勵鐵路工程采用新材料、新工藝和新方法。但要經過試驗驗證，尤其是驗 證對結構耐久性的影響。4 環(huán)境4.1 一般規(guī)定4.1.1

17、 鐵路混凝土結構耐久性設計應對鐵路沿線水質、土質、氣候條件等進行勘察或調查， 確定環(huán)境的類別及作用等級。條文說明鐵路工程條狀結構與露天服役環(huán)境決定了鐵路混凝土結構必然遭受氣候、所 接觸土質與水質的腐蝕，為確定混凝土結構作用環(huán)境等級，在設計前應按照鐵路工程地 質勘察規(guī)范以及鐵路工程土工試驗規(guī)程對鐵路工程沿途水質、土質進行取樣分析， 并調研沿途城市或地區(qū)的歷史氣象資料，以便確定結構的環(huán)境類別及作用等級。4.1.2 當同一鐵路混凝土結構處于多種環(huán)境共同作用時，混凝土結構的耐久性設計應根據(jù)每 種環(huán)境單獨進行。對混凝土結構采取的耐久性技術措施應同時滿足每種環(huán)境類別及作用等 級的要求。條文說明混凝土結構所

18、處的侵蝕性環(huán)境往往不是單一的，提高混凝土抵杭各種典型侵 蝕環(huán)境 （如化學侵蝕、凍融 ）作用所采取的技術措施也是不相同的，有時也可能是相互矛 盾的，進行耐久性設計時應分別加以考慮。如當結構物處于硫酸鹽腐蝕和凍融破壞環(huán)境時， 進行混凝土配合比設計時應同時考慮采用杭硫酸鹽硅酸鹽水泥、摻加足量礦物摻和料和引 氣劑等技術措施。不同類別環(huán)境疊加有可能會加重對混凝土的腐蝕，也有可能對混凝土的 腐蝕沒有影響。設計中遇到多重環(huán)境同時作用時，應通過試驗論證。4.1.3 當同一鐵路混凝土結構的不同結構部位所處的環(huán)境類別及其作用等級不同時，不同結 構部位的耐久性設計應根據(jù)實際情況分別進行。條文說明同一個結構物的不同結

19、構部位（如橋梁結構的基礎、承臺、墩臺、預制梁等構件 ）所處的環(huán)境類別和作用等級不同時，其耐久性要求也應有所差別，甚至同一構件的 不同部位，如承臺的下部與水接觸部位和上部相對干燥部位，也會有不同的耐久性要求。 設計時應充分考慮到這種情況。4.2 環(huán)境類別及作用等級4.2.1 鐵路混凝土結構所處的環(huán)境分為碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、化學侵蝕環(huán)境、凍融破壞環(huán)境 和磨蝕環(huán)境五類，不同類別環(huán)境的作用等級可按表 4. 2. 1-1、表 4. 2. 1-2、表 4. 2. 1-3,表 4. 2. 1-4 和表 4. 2. 1-5 所列環(huán)境條件特征進行劃分。表4. 2. 1-1 碳化環(huán)境1 1 1丨作用等級代號丨環(huán)境

20、條件特征1丄J11 T111 11年平均相對濕度60%|1 1111d|長期在水下（不包含海水）或土中|1 111 T21d1|年平均相對濕度妻 60%|1I111I|露天條件|1I11 T31dI|處于水位變動區(qū)|1I111I|處于干濕交替區(qū)|i1注:當鋼筋混凝土薄型結構（厚度小于150mm）的一側干燥而另一側濕潤或飽水時，其干 燥一側混凝土的碳化作 用等級應按 T3 級考慮。表 4. 2. 1-2 氯鹽環(huán)境丨作用等級代號丨環(huán)境條件特征II11I L1I海洋環(huán)境，長期在海水水下、土下III1II鹽湖環(huán)境，長期在鹽湖水下、土下III1海洋環(huán)境，高于平均水位 15m 的海上大氣區(qū)II1II海洋環(huán)

21、境，離漲潮岸線100mA-300m的陸上近海區(qū)III1水中氯離子濃度妻 1 OOmg/L < 500mg/L ，且有干濕交替II1土中氯離子濃度 150mg/kg<750mg/kg ，且有干濕交替I11I L2I海洋環(huán)境，低于平均水位15m以內的海上大氣區(qū)III1海洋環(huán)境，離漲潮岸線 100m 以內的陸上近海區(qū)II1水中氯離子濃度 >500mg/L<5000mg/L ，且有干濕交替II1土中氯離子濃度 >750mg/kg<7500mg/kg ，且有干濕交替I11L3海洋環(huán)境，海水潮汐區(qū)或浪濺區(qū)II1水中氯離子濃度 >5000mg/L ，且有干濕交替II

22、1土中氯離子濃度 >7500mg/kg ，且有干濕交替III注:1 氯離子濃度的測定方法應符合本規(guī)范附錄A 的規(guī)定。2 處于炎熱地區(qū)的潮汐區(qū)或浪濺區(qū)的混凝土構件，除本規(guī)范耐久性規(guī)定外，尚應考 慮防腐蝕措施。炎熱地區(qū)指年平均氣溫高于 20 0C 的地區(qū)。表 4. 2. 1-3 化學侵蝕環(huán)境化學侵蝕類型作用等級代號 氯鹽環(huán)境下混凝土作用等級的分類依據(jù)主要是距離海洋的距離以及途徑地區(qū)土中或地下水中所含氯離子情況， 將氯鹽環(huán)境分為四個等級。 距離海洋的距離劃分依據(jù)主要參考 凝土結構耐久性設計規(guī)范 ，土中或地下水中氯離子含量等級的劃分主要參考巖土工程勘 察規(guī)范。在氯鹽銹蝕為主的環(huán)境條件下，鋼筋銹蝕

23、速度與混凝土表面氯離子的濃度、溫濕 度的變化、空氣中 OZ 供給的難易程度有關，在海水作用的潮汐區(qū)和浪濺區(qū)、鹽湖地區(qū)或海 邊灘涂區(qū)露出地表的毛細吸附區(qū)，鋼筋銹蝕的發(fā)展速度最快，需要特別防護。另外南方炎 熱地區(qū)溫度高，氯離子擴散系數(shù)增大，鋼筋銹蝕加劇，所以炎熱氣候作為加劇鋼筋銹蝕的 因素考慮。長期處于海水下的混凝土，由于鋼筋脫鈍所需的氯離子濃度值在飽水條件下得到提高，同時缺乏 0:的有效供給，所以相對來說鋼筋銹蝕的速度反而不大。鐵路工程跨度大、 分布范圍廣， 途徑地質條件復雜， 混凝土結構會面臨化學物質的腐蝕， 本規(guī)范所涉及到的腐蝕化學物質有硫酸鹽、碳酸鹽、酸和鎂鹽等。本規(guī)范關于硫酸鹽侵蝕 等級

24、的劃分，主要參考挪威歐盟標準(NS-EN206 ) 。我國西北、西南和沿海地區(qū)的鐵路工程常常面臨化學侵蝕環(huán)境的作用，化學侵蝕尤以硫酸鹽化學侵蝕環(huán)境比較多見。但是，就 破壞的嚴重程度來看，鹽類結晶破壞更加突出，多發(fā)生在露出地表的毛細吸附區(qū)和隨道的 襯砌部位，破壞很明顯，所以格外引人注意。關于海水環(huán)境對混凝土的影響，主要考慮其 中氯離子對鋼筋銹蝕的促進作用。至于海水中硫酸根離子的化學作用，雖然硫酸根離子濃 度已達到了中度侵蝕的 2500mg/L 左右，但由于同時存在氯離子對硫酸鹽侵蝕的緩減作用， 有些規(guī)范將海水硫酸鹽侵蝕程度降為輕度硫酸鹽侵蝕。在挪威，天然海水中硫酸鹽被認為 對混凝土沒有侵蝕性。本

25、規(guī)范中主要考慮環(huán)境土中硫酸根離子以及環(huán)境水中的硫酸根離子。在磨蝕破壞為主的環(huán)境條件下， 混凝土結構物遭受磨蝕的程度主要與風或水中夾雜物的 數(shù)量以及風速、水流速度有關。夾雜物越多，速度越快，磨蝕就越嚴重。我國是一個河流 含砂量較多的國家，在眾多河流中，年輸砂量超過1000 萬噸的河流就有 60多條，其他河流也存在不同程度的河砂運輸現(xiàn)象。在流水及夾雜物的作用下，由于摩擦、切削、沖擊等 作用，橋梁墩臺因磨蝕破壞是不可避免的 ;氣蝕是高速水流方向和速度發(fā)生急劇變化時造 成僅靠速度變化處下游表面產生很大壓力降，形成水氣空穴，在混凝土表面產生一個局部 的高能量沖擊。另外，大風所夾帶的夾雜物，對涵洞、橋梁也

26、有不同程度的磨蝕，這種情 況尤其容易發(fā)生在我國西北地區(qū)。根據(jù)鐵路工程實際情況與經驗，將磨蝕環(huán)境分為3 級。刪除了原規(guī)范中磨蝕環(huán)境下的嚴重腐蝕等級。4.2.2 環(huán)境作用等級為 L3, H3, H4, D3, D4 級的環(huán)境為嚴重腐蝕環(huán)境。條文說明本規(guī)范中將 L3, H3, H4, D3, D4 級環(huán)境定義為嚴重腐蝕環(huán)境，凍融破壞 環(huán)境、氯鹽環(huán)境和化學侵蝕環(huán)境下有嚴重腐蝕環(huán)境。5 混凝土5.1 一般規(guī)定5.1.1 混凝土原材料品質應滿足附錄 B 的要求。5.1.2 混凝土的氯離子總含量應符合表 5.1.2 的要求。表 5.1.2 混凝土的氯離子總含量 (%)InII項目丨鋼筋混凝土丨預應力鋼筋混凝

27、土丨I111I氯離子含量(以膠凝材料總量計)I毛0.10 I毛0.06III JI注:1 混凝土中氯離子總含量系指水泥、礦物摻和料、粗骨料、細骨料、水、外加劑等所 含氯離子含量之和。2 混凝土中各原材料中氯離子的測定方法應符合本規(guī)范附錄A 的要求。條文說明混凝土中氯離子含量是指混凝土中各種原材料帶進混凝土的氯離子總含量。 當氯離子含量在鋼筋周圍達到某一臨界值時，鋼筋的鈍化膜開始破壞，喪失對鋼筋的保護 作用，鋼筋開始銹蝕。在氯鹽環(huán)境下，環(huán)境中的氯離子還會不斷地滲入到混凝土內部，聚 集到鋼筋表面，混凝土原材料中的氯離子含量應盡可能地小;對于預應力混凝土結構，由于預應力筋對氯鹽腐蝕非常敏感，更容易發(fā)

28、生腐蝕，應該更嚴格控制混凝土中氯離子含量。 為保證混凝土的耐久性，本規(guī)范對鋼筋混凝土和預應力混凝土的氯離子含量限值分別提出 要求。關于引起鋼筋銹蝕的氯離子臨界值尚未有明確的量值， 較為統(tǒng)一的認識占膠凝材料質量 的 0. 35%-1%。也有規(guī)范是用每方混凝土中氯離子含量來限制，如日本土木學會編寫的混凝土標準規(guī)范規(guī)定，一般鋼筋混凝土和后張預應力混凝土，混凝土中氯離子總量小于0. 6kg/m3;對于耐久性要求特別高的鋼筋混凝土和后張預應力混凝土，在可能發(fā)生鹽害和 電腐蝕的場合以及采用先張預應力混凝土的場合，混凝土中氯離子總量應小于0. 3kg/m3o日本預拌混凝土 J工S 5308 )中規(guī)定，混凝土

29、的氯化物含量，在卻貨地點，氯離子含量 必須小于 0. 3kg/m3; 但在得到購貨者同意時，可在 0. 6kg/m3 以下。美國固定式離岸混凝 土結構設計與施工指南( ACI 357) 規(guī)定 :混凝土拌合物中可溶性氯離子總含量不得超過膠凝材料質量的 0. 1(鋼筋混凝土 )和 0. 06%(預應力混凝土 )。本規(guī)范對氯離子控制指標 與 AC 工一致。5.1.3混凝土的堿含量應滿足表 5.1.3的要求。 條文說明采用活性骨料進行混凝土生產時， 必須采取技術措施降低堿一骨料反應發(fā)生的風險。措施之一是嚴格控制混凝土的總堿含量，措施之二是摻加礦物摻和料。對于活性 較大(砂漿棒膨脹率在 0. 10一0.

30、 30%)的骨料，可通過控制混凝土總堿含量和摻加礦物摻 和料兩種措施降低風險 ;對于活性很大 (砂漿棒膨脹率在 0. 30%以上 )的骨料，原則上建 議更換骨料。關于混凝土的堿含量限值問題， 鐵路混凝土與砌體工程施工規(guī)范 )( TB10210-2001 ) 對不同混凝土提出如說明表 5. 1. 3-1 的規(guī)定。 由于將鐵路工程結構類別的劃分為一般、 重要、特殊的依據(jù)并不十分清楚，實際操作 過程中，有關人員根據(jù)上表對混凝土的堿含量進行控制時常常出現(xiàn)模棱兩可的情況。鑒于鐵路混凝土與砌體工程施工規(guī)范 )(TB10210-2001) 所指重要工程是指橋梁、隨道、涵 洞、預制構件等混凝土結構或制品，類似

31、于本規(guī)范規(guī)定的設計使用年限為100年的混凝土結構，一般工程是指普通的混凝土結構，類似于本規(guī)范規(guī)定的設計使用年限為30年的混凝土結構，因此，本規(guī)范參照上表的規(guī)定，提出混凝土中最大堿含量。5.1.4 混凝土的三氧化硫最大含量不應超過膠凝材料總量的 4%0 條文說明混凝土中過量的硫酸根離子，在氯酸三鈣 (C3A )剩余以及有水存在的情況下，會發(fā)生反應，延遲生成鈣礬石，由于鈣礬石在形成過程中，體積膨脹，導致硬化混凝土開 裂，這一反應也被稱為內部硫酸鹽腐蝕?；炷猎缙谡麴B(yǎng)過度能阻止鈣礬石生成或使其重 新分解。 防止鈣礬石延遲生成的主要途徑是降低養(yǎng)護溫度， 限制水泥中硫酸鹽和 C3A 含量， 混凝土在使用

32、階段避免與水接觸。本規(guī)范將混凝土中 S03 含量限制在膠凝材料的 4%以下。5.1.5 混凝土的配合比應同時滿足與耐久性要求的水膠比、膠凝材料用量、含氣量以及摻和 料種類及摻量限值要求。條文說明混凝土配合比參數(shù)規(guī)定了影響混凝土耐久性關健技術參數(shù)限值。除了水膠 比、膠凝材料用量外，本次修改中增加了含氣量與摻和料種類及用量。5.1.6 混凝土的抗壓強度除應符合鐵路工程有關專業(yè)標準規(guī)定的承載要求強度等級外，還應 滿足耐久性要求。條文說明強調混凝土結構的強度設計應滿足耐久性與承載力的雙重要求。5. 2 配合比參數(shù)5.2.1 C30等級及以下混凝土，膠凝材料總量不宜大于 400kg/m3; C35C45

33、混凝土，不宜大于 450kg/m3; C50 等級及以上混凝土，其膠凝材料總量不宜大于SOOkg/m3 0條文說明水泥是混凝土中必要的膠凝組分，但當水泥用量過大，不僅會增加混凝土的 開裂趨勢，還會造成混凝土的泛漿分層，對混凝土耐久性反而不牙J ，且會增加混凝土的成本。膠凝材料用量主要滿足混凝土的膠凝性能與工作性能，在此前提下，應盡可能降低混 凝土中單方膠凝材料的用量。5.2.2不同環(huán)境作用下混凝土中礦物摻和料用量可按表 5.2.2選擇。 條文說明配合比設計 是確保混凝土耐久性最關健的環(huán)節(jié)，水膠比與最小膠凝材料用量限值是保證混凝土耐久性所需要的杭滲性與力學性能的重要技術參數(shù)。由于混凝土拌合時 的

34、用水量在其澆注成型后被水化結合的很少，大量游離水隨后成為混凝土的薄弱環(huán)節(jié)，給 混凝土的開裂敏感性和耐久性帶來不牙 J 影響。近年來，從機理到工程應用都可以證實， 控 制混凝土拌合物最大用水量可以有效地改善其各項性能。因此，混凝土單方用水量是影響 混凝土的耐久性關健因素。碳化環(huán)境：混凝土碳化，一方面與 co：在混凝土中的擴散速度密切相關，其取決于混凝土的孔隙率和孔隙結構，即取決于混凝土的水膠比；另一方面還與混凝土吸收co：的能力有關，這主要取決于混凝土內Ca(OH):的儲備，而混凝土中 Ca(OH):的數(shù)量由膠材中 CaO含量決定。碳化環(huán)境下，當采用能夠減水的摻和料配制混凝土時，這種混凝土也具有

35、較強 的杭碳化能力，但對于水膠比較大的混凝土，不宜使用大摻量礦物摻和料混凝土。氯鹽環(huán)境 ：海工工程實踐表明，低水膠比的摻和料混凝土與大摻量摻和料混凝土比相 同水膠比的硅酸鹽水泥具有更高的杭氯鹽侵蝕性能，因此，氯鹽環(huán)境下，不宜單獨使用硅 酸鹽水泥作為膠凝材料，宜采用大摻量摻和料混凝土。為了提高混凝土的早期強度和密實 度，可摻加適量硅灰。除與凍融破壞環(huán)境藕合外，摻和料的摻量宜在40%以上。大摻量摻和料混凝土應配合良好的養(yǎng)護和保護措施?；瘜W侵蝕環(huán)境 ：提高混凝土耐硫酸鹽化學侵蝕的主要技術措施有三條：第一是選擇耐硫酸鹽性能良好的水泥， 主要是水泥熟料礦物中 CAA的含量盡量少，如高杭硫水泥 C認含 量

36、鄧 %，中杭硫水泥 C3A 含量鄰 %；對于不同杭硫酸鹽水泥也應選擇 C3A 含量低的品種。 第二是摻加礦物摻和料，一般摻量不得少于 25%，摻量增加，耐蝕性能提高。第三是通過 摻加減水劑，降低混凝土的單方用水量，提高混凝土杭滲性和強度。也有研究表明，引氣 能有效抑制和減緩混凝土在硫酸鹽化學侵蝕和硫酸鹽結晶引氣的膨脹，即顯著降低硫酸鹽 結晶造成的混凝土杭折強度及表面剝蝕。在硫酸鹽較為富集的情況下，石灰石與硫酸鹽在 較低的溫度下易產生碳硫硅鈣石破壞，化學侵蝕環(huán)境下，不得使用石灰石作為摻和料。凍融破壞環(huán)境 ：多年來的工程實踐表明，提高混凝土杭凍性的技術途徑有兩方面，其 一是提高混凝土的密實度或強度

37、 ；其二是適當引氣。引氣混凝土具有較高杭凍性的事實已 被證實。但也有實踐證明高強混凝土用于嚴重凍融環(huán)境即使不引氣也沒有發(fā)生破壞。考慮 到引氣不僅能夠提高混凝土的杭凍性，而且能夠改善混凝土的工作性能，另外，高強混凝 土粘度大、施工困難，在凍融環(huán)境下，依然建議采用引氣混凝土。氣泡直徑與氣泡穩(wěn)定性 是評價引氣劑的主要因素，本規(guī)范提出了不同含氣量所對應的氣泡間隔系數(shù)就是為了控制 引氣劑的質量，從而確?；炷林兴氲臍馀菸⒓殹⒕鶆?、穩(wěn)定。影響混凝土含氣量的 因素較多，混凝土的振動方式、振動頻率等，為了與實際情況較為接近，并驗證引氣效果 的穩(wěn)定性，特規(guī)定測試含氣量前，應將混凝土在振動臺上進行振動10-2

38、0s o 混凝土最大水膠比與最小膠凝材料用量的規(guī)定對依靠混凝土強度來提高混凝土杭凍性具有重要作用。對 于嚴重凍融環(huán)境下，不宜采用素混凝土。磨蝕環(huán)境 ：混凝土的杭磨蝕性能主要取決于混凝土的強度、骨料的強度、硬度和韌性， 這就對磨蝕環(huán)境下混凝土的原材料提出了特殊的要求，尤其是骨料和膠凝材料方面，宜選 擇適量硅灰作為摻和料，參照 ACI201.2R-08 、歐洲標準和水工混凝土相關標準對磨蝕環(huán)境 下，原材料特殊要求、摻和料最大摻量限值以及水膠比、最低強度等級和膠凝材料用量應 予以規(guī)定。ACI 201.28-08建議混凝土采用較低的水膠比(-J 于0.45 )，以便改善表面砂漿的強度和耐磨性，相當于

39、100年 M2 的作用環(huán)境等級。 水工建筑物杭沖磨防空蝕混凝土技 術規(guī)范 DL/T5207-2005 中提出杭磨蝕混凝土水膠比應小于 0.4，摻有硅粉的杭磨蝕混凝土， 應同時補償早期收縮的膨脹劑或減縮劑。本規(guī)范對混凝土最大水膠比和最低膠凝材料用量的要求基本上與國外的一些規(guī)范、混凝土結構耐久性設計與施工指南的規(guī)定相同，唯一不同的是，將低強度等級為 C25 的混凝 土最低膠凝材料用量由 240kg/m3 修改為 260 kg/m3 。含氣量的限值主要參考混凝土結構 耐久性設計規(guī)范 ，摻和料的種類及摻量主要參考美國混凝土結構設計規(guī)范 （ACI 318 ） 與 混凝土結構耐久性設計規(guī)范 。預應力混凝土

40、中粉煤灰的摻量一般不宜大于30 % o5.3.2 氯鹽和化學侵蝕環(huán)境下， 當采用大摻量礦物摻和料混凝土時， 混凝土的強度等級可以比表 5.3.1 降低一個等級（C SMPa），但不得低于C30。凍融破壞環(huán)境下，當采用引氣混凝土時，混凝土 的強度等級可以比表 5.3.1降低一個等級（C SMPa），但不得低于 C30o條文說明摻和料能夠物理固結與化學固化腐蝕離子（如硫酸根離子、氯離子等 ），且摻和量的摻入能夠細化孔結構，在嚴重硫酸鹽和氯鹽腐蝕環(huán)境下，當采用大摻量摻和料混 凝土時，其強度等級可以降低一個等級。適當引氣是提高混凝土杭凍性有牙）的技術措施，隨著含氣量的增加，混凝土的強度呈現(xiàn)不同程度地降

41、低。當采用引氣混凝土時，雖然其強 度等級可以降低一個等級， 同樣能夠保證混凝土的杭凍性。條文說明如何正確確定混凝土的耐久性指標是混凝土結構耐久性設計的重要內容。根 據(jù)環(huán)境對混凝土的侵蝕作用機理的不同，現(xiàn)階段混凝土在不同環(huán)境條件下的耐久性仍然采 用不同的耐久性評價指標表示，并采用相應的快速試驗方法進行試驗評定。大量試驗表明， 影響混凝土碳化性能的主要因素是混凝土的水膠比、膠凝材料用量及種類等，反映在硬化 混凝土中，混凝土的強度與混凝土的碳化性能具有良好的相關性。在膠凝材料固定的情況 下，水膠比越大，混凝土杭碳化性能越差 ;水膠比一定的情況下，隨著膠凝材料用量的增 加，混凝土杭碳化性能有所越高。膠

42、凝材料中隨著粉煤灰或礦渣的加入，混凝土的杭碳化 性能降低。限制混凝土中水膠比、膠凝材料用量及其摻和料種類可以有效控制混凝土的杭 碳化性能。當混凝土杭壓強度大于 SOMPa 時，可以不考慮碳化對混凝土耐久性的影響。在 化學侵蝕環(huán)境條件下，混凝土的耐侵蝕性能取決于膠凝材料的耐化學腐蝕性能以及混凝土 的密實性能。 化學侵蝕環(huán)境所指環(huán)境較為復雜， 不同化學腐蝕介質對混凝土的腐蝕機理不同， 相應地，膠凝材料的耐侵蝕性能試驗及評價方法亦應不同。當侵蝕介質為硫酸鹽時， 可以采用降低水膠比、添加礦物摻和料以及采用杭蝕系數(shù)高的膠凝材料來提高混凝土的杭 硫酸鹽侵蝕性能。當侵蝕介質為鎂鹽、酸雨等其他化學物質時，混凝

43、土的耐久性應通過試驗驗證。目前，除了水泥耐硫酸鹽腐蝕性能可用杭蝕系數(shù)表示和評價外，國內外還沒有一 個統(tǒng)一的方法可用來評價膠凝材料耐不同化學介質腐蝕的能力。因此，本規(guī)范只是提出了 硫酸鹽侵蝕環(huán)境條件下膠凝材料的杭蝕系數(shù)按 GB2420 檢驗應大于 0. 8的規(guī)定 （因杭蝕系數(shù) 是針對水泥或膠凝材料而言的 ）。 條文說明混凝土的密實性是其抵杭環(huán)境中水、氣以及 溶解于水中的C1-, S叮一等有害物質侵入混凝土的第一道防線，并直接影響了混凝土的杭 滲、杭碳化、杭鋼筋銹蝕、杭硫酸鹽腐蝕甚至杭凍等耐久性能。傳統(tǒng)上，人們采用混凝土杭然而實踐證明， 杭滲標號比較適C30 的混凝土，杭滲等級幾乎都80 年代開始

44、，各國不斷地研高壓水滲透的能力一一杭滲標號來表示混凝土的密實性能。合于判定低強度等級混凝土的密實性，而對強度等級超過 能達到P20及以上的水平，單靠杭滲標號已難以表征高性能混凝土的密實性能。從上世紀 究各種新方法以評價混凝土抵杭外界各種有害離子侵蝕的能力，其中發(fā)展較快的方法是電 通量法和 RCM 氯離子擴散系數(shù)法。 本規(guī)范中將混凝土電通量作為評價混凝土杭滲性的一般要求，參照 ASTM C1202（ 說明表 5. 4. 2）規(guī)定了不同使用年限、不同環(huán)境作用等級鐵路混 凝土的電通量。條文說明混凝土的杭凍性可用多種指標表示， 如標準試驗條件下經反復凍融后混凝土試件的動彈性模量損失、 質量損失、 長度

45、增加或體積膨脹等。 國內外多數(shù)標準都采用動彈模損失或同時考慮質量損失來確定混凝土的杭凍級別，但所有這些指標都只能用 來作為杭凍性能的相對比較，而不能與實際工程在某種環(huán)境條件下的使用年限預測相聯(lián)系。 現(xiàn)在國內外比較通用的是以美國 ASTM C666-86A 標準試驗方法為基礎的快速凍融循環(huán)試驗 結果來對混凝土的杭凍性進行評定。 這一標準將混凝土試件經 300 次快速凍融循環(huán)后的動彈 模損失 (即與初始動彈模的比值 )作為混凝土杭凍耐久性指數(shù) DF 。北美地區(qū)的杭凍混凝土標 準規(guī)定，有杭凍要求的混凝土，其 DF 值需大于或等于 60 % o我國現(xiàn)行規(guī)范用杭凍等級或杭凍標號作為混凝土杭凍性能指標。 凍融環(huán)境下除了杭凍等 級之外，引入氣泡間隔系數(shù)作為評價混凝土杭凍性的評價指標。在水工、公路等規(guī)范中， 定義快速凍融試驗動彈模降