铁路混凝土耐久性设计规范

1、铁路混凝土耐久性设计规范本规范是根据铁道部关于印发 （2009年铁路工程建设标准编制计划 的通知（铁建设 函200934 号）进行编制的。铁路工程的条形结构，客观上具有环境作用的多样性和不确定性，不同地域原材料性能差异很大与 就地取材之间的矛盾等， 决定了铁路混凝土结构的耐久性设计的复杂性。工程技术人员必须按照“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的铁路建设理念，结合工程 具体情况，因地制宜，充分发挥主观能动性，积极采用安全、可靠、先进、成熟、经济、适 用的新技术，不能生搬硬套标准。勘察设计单位执行（或采用）单项或局部标准，并不免除设计单位及设计人员对整体工程和系 统功能质量问题

2、应承担的法律责任。本规范是基于对铁路混凝土结构耐久性暂行规定全面修订基础上编制而成，与暂规相比， 本规范主要修订的内容有：将设计使用年限由 100年以上、60年以上和30年以上修改为100年、60年和30 年，增加了特殊铁路混凝土结构设计使用年限的确定原则。一一对氯盐环境、磨蚀环境条件特征稍做修改，严重腐蚀等级中删除了M3。明确了硫酸盐和氯盐的检测方法。一一增加了混凝土中三氧化硫的最大含量；增加了配合比参数中不同作用环境下掺和料掺加范围以及冻融环境下混凝土含气量的要求；增加了碳化环境下混凝土碳化深度的要求，细化了冻融环境下混凝 土耐久性指数的要求，增加了冻融环境下混凝土气泡间距系数的要求，增加

3、了氯盐环境下混凝土抗氯离子渗透性的要求，增加了硫酸盐化学侵蚀环境下，混凝土抗硫酸盐干湿循环次数的要求。一一增加了裂缝控制一章，裂缝控制一章包括混凝土最大裂缝计算宽度限值以及与裂缝 控制相关的施工关键参数。增加了桥涵、隧道、路基与轨道结构的构造措施。细化了不同环境作用下混凝土防腐蚀强化措施。本规范规定共分8章、4个附录，主要内容包括：总则，术语，基本规定，环境，混凝土， 裂缝控制，构造措施，防腐蚀强化措施和检查与维修等。在执行本规范的过程中，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（北京市海淀区大柳树路2号，邮政编码：10

4、0081，并抄送铁道部经济规划研究院 （北京市海淀区羊坊店路甲 8号， 邮政编码:100038,以供今后修订时参考。本规范由铁道部建设管理司负责解释。本规范主编单位：铁道科学研究院。本规范参编单位：铁道部经济规划研究院、清华大学、铁道第一勘察设计院、铁道第二 勘察设计院、铁道第三勘察设计院、铁道第四勘察设计院、中铁十二局集团有限公司。本规范主要起草人：谢永江、薛吉岗、李化建、李克非、覃维祖、廉慧珍、朱长华、仲 新华、谭盐宾、易忠来、黄直久、孙立、吴少海、王召枯、魏永幸、周成、魏齐威、楼梁伟、王月华、冯仲伟、刘竞、翁智财、郑新国、曾志。1总则1.0.1为保证铁路混凝土结构在设计使用年限内满足使用

5、要求，规范铁路混凝土结构耐久性 设计要求，制定本规范。条文说明现行铁路工程各专业设计规范对于混凝土结构主要考虑结构的承载能力，而 较少考虑环境作用引起的材料性能劣化对结构耐久性带来的影响。混凝土的耐久性不足， 不仅会增加使用过程中的修理费用，影响工程的正常使用，而且会过早结束结构的使用年 限，造成严重的资源浪费。为使铁路混凝土结构能够满足设计使用年限需要，并有利于可 持续发展的战略，明确铁路混凝土结构耐久性设计的具体内容和方法，真正做到安全、适 用、经济、合理，特编写本规范。1.0.2本规范适用于铁路混凝土结构在碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境 和磨蚀环境作用下全过程的耐久性设计

6、。铁路工民建结构耐久性设计按国家相关标准执行。条文说明本规范适用的铁路混凝土结构包括桥涵、随道、路基支挡（承载）结构、路基防护结构、轨道板、轨枕以及道床板、底座板、小型构件等。本规范仅考虑环境因素对 结构的腐蚀作用，包括结构气候环境（温度、湿度、酸雨）、与结构接触的土体与水体的腐蚀离子（硫酸盐、氯盐、碳酸盐等 ）以及运输含氯物质的泄漏等。不涉及有机污水、生物、 辐射、泄漏电流以及电磁等对混凝土的影响，遇到这些环境的设计需要专门进行研究。1.0.3铁路混凝十结构应根据工程结构的设计使用年限、结构所处的环境类别及其作用等级 进行耐久性设计，并应遵循下列基木原则：1耐久性设计应体现源头把关、过程控制

7、以及在线养修全过程设计理念。2选用优质的混凝十原材料、合理的混凝十配合比、适当的混凝十耐久性指标。3采用合理的结构构造，便于施工、检查和维护，减少环境因素对结构的不利影响。4对影响混凝十开裂的施工过程关键参数提出要求。5对于严重腐蚀环境条件下的混凝十结构，除了对混凝十木身提出严格的耐久性要求 外，还应提出可靠的防腐蚀强化措施。6对设计使用年限内的检查和维修作出规划，明确跟踪检查内容和周期。条文说明由于环境作用下混凝土耐久性问题十分复杂，存在很大的不确定性。本规范 规定的是基本要求，必要时应采取高于本规范的要求。因此，设计人员应结合实际工程的 重要性、作用环境以及施工条件等，进一步细化相应的相关

8、规定。设计中可根据工程的具 体特点、环境条件、实践经验以及具体的施工条件等适当提高相关要求。合理的结构构造、 优质的原材料、合理的混凝土配合比、可靠的施工过程质量控制及定期养护、检测与维修 是确保混凝土结构耐久性的主要因素，是体现混凝土结构按设计使用年限设计的基本内容。 1.0.4本规范规定的结构耐久性设计要求为使结构达到设计使用年限并具有必要保证率的 最低要求。1.0.5铁路混凝土结构耐久性设计应满足本规范规定的要求外，尚应符合国家和铁道部现行 有关标准的规定。2术语2.0.1 混凝土结构耐久性 （durability of concrete structure）在预定作用和预期的维护与使用

9、条件下，结构及其部件在设计使用年限内保持其适用 性和安全性的能力。2.0.2 设计使用年限（design service life）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。2.0.3 胶凝材料(cementitious material, or binder )用于配制混凝土的水泥与所掺入活性和惰性矿物掺和料的总称。活性掺和料包括粉煤 灰、磨细矿渣粉和硅灰等，惰性掺和料包括石英粉和石灰石粉等。2.0.4 水胶比(water to binder ratio)混凝土拌合物中的总用水量与胶凝材料总量的质量比。2.0.5 最低强度等级(minimum strength

10、 grade )混凝土满足结构耐久性要求应具备的最低强度级别。2.0.6 电通量(passed electric charge )在60V直流恒电压作用下6h内通过混凝土的电量。2.0.7 氯离子在混凝土中的扩散系数(chloride diffusion coefficient of concrete )在外界电场作用下，混凝土孔隙水中氯离子从高浓度区向低浓度区扩散过程的参数。2.0.8 混凝土抗冻性等级 (resistance grade to freeze-thaw of concrete )混凝土试件在快冻法试验条件下所能承受的冻融循环次数。2.0.9 气泡间隔系数(air-void s

11、pacing factor)硬化混凝土水泥浆体中相邻气泡边缘之间的平均距离。2.0.10 混凝土抗硫酸盐等级 (resistance grade to sulphate of concrete )混凝土试件在规定的试验条件下所能够经受的干湿循环次数。2.0.11 车冈筋的保护层最/J、厚度(minimum concrete cover to reinforcement )为防止钢筋锈蚀从混凝土表面到最外层钢筋最外缘所必需的混凝土最小厚度。2.0.12 腐蚀(deterioration)材料与周围的环境因素发生物理、化学或电化学反应而受到的渐进性损伤与破坏。对 钢材则称为锈蚀(corrosion

12、 ) o2.0.13 防腐蚀强化措施(additional protective measures )在采取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仍不足以保证结 构的耐久性时所需要进一步采取的其它强化措施。2.0.14 维修(repair, or restore通过修补、更换或加固，使损伤的结构或构件恢复到可接受的状态。3基本规定3.0.1铁路混凝土结构耐久性设计的主要内容包括：1结构及主要可更换部件的设计使用年限；2结构所处的环境类别及作用等级；3结构耐久性要求的混凝土 ；4结构耐久性要求的裂缝宽度计算限值以及影响混凝土开裂的施工要求；5结构耐久性要求的最小保护层厚度与结构构

13、造措施；6严重腐蚀环境条件下采取的防腐蚀强化措施；7与结构耐久性有关的跟踪检查与维修要求。条文说明明确了铁路混凝土结构耐久性设计的主要内容。混凝土结构耐久性设计是一 个系统工程，不仅包括环境、混凝土材料、裂缝控制、构造措施，还包括与裂缝控制有关 的施工要求、严重腐蚀环境下混凝土防腐蚀强化措施以及服役铁路混凝土结构检测维修技 术。3.0.2铁路混凝土结构的设计使用年限应根据工程的重要性按表3.0.2确定。表3. 0. 2混凝土结构设计使用年限11使用年限11级别1设计使用年限1适用范围设计111墩台、11不低于1100年1不日更换的铁路混凝结构:如桥梁的桩基、承台、梁，隧道，涵洞，路基支挡（承载

14、）结构等11（埋入等11不低于160年1可更换的铁路混凝卜结构：如轨道板，道岔板，轨枕式），道床板，底座板，路基防护结构，接触网支柱11小型构11不低于1130年1附属结构：如盖板，沟槽，人行道栏杆，排水设施等1件注:特殊铁路（特别重要铁路工程，专用线铁路等）混凝土结构的设计使用年限，可根据工程的 重要性，结合实际情况另行确定。条文说明以往铁路工程设计规范对混凝土结构没有明确的设计使用年限要求。混凝土结构耐久性设计规范对结构的设计使用年限分为两级：一级设计使用年限不低于100年，指城市快速路和主干道上的桥梁以及其他道路上的大型桥梁、随道，重要的市政设施等；二级设计使用年限不低于50年，指城市次

15、干道和一般道路上的中小型桥梁，一般市政设施。实际上，该规范中涉及到的使用年限是三级，即100年、50年和30年。欧共体的规范还规定了桥梁等主要土木工程结构物的设计使用年限为100年。美国规定桥梁的设计使用年限为不小于75 一 100年。表3.0.2中增加了适用范围示例，仅供设计或施工人员参考。对于特殊铁路工程的设计使用年限可以由设计人员和业主根据工程实际情况具体确定。 对于一些特别重要的铁路工程，其可修复性较差，在采取特殊的工程技术及其监测措施后， 其设计使用年限可以大于100年。对于一些厂区铁路、地方铁路等工程，基于经济性和实用性考虑，其设计使用年限可以不受3.0.2条的限制。3.0.3当铁

16、路混凝土结构耐久性设计采用本规范未涉及的新材料、新工艺和新方法时，应通 过试验论证。条文说明鼓励铁路工程采用新材料、新工艺和新方法。但要经过试验验证，尤其是验 证对结构耐久性的影响。4环境4.1 一般规定4.1.1铁路混凝土结构耐久性设计应对铁路沿线水质、土质、气候条件等进行勘察或调查， 确定环境的类别及作用等级。条文说明铁路工程条状结构与露天服役环境决定了铁路混凝土结构必然遭受气候、所 接触土质与水质的腐蚀，为确定混凝土结构作用环境等级，在设计前应按照铁路工程地 质勘察规范以及铁路工程土工试验规程对铁路工程沿途水质、土质进行取样分析， 并调研沿途城市或地区的历史气象资料，以便确定结构的环境类

17、别及作用等级。4.1.2当同一铁路混凝土结构处于多种环境共同作用时，混凝土结构的耐久性设计应根据每 种环境单独进行。对混凝土结构采取的耐久性技术措施应同时满足每种环境类别及作用等 级的要求。条文说明混凝土结构所处的侵蚀性环境往往不是单一的，提高混凝土抵杭各种典型侵 蚀环境（如化学侵蚀、冻融）作用所采取的技术措施也是不相同的，有时也可能是相互矛 盾的，进行耐久性设计时应分别加以考虑。如当结构物处于硫酸盐腐蚀和冻融破坏环境时， 进行混凝土配合比设计时应同时考虑采用杭硫酸盐硅酸盐水泥、掺加足量矿物掺和料和引 气剂等技术措施。不同类别环境叠加有可能会加重对混凝土的腐蚀，也有可能对混凝土的 腐蚀没有影响

18、。设计中遇到多重环境同时作用时，应通过试验论证。4.1.3当同一铁路混凝土结构的不同结构部位所处的环境类别及其作用等级不同时，不同结 构部位的耐久性设计应根据实际情况分别进行。条文说明同一个结构物的不同结构部位（如桥梁结构的基础、承台、墩台、预制梁等构件）所处的环境类别和作用等级不同时，其耐久性要求也应有所差别，甚至同一构件的 不同部位，如承台的下部与水接触部位和上部相对干燥部位，也会有不同的耐久性要求。 设计时应充分考虑到这种情况。4.2环境类别及作用等级4.2.1铁路混凝土结构所处的环境分为碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨蚀环境五类，不同类别环境的作用等级可按表4. 2.

19、 1-1、表4. 2. 1-2、表4. 2. 1-3,表4. 2. 1-4和表4. 2. 1-5所列环境条件特征进行划分。表 4. 2. 1-1碳化环境I1作用等级代号I环境条件特征I1T1|年平均相对湿度60%I1I长期在水下（不包含海水）或土中I1T2|年平均相对湿度妻 60%I1I露天条件I1T3|处于水位变动区处于干湿交替区注:当钢筋混凝土薄型结构（厚度小于150mm）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作用等级应按T3级考虑。表4. 2. 1-2氯盐环境作用等级代号I环境条件特征I1L1|海洋环境，长期在海水水下、土下I1I盐湖环境，长期在盐湖水下、土下I1I海洋

20、环境，高于平均水位 15m的海上大气区I1I海洋环境，离涨潮岸线100mJ300m的陆上近海区I1I水中氯离子浓度妻1 OOmg/L < 500mg/L，且有干湿交替I1I 土中氯离子浓度150mg/kg<750mg/kg，且有干湿交替I1L2|海洋环境，低于平均水位15m以内的海上大气区I1I海洋环境，离涨潮岸线100m以内的陆上近海区I1I水中氯离子浓度 >500mg/L<5000mg/L，且有干湿交替I1I 土中氯离子浓度 >750mg/kg<7500mg/kg，且有干湿交替I1L3|海洋环境，海水潮汐区或浪溅区I1I水中氯离子浓度>5000mg

21、/L，且有干湿交替I1I 土中氯离子浓度>7500mg/kg，且有干湿交替I1注：1氯离子浓度的测定方法应符合本规范附录A的规定。2处于炎热地区的潮汐区或浪溅区的混凝土构件，除本规范耐久性规定外，尚应考 虑防腐蚀措施。炎热地区指年平均气温高于20 0C的地区。表4. 2. 1-3化学侵蚀环境化学侵蚀类型作用等级代号氯盐环境下混凝土作用等级的分类依据主要是距离海洋的距离以及途径地区土中或地下水中所含氯离子情况，将氯盐环境分为四个等级。距离海洋的距离划分依据主要参考混凝土结构耐久性设计规范，土中或地下水中氯离子含量等级的划分主要参考岩土工程勘 察规范。在氯盐锈蚀为主的环境条件下，钢筋锈蚀速度

22、与混凝土表面氯离子的浓度、温湿 度的变化、空气中 OZ供给的难易程度有关，在海水作用的潮汐区和浪溅区、盐湖地区或海 边滩涂区露出地表的毛细吸附区，钢筋锈蚀的发展速度最快，需要特别防护。另外南方炎 热地区温度高，氯离子扩散系数增大，钢筋锈蚀加剧，所以炎热气候作为加剧钢筋锈蚀的 因素考虑。长期处于海水下的混凝土，由于钢筋脱钝所需的氯离子浓度值在饱水条件下得 到提高，同时缺乏 O:的有效供给，所以相对来说钢筋锈蚀的速度反而不大。铁路工程跨度大、分布范围广，途径地质条件复杂，混凝土结构会面临化学物质的腐蚀， 本规范所涉及到的腐蚀化学物质有硫酸盐、碳酸盐、酸和镁盐等。本规范关于硫酸盐侵蚀 等级的划分，主

23、要参考挪威欧盟标准（NS-EN206 ）。我国西北、西南和沿海地区的铁路工程常常面临化学侵蚀环境的作用，化学侵蚀尤以硫酸盐化学侵蚀环境比较多见。但是，就 破坏的严重程度来看，盐类结晶破坏更加突出，多发生在露出地表的毛细吸附区和随道的 衬砌部位，破坏很明显，所以格外引人注意。关于海水环境对混凝土的影响，主要考虑其 中氯离子对钢筋锈蚀的促进作用。至于海水中硫酸根离子的化学作用，虽然硫酸根离子浓 度已达到了中度侵蚀的 2500mg/L左右，但由于同时存在氯离子对硫酸盐侵蚀的缓减作用， 有些规范将海水硫酸盐侵蚀程度降为轻度硫酸盐侵蚀。在挪威，天然海水中硫酸盐被认为 对混凝土没有侵蚀性。本规范中主要考虑

24、环境土中硫酸根离子以及环境水中的硫酸根离子。在磨蚀破坏为主的环境条件下，混凝土结构物遭受磨蚀的程度主要与风或水中夹杂物的数量以及风速、水流速度有关。夹杂物越多，速度越快，磨蚀就越严重。我国是一个河流 含砂量较多的国家，在众多河流中，年输砂量超过1000万吨的河流就有60多条，其他河流也存在不同程度的河砂运输现象。在流水及夹杂物的作用下，由于摩擦、切削、冲击等 作用，桥梁墩台因磨蚀破坏是不可避免的；气蚀是高速水流方向和速度发生急剧变化时造成仅靠速度变化处下游表面产生很大压力降，形成水气空穴，在混凝土表面产生一个局部 的高能量冲击。另外，大风所夹带的夹杂物，对涵洞、桥梁也有不同程度的磨蚀，这种情

25、况尤其容易发生在我国西北地区。根据铁路工程实际情况与经验，将磨蚀环境分为3级。删除了原规范中磨蚀环境下的严重腐蚀等级。4.2.2环境作用等级为 L3, H3, H4, D3, D4级的环境为严重腐蚀环境。条文说明本规范中将 L3, H3, H4, D3, D4级环境定义为严重腐蚀环境，冻融破坏 环境、氯盐环境和化学侵蚀环境下有严重腐蚀环境。5混凝土5.1 一般规定5.1.1混凝土原材料品质应满足附录B的要求。5.1.2混凝土的氯离子总含量应符合表5.1.2的要求。表5.1.2混凝土的氯离子总含量（%）项目I钢筋混凝土I预应力钢筋混凝土I111氯离子含量（以胶凝材料总量计）I毛0.10 I毛0.

26、06I1注:1混凝土中氯离子总含量系指水泥、矿物掺和料、粗骨料、细骨料、水、外加剂等所 含氯离子含量之和。2混凝土中各原材料中氯离子的测定方法应符合本规范附录A的要求。条文说明混凝土中氯离子含量是指混凝土中各种原材料带进混凝土的氯离子总含量。 当氯离子含量在钢筋周围达到某一临界值时，钢筋的钝化膜开始破坏，丧失对钢筋的保护 作用，钢筋开始锈蚀。在氯盐环境下，环境中的氯离子还会不断地渗入到混凝土内部，聚 集到钢筋表面，混凝土原材料中的氯离子含量应尽可能地小；对于预应力混凝土结构，由于预应力筋对氯盐腐蚀非常敏感，更容易发生腐蚀，应该更严格控制混凝土中氯离子含量。 为保证混凝土的耐久性，本规范对钢筋混

27、凝土和预应力混凝土的氯离子含量限值分别提出 要求。关于引起钢筋锈蚀的氯离子临界值尚未有明确的量值，较为统一的认识占胶凝材料质量的0. 35%-1%。也有规范是用每方混凝土中氯离子含量来限制，如日本土木学会编写的混凝土标准规范规定，一般钢筋混凝土和后张预应力混凝土，混凝土中氯离子总量小于 0. 6kg/m3;对于耐久性要求特别高的钢筋混凝土和后张预应力混凝土，在可能发生盐害和 电腐蚀的场合以及采用先张预应力混凝土的场合，混凝土中氯离子总量应小于0. 3kg/m3o日本预拌混凝土(J工S 5308 )中规定，混凝土的氯化物含量，在却货地点，氯离子含量 必须小于0. 3kg/m3;但在得到购货者同意

28、时，可在 0. 6kg/m3以下。美国固定式离岸混凝 土结构设计与施工指南(ACI 357)规定:混凝土拌合物中可溶性氯离子总含量不得超过 胶凝材料质量的0. 1(钢筋混凝土)和0. 06%(预应力混凝土)。本规范对氯离子控制指标 与AC工一致。5.1.3混凝土的碱含量应满足表 5.1.3的要求。条文说明采用活性骨料进行混凝土生产时，必须采取技术措施降低碱一骨料反应发生的风险。措施之一是严格控制混凝土的总碱含量，措施之二是掺加矿物掺和料。对于活性 较大(砂浆棒膨胀率在 0. 10 一 0. 30%)的骨料，可通过控制混凝土总碱含量和掺加矿物掺 和料两种措施降低风险；对于活性很大(砂浆棒膨胀率在

29、 0. 30%以上)的骨料，原则上建 议更换骨料。关于混凝土的碱含量限值问题，铁路混凝土与砌体工程施工规范)(TB10210-2001 )对不同混凝土提出如说明表5. 1.3-1的规定。由于将铁路工程结构类别的划分为一般、重要、特殊的依据并不十分清楚，实际操作 过程中，有关人员根据上表对混凝土的碱含量进行控制时常常出现模棱两可的情况。鉴于 铁路混凝土与砌体工程施工规范)(TB10210-2001)所指重要工程是指桥梁、随道、涵洞、预制构件等混凝土结构或制品，类似于本规范规定的设计使用年限为100年的混凝土结构，一般工程是指普通的混凝土结构，类似于本规范规定的设计使用年限为30年的混凝土结构，因

30、此，本规范参照上表的规定，提出混凝土中最大碱含量。5.1.4混凝土的三氧化硫最大含量不应超过胶凝材料总量的4%0条文说明混凝土中过量的硫酸根离子，在氯酸三钙(C3A )剩余以及有水存在的情况下，会发生反应，延迟生成钙矶石，由于钙矶石在形成过程中，体积膨胀，导致硬化混凝土开 裂，这一反应也被称为内部硫酸盐腐蚀。混凝土早期蒸养过度能阻止钙矶石生成或使其重 新分解。防止钙矶石延迟生成的主要途径是降低养护温度，限制水泥中硫酸盐和 C3A含量,混凝土在使用阶段避免与水接触。本规范将混凝土中S03含量限制在胶凝材料的 4%以下。5.1.5混凝土的配合比应同时满足与耐久性要求的水胶比、胶凝材料用量、含气量以

31、及掺和 料种类及掺量限值要求。条文说明混凝土配合比参数规定了影响混凝土耐久性关健技术参数限值。除了水胶 比、胶凝材料用量外，本次修改中增加了含气量与掺和料种类及用量。5.1.6混凝土的抗压强度除应符合铁路工程有关专业标准规定的承载要求强度等级外，还应 满足耐久性要求。条文说明强调混凝土结构的强度设计应满足耐久性与承载力的双重要求。5. 2配合比参数5.2.1 C30等级及以下混凝土，胶凝材料总量不宜大于400kg/m3; C35C45混凝土，不宜大于450kg/m3; C50等级及以上混凝土，其胶凝材料总量不宜大于SOOkg/m3 0条文说明水泥是混凝土中必要的胶凝组分，但当水泥用量过大，不仅

32、会增加混凝土的 开裂趋势，还会造成混凝土的泛浆分层，对混凝土耐久性反而不牙J,且会增加混凝土的成本。胶凝材料用量主要满足混凝土的胶凝性能与工作性能，在此前提下，应尽可能降低混 凝土中单方胶凝材料的用量。5.2.2不同环境作用下混凝土中矿物掺和料用量可按表5.2.2选择。条文说明配合比设计是确保混凝土耐久性最关健的环节，水胶比与最小胶凝材料用量限值是保证混凝土耐久性所需要的杭渗性与力学性能的重要技术参数。由于混凝土拌合时 的用水量在其浇注成型后被水化结合的很少，大量游离水随后成为混凝土的薄弱环节，给混凝土的开裂敏感性和耐久性带来不牙J影响。近年来，从机理到工程应用都可以证实，控制混凝土拌合物最大

33、用水量可以有效地改善其各项性能。因此，混凝土单方用水量是影响 混凝土的耐久性关健因素。碳化环境：混凝土碳化，一方面与 CO:在混凝土中的扩散速度密切相关，其取决于混 凝土的孔隙率和孔隙结构，即取决于混凝土的水胶比；另一方面还与混凝土吸收 CO:的能力有关，这主要取决于混凝土内Ca(OH):的储备，而混凝土中 Ca(OH):的数量由胶材中 Ca0含量决定。碳化环境下，当采用能够减水的掺和料配制混凝土时，这种混凝土也具有较强 的杭碳化能力，但对于水胶比较大的混凝土，不宜使用大掺量矿物掺和料混凝土。氯盐环境：海工工程实践表明，低水胶比的掺和料混凝土与大掺量掺和料混凝土比相 同水胶比的硅酸盐水泥具有更

34、高的杭氯盐侵蚀性能，因此，氯盐环境下，不宜单独使用硅 酸盐水泥作为胶凝材料，宜采用大掺量掺和料混凝土。为了提高混凝土的早期强度和密实 度，可掺加适量硅灰。除与冻融破坏环境藕合外，掺和料的掺量宜在40%以上。大掺量掺和料混凝土应配合良好的养护和保护措施。化学侵蚀环境：提高混凝土耐硫酸盐化学侵蚀的主要技术措施有三条：第一是选择耐硫酸盐性能良好的水泥，主要是水泥熟料矿物中 CAA的含量尽量少，如高杭硫水泥 C认含量邓，中杭硫水泥 C3A含量邻;对于不同杭硫酸盐水泥也应选择C3A含量低的品种。第二是掺加矿物掺和料，一般掺量不得少于25%,掺量增加，耐蚀性能提高。第三是通过掺加减水剂，降低混凝土的单方用

35、水量，提高混凝土杭渗性和强度。也有研究表明，引气 能有效抑制和减缓混凝土在硫酸盐化学侵蚀和硫酸盐结晶引气的膨胀，即显著降低硫酸盐 结晶造成的混凝土杭折强度及表面剥蚀。在硫酸盐较为富集的情况下，石灰石与硫酸盐在 较低的温度下易产生碳硫硅钙石破坏，化学侵蚀环境下，不得使用石灰石作为掺和料。冻融破坏环境：多年来的工程实践表明，提高混凝土杭冻性的技术途径有两方面，其 一是提高混凝土的密实度或强度；其二是适当引气。引气混凝土具有较高杭冻性的事实已 被证实。但也有实践证明高强混凝土用于严重冻融环境即使不引气也没有发生破坏。考虑 到引气不仅能够提高混凝土的杭冻性，而且能够改善混凝土的工作性能，另外，高强混凝

36、 土粘度大、施工困难，在冻融环境下，依然建议采用引气混凝土。气泡直径与气泡稳定性 是评价引气剂的主要因素，本规范提出了不同含气量所对应的气泡间隔系数就是为了控制 引气剂的质量，从而确保混凝土中所引入的气泡微细、均匀、稳定。影响混凝土含气量的 因素较多，混凝土的振动方式、振动频率等，为了与实际情况较为接近，并验证引气效果 的稳定性，特规定测试含气量前，应将混凝土在振动台上进行振动10-20S。混凝土最大水胶比与最小胶凝材料用量的规定对依靠混凝土强度来提高混凝土杭冻性具有重要作用。对 于严重冻融环境下，不宜采用素混凝土。磨蚀环境：混凝土的杭磨蚀性能主要取决于混凝土的强度、骨料的强度、硬度和韧性，

37、这就对磨蚀环境下混凝土的原材料提出了特殊的要求，尤其是骨料和胶凝材料方面，宜选 择适量硅灰作为掺和料，参照 ACI201.2R-08、欧洲标准和水工混凝土相关标准对磨蚀环境 下，原材料特殊要求、掺和料最大掺量限值以及水胶比、最低强度等级和胶凝材料用量应 予以规定。ACI 201.28-08建议混凝土采用较低的水胶比 (-J -于0.45 ),以便改善表面砂浆 的强度和耐磨性，相当于 100年M2的作用环境等级。水工建筑物杭冲磨防空蚀混凝土技 术规范DL/T5207-2005中提出杭磨蚀混凝土水胶比应小于0.4,掺有硅粉的杭磨蚀混凝土，应同时补偿早期收缩的膨胀剂或减缩剂。本规范对混凝土最大水胶比

38、和最低胶凝材料用量的要求基本上与国外的一些规范、混凝土结构耐久性设计与施工指南的规定相同，唯一不同的是，将低强度等级为C25的混凝土最低胶凝材料用量由240kg/m3修改为260 kg/m3。含气量的限值主要参考混凝土结构耐久性设计规范，掺和料的种类及掺量主要参考美国混凝土结构设计规范（ACI 318 ）与混凝土结构耐久性设计规范。预应力混凝土中粉煤灰的掺量一般不宜大于30 % 05.3.2氯盐和化学侵蚀环境下，当采用大掺量矿物掺和料混凝土时，混凝土的强度等级可以比表 5.3.1降低一个等级（C SMPa），但不得低于C30。冻融破坏环境下，当采用引气混凝土时，混凝土 的强度等级可以比表 5.

39、3.1降低一个等级（C SMPa），但不得低于 C30o条文说明掺和料能够物理固结与化学固化腐蚀离子（如硫酸根离子、氯离子等），且掺和量的掺入能够细化孔结构，在严重硫酸盐和氯盐腐蚀环境下，当采用大掺量掺和料混 凝土时，其强度等级可以降低一个等级。适当引气是提高混凝土杭冻性有牙）的技术措施，随着含气量的增加，混凝土的强度呈现不同程度地降低。当采用引气混凝土时，虽然其强 度等级可以降低一个等级，同样能够保证混凝土的杭冻性。条文说明如何正确确定混凝土的耐久性指标是混凝土结构耐久性设计的重要内容。根 据环境对混凝土的侵蚀作用机理的不同，现阶段混凝土在不同环境条件下的耐久性仍然采 用不同的耐久性评价指标

40、表示，并采用相应的快速试验方法进行试验评定。大量试验表明， 影响混凝土碳化性能的主要因素是混凝土的水胶比、胶凝材料用量及种类等，反映在硬化 混凝土中，混凝土的强度与混凝土的碳化性能具有良好的相关性。在胶凝材料固定的情况 下，水胶比越大，混凝土杭碳化性能越差；水胶比一定的情况下，随着胶凝材料用量的增加，混凝土杭碳化性能有所越高。胶凝材料中随着粉煤灰或矿渣的加入，混凝土的杭碳化 性能降低。限制混凝土中水胶比、胶凝材料用量及其掺和料种类可以有效控制混凝土的杭 碳化性能。当混凝土杭压强度大于SOMPa时，可以不考虑碳化对混凝土耐久性的影响。在化学侵蚀环境条件下，混凝土的耐侵蚀性能取决于胶凝材料的耐化学

41、腐蚀性能以及混凝土 的密实性能。化学侵蚀环境所指环境较为复杂，不同化学腐蚀介质对混凝土的腐蚀机理不同， 相应地，胶凝材料的耐侵蚀性能试验及评价方法亦应不同。当侵蚀介质为硫酸盐时， 可以采用降低水胶比、添加矿物掺和料以及采用杭蚀系数高的胶凝材料来提高混凝土的杭硫酸盐侵蚀性能。当侵蚀介质为镁盐、酸雨等其他化学物质时，混凝土的耐久性应通过试 验验证。目前，除了水泥耐硫酸盐腐蚀性能可用杭蚀系数表示和评价外，国内外还没有一 个统一的方法可用来评价胶凝材料耐不同化学介质腐蚀的能力。因此，本规范只是提出了 硫酸盐侵蚀环境条件下胶凝材料的杭蚀系数按GB2420检验应大于0. 8的规定（因杭蚀系数是针对水泥或胶

42、凝材料而言的 ）。条文说明混凝土的密实性是其抵杭环境中水、气以及溶解于水中的C1-, S叮一等有害物质侵入混凝土的第一道防线，并直接影响了混凝土的杭渗、杭碳化、杭钢筋锈蚀、杭硫酸盐腐蚀甚至杭冻等耐久性能。传统上，人们采用混凝土杭 高压水渗透的能力一一杭渗标号来表示混凝土的密实性能。然而实践证明，杭渗标号比较适合于判定低强度等级混凝土的密实性，而对强度等级超过C30的混凝土，杭渗等级几乎都能达到P20及以上的水平，单靠杭渗标号已难以表征高性能混凝土的密实性能。从上世纪80年代开始，各国不断地研究各种新方法以评价混凝土抵杭外界各种有害离子侵蚀的能力，其中发展较快的方法是电 通量法和RCM氯离子扩散

43、系数法。本规范中将混凝土电通量作为评价混凝土杭渗性的一般 要求，参照ASTM C1202（说明表5. 4. 2）规定了不同使用年限、不同环境作用等级铁路混 凝土的电通量。条文说明混凝土的杭冻性可用多种指标表示，如标准试验条件下经反复冻融后混凝土试件的动弹性模量损失、质量损失、长度增加或体积膨胀等。国内外多数标准都采用动弹模损失或同时考虑质量损失来确定混凝土的杭冻级别，但所有这些指标都只能用 来作为杭冻性能的相对比较，而不能与实际工程在某种环境条件下的使用年限预测相联系。现在国内外比较通用的是以美国ASTM C666-86A标准试验方法为基础的快速冻融循环试验结果来对混凝土的杭冻性进行评定。这一标准将混凝土试件经 300次快速冻融循环后的动弹模损失(即与初始动弹模的比值)作为混凝土杭冻耐久性指数DF。北美地区的杭冻混凝土标准规定，有杭冻要求的混凝土，其DF值需大于或等于60 % o我国现行规范用杭冻等级或杭冻标号作为混凝土杭冻性能指标。冻融环境下除了杭冻等级之外，引入气泡间隔系数作为评价混凝土杭冻性的评价指标。在水工、公路等规范中， 定义快速冻融试验动弹模降到初