客运专线高性能混凝土配合比设计作业指导书

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1、客运专线铁路混凝土配合比设计作业指导书中铁某局联合体石太客运专线某标段项目经理部二OO五年十一月目录1 编制目的.32 适用范围.33 依据标准.34 原材料的选择与质量要求.44.1 水泥.44.2 细骨料54.3 粗骨料74.4 水94.5 外加剂104.6 掺和料115 混凝土配合比设计125.1 一般规定125.2 混凝土配合比设计步骤186 混凝土配合比选定试验286.1 试验前准备286.2 试样拌制286.3 拌合物稠度试验296.4 表观密度试验306.5 含气量试验316.6 凝结时间试验326.7 泌水率试验336.8 立方体抗压强度356.9 抗折强度366.10 劈裂抗

2、拉强度386.11 混凝土抗渗性能396.12 混凝土收缩值测定406.13 混凝土轴心抗压强度试验426.14 混凝土静力受压弹性模量436.15 混凝土抗裂性试验456.16 混凝土电通量快速测定方法467 相关记录47附录A 混凝土所处环境类别及作用等级49附录B 混凝土配合比设计计划51附录C 混凝土配合比选定试验记录551 编制目的混凝土工程在铁路桥涵、隧道等工程中都是一个极其重要的分项工程，使用的混凝土不仅涉及普通混凝土，泵送混凝土，而且涉及喷射混凝土、水下混凝土、预应力混凝土等专业要求较高的混凝土类型。随着混凝土的发展及人们对工程质量要求的越来越严，混凝土耐久性的质量要求与控制越

3、来越受到人们的关注，为了做好石太客运专线铁路工程混凝土的配合比设计，使配制的混凝土达到设计要求的结构安全、使用功能和耐久性能，满足设计使用年限内正常运营的需要，特编制客运专线混凝土配合比设计作业指导书。2 适用范围本作业指导书适用于石太铁路客运专线Z7标段内所有混凝土配合比的设计、试配、及验证性试验。3 依据标准 中华工程网3.1普通混凝土配合比设计规程JGJ55-20003.2铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准TB10424-20033.3铁路混凝土工程施工质量验收补充标准铁建设2005160号3.4铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定铁建设2005157号3.5客运专线高性能混凝土暂行技术条

4、件科技基2005101号3.6铁路混凝土与砌体工程施工规范TB10210-20013.7铁路混凝土工程施工技术指南TZ210-20053.8铁路桥涵工程施工质量验收标准TB10415-20033.9客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准铁建设2005160号3.10铁路桥涵施工规范TB10203-20023.11客运专线铁路桥涵工程施工技术指南TZ213-20053.12铁路隧道工程施工质量验收标准TB10417-20033.13客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准铁建设2005160号3.14铁路隧道施工规范TB10204-20023.15客运专线铁路隧道工程施工技术指南TZ214-2

5、0054 原材料的选择与质量要求4.1 水泥 水泥宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，水泥的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。4.1.2 水泥的质量应符合国家现行标准要求和铁路混凝土工程施工质量验收补充标准中对水泥的技术要求的规定。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB175-1999标准对水泥的技术要求品种技术指标 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥I型 II型 不溶物（%） 0.75 1.50 烧失量（%） 3.0 3.5 5.0氧化镁（%） 水泥中含量不宜超过5.0%。如水泥经压蒸安定性试验合格，允许放宽到6.0%。三氧

6、化硫（%） 3.5细度（%） 比表面积大于300m2/kg 80um方孔筛筛余不得超过10.0%。凝结时间 初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。 初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。安定性 用沸煮法检验必须碱（%） 碱含量按Na2O+0.65K2O计算值来表示。使用活性骨料时碱含量不大于0.60%或由供需双方商定。强度等级 42.5 42.5R 52.5 52.5R62.5 62.5R 32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5R抗折强度MPa 3d 3.5 4.0 4.0 5.0 5.0 5.5 2.5 3.5 3.5 4.0 4.0 5.028d 6.

7、5 6.5 7.0 7.0 8.0 8.0 5.5 5.5 6.5 6.5 7.0 7.0抗压强度MPa 3d 17.0 22.0 23.0 27.0 28.0 32.0 11.0 16.0 16.0 21.0 22.0 26.028d 42.5 42.5 52.5 52.5 62.5 62.5 32.5 32.5 42.5 42.5 52.5 52.5铁路混凝土工程施工质量验收补充标准中对水泥的技术要求的规定见下表：铁路混凝土对水泥的技术要求序号 项目 技术要求 备注1 比表面积 350m2/kg（对硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥） 按水泥比表面积测定方法（勃氏法）（GB/T8074）检验2 80

8、um方孔筛筛余 10.0%（对普通硅酸盐水泥） 按水泥细度检验方法（80um筛筛析法）（GB/T1345）检验3 游离氧化钙含量 1.0% 按水泥化学分析方法（GB/T176）检验4 碱含量 0.80% 5 熟料中的C3A含量 非氯盐环境下不应超过8%，氯盐环境下不应超过10% 按水泥化学分析方法（GB/T176）检验后计算求得6 氯离子含量 不宜大于0.10%（钢筋混凝土） 按水泥原料中氯的化学分析方法（JC/T420）检验0.06%（预应力混凝土） 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%。4.2 细骨料4

9、.2.1 细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂（在铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定、客运专线高性能混凝土暂行技术条件中规定为中粗砂），也可选用专门机组生产的人工砂，不宜使用山砂，不得使用海砂。4.2.2 细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足下表的规定。细骨料的累计筛余百分数（%）级配区筛孔尺寸 %；当骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%-0.20%时，混凝土的碱含量应满足下表的要求；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%-0.30%时，除了混凝土的碱含量满足下表规定外，混凝土中还应掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂，并经试验证明抑制有效。混凝土最大碱含

10、量（kg/m3）设计使用年限级别 一（100年） 二（60年） 三（30年环境条件 干燥环境 3.5 3.5 3.5潮湿环境 3.0 3.0 3.5含碱环境 * 3.0 3.0注：1、“*”号表示混凝土必须换用非碱活性骨料。2、混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺合料、外加剂及水的碱含量之和。其中，矿物掺合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，矿渣粉的可溶性碱量取矿渣粉总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2。3、干燥环境是指不直接与水接触、年平均空气相对湿度长期不大于75%的环境；潮湿环境是指长期处于水下或潮湿土中、干湿交替区、水位变化区及年平均相

11、对湿度大于75%的环境；含碱环境是指直接与高含盐碱地、海水、含碱工业废水或钠（钾）盐等接触的环境；干燥环境或潮湿环境与含碱环境交替变化时，均按含碱环境对待。4、处于含碱环境中设计使用寿命为30年、60年的混凝土结构，除了对混凝土的碱含量按上表的要求进行控制外，还应对混凝土表面作防水、防碱涂层处理，否则应换用非碱活性骨料。4.2.7 当采用专门机组生产的人工砂或混合砂配制混凝土时，人工砂及混合砂经亚甲蓝试验判定后，石粉含量应符合下表的规定，压碎指标值应小于25%。人工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 MB1.40 10.0 7.0 5.0MB1.40

12、 5.0 3.0 2.04.3 粗骨料4.3.1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，也可采用碎卵石，不宜采用砂岩碎石。4.3.2混凝土应采用二级或三级级配粗骨料。其松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%（用于干湿交替或冻融环境条件下的混凝土应小于1%）。4.3.3 粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的2/3（在严重腐蚀环境条件下不宜超过钢筋的混凝土保护层厚度的1/2），且不得超过钢筋最小间距的3/4。配制强度等级C50及以上预应力混凝土时，粗骨料最大公称粒径（圆孔筛）不应大于25mm。4.3.4 当粗骨料为

13、碎石时，碎石的强度可用岩石抗压强度表示，且岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5。施工过程中碎石的强度可用压碎指标值进行控制。碎卵石的强度应用压碎指标值表示。压碎指标应符合下表的规定。粗骨料的压碎指标（%）混凝土强度等级 C30 C30岩石种类 沉积岩（水成岩） 变质岩或深成的火成岩 火成岩 沉积岩（水成岩） 变质岩或深成的火成岩 火成岩碎石压碎指标 16 20 30 10 12 13碎卵石压碎指标 16 12注：沉积岩（水成岩）包括石灰岩、砂岩等，变质岩包括片麻岩、石英岩等，深成的火成岩包括花岗岩、正长岩、闪长岩和橄榄岩等，喷出的火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。.4.3.5 粗骨料的坚固

14、性用硫酸钠溶液循环浸泡法检验，试样经5次循环后，其重量损失率应符合下表的规定。粗骨料的坚固性指标结构类型 混凝土结构 预应力混凝土结构重量损失率（%） 8 54.3.6 粗骨料中的有海物质含量应符合下表的规定。粗骨料的有害物质含量（%） 强度等级项 目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氯离子含量（%） 0.02碎卵石中有机物含量（用比色法试验） 颜色不应深于标准色。如深于标准色，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95。中华工程网4.3

15、.7 粗骨料应采用岩相法检验其矿物组成。若粗骨料含有碱-硅酸反应活性矿物，其砂浆棒膨胀率应小于0.10%，当粗骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%-0.20%时，混凝土的碱含量应满足下表的要求；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%-0.30%时，除了混凝土的碱含量满足下表规定外，混凝土中还应掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂，并经试验证明抑制有效。不得使用具有碱-碳酸反应活性的骨料。混凝土最大碱含量（kg/m3）设计使用年限级别 一（100年） 二（60年） 三（30年环境条件 干燥环境 3.5 3.5 3.5潮湿环境 3.0 3.0 3.5含碱环境 * 3.0 3.04.4 水4.4

16、.1 拌和用水可采用饮用水。当采用其他来源的水时，水的品质应符合下表的要求。拌和用水的品质要求项目 预应力混凝土 钢筋混凝土 素混凝土PH值 4.5 4.5 4.5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（以SO42-计）（mg/L） 600 2000 2700碱含量（以当量Na2O计）（mg/L） 1500 1500 15004.4.2 用拌和用水与用蒸馏水（或符合国家标准的生活饮用水）进行水泥净浆试验所得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不得大于30min，其初凝与终凝时

17、间尚应符合有关水泥的国家标准的规定。4.4.3 用拌和用水配制的水泥砂浆或混凝土的28天抗压强度不得低于用蒸馏水（或符合国家标准的生活饮用水）拌制的对应砂浆或混凝土抗压强度的90%。4.4.4 拌和用水不得采用海水。当混凝土处于氯盐锈蚀环境时 ，拌和用水中Cl-含量不应大于200mg/L。对于使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土，拌和用水中Cl-含量不得超过350mg/L。4.5 外加剂4.5.1外加剂应采用减水率高、塌落度损失小、适量引气、质量稳定、能满足混凝土耐久性能的产品。当将不同功能的多种外加剂复合使用时，外加剂之间以及外加剂与水泥之间应有良好的适应性。宜选用多功能复合外加剂。在客运专

18、线高性能混凝土暂行技术条件中还规定，外加剂必须经铁道部鉴定或评审，并经铁道部产品质量监督检验中心检验合格。4.5.2 外加剂的性能应符合下表的规定。外加剂的匀质性应符合现行国家标准混凝土外加剂（GB8076）的规定外加剂的性能序号 项 目 指标 备注1 水泥净浆流动度（mm） 240 按混凝土外加剂匀质性试验方法（GB8077）检验2 硫酸钠含量（%） 10.0 3 Cl离子含量（%） 0.2 4 碱含量（Na2O+0.658K2O）（%） 10.0 5 减水率（%） 20 按混凝土外加剂（GB8076）检验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

19、落度保留值（用于泵送混凝土时）（mm） 30min 180 按混凝土泵送剂（JC473）检验60min 150 8 常压沁水率比（%） 20 按混凝土外加剂（GB8076）检验9 压力沁水率比（用于泵送混凝土时）（%） 90 按混凝土泵送剂（JC473）检验10 抗压强度比（%） 3d 130 按混凝土外加剂（GB8076）检验7d 125 28d 120 11 对钢筋锈蚀作用 无锈蚀 12 收缩率比（%） 135 13 相对耐久性指标（%，200次） 80 4.6 掺和料4.6.1 矿物掺和料应选用品质稳定的产品，其品种宜为粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰。不同矿物掺和料的掺量应根据混凝土的施工环境

20、条件特点、拌和物性能、力学性能以及耐久性要求通过试验确定。4.6.2 矿物掺和料的技术要求应符合下列表中规定。粉煤灰的技术要求序号 项目 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离子含量（%） 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（%） 105 100 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） 按用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/

21、T1596）检验6 SO3含量（%） 3 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） 注：因条件所限当烧失量指标达不到表中要求时，在其他指标符合表中要求的情况下，经试验证明能满足混凝土耐久性要求时，烧失量指标可适当放宽，但用于C50以下混凝土时不得大于8%，用于C50及以上混凝土时不得大于5%。磨细矿渣粉的技术要求序号 项目 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 3 烧失量（%） 3 4 Cl离子含量（%） 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

22、比表面积（m2/kg） 350500 按水泥比表面积测定方法（勃氏法）（GB/T8074）检验6 需水量比（%） 100 按高强高性能混凝土用矿物外加剂（GB/T18736）检验7 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8 活性指数（%）（28d） 95 硅灰的技术要求序号 项 目 技术要求 备 注1 烧失量（%） 6 按水泥化学分析方法（GB/T176）检验2 Cl离子含量（%） 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 SiO2含量（%） 85 按高强高性能混凝土用矿物外加剂（GB/T18736）检验4 比表面积（

23、m2/kg） 18000 5 需水量比（%） 125 6 含水率（%） 3.0 按水泥化学分析方法（GB/T176）检验7 活性指数（%）（28d） 85 按高强高性能混凝土用矿物外加剂（GB/T18736）检验5 配合比设计5.1 一般规定5 .1.1 混凝土工程应采用质量密度为2200-2550kg/m3的混凝土。5.1.2 混凝土应根据强度等级、耐久性等设计要求和原材料品质以及施工工艺、可能的环境条件变化等进行配合比设计。当设计对混凝土的耐久性指标无具体要求时，应按铁路混凝土工程施工质量验收补充标准附录G的规定确定。混凝土配合比应通过计算、试配、试件检测后经调整确定。配制成的混凝土应能满

24、足设计强度等级、耐久性指标和施工工艺等要求。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。5.1.3 混凝土中的碱含量应符合设计要求。设计无具体要求的，当骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%-0.20%时，混凝土的碱含量应满足下表的要求；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%-0.30%时，除了混凝土的碱含量满足下表规定外，混凝土中还应掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂，并经试验证明抑制有效。试验方法可采用铁路混凝土工程施工质量验收补充标准附录J规定的方法一或方法二。混凝土最大碱含量（kg/m3）设计使用

25、年限级别 一（100年） 二（60年） 三（30年环境条件 干燥环境 3.5 3.5 3.5潮湿环境 3.0 3.0 3.5含碱环境 * 3.0 3.0注：1、“*”号表示混凝土必须换用非碱活性骨料。2、混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺合料、外加剂及水的碱含量之和。其中，矿物掺合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，矿渣粉的可溶性碱量取矿渣粉总碱量的1/2，硅灰的可溶性碱量取硅灰总碱量的1/2。3、干燥环境是指不直接与水接触、年平均空气相对湿度长期不大于75%的环境；潮湿环境是指长期处于水下或潮湿土中、干湿交替区、水位变化区及年平均相对湿度大于75%的环境；

26、含碱环境是指直接与高含盐碱地、海水、含碱工业废水或钠（钾）盐等接触的环境；干燥环境或潮湿环境与含碱环境交替变化时，均按含碱环境对待。4、处于含碱环境中设计使用寿命为30年、60年的混凝土结构，除了对混凝土的碱含量按上表的要求进行控制外，还应对混凝土表面作防水、防碱涂层处理，否则应换用非碱活性骨料。5.1.4 钢筋混凝土中由水泥、矿物掺和料、骨料、外加剂和拌和用水等引入的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.10%，预应力混凝土结构的氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。5.1.5 混凝土的最大水胶比和单方混凝土胶凝材料的最低用量应满足设计要求。当设计无具体要求时，应符合下列表中的规定。

27、钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg/m3）环境类别 环境作用等级 设计使用年限级别一（100年） 二（60年） 三（30年）最大水胶比 最小胶凝材料用量 最大水胶比 最小胶凝材料用量 最大水胶比 最小胶凝材料用量碳化环境 T1 0.55 280 0.60 260 0.65 260T2 0.50 300 0.55 280 0.60 260T3 0.45 320 0.50 300 0.50 300氯盐环境 L1 0.45 320 0.50 300 0.50 300L2 0.40 340 0.45 320 0.45 320L3 0.36 360 0.40 340 0.4

28、0 340化学侵蚀环境 H1 0.50 300 0.55 280 0.60 260H2 0.45 320 0.50 300 0.50 300H3 0.40 340 0.45 320 0.45 320H4 0.36 360 0.40 340 0.40 340 钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量(kg/m3)续表环境类别 环境作用等级 设计使用年限级别一（100年） 二（60年） 三（30年）最大水胶比 最小胶凝材料用量 最大水胶比 最小胶凝材料用量 最大水胶比 最小胶凝材料用量冻融环境 D1 0.50 300 0.55 280 0.60 260D2 0.45 320 0.

29、50 300 0.50 300D3 0.40 340 0.45 320 0.45 320D4 0.36 360 0.40 340 0.40 340磨蚀环境 M1 0.50 300 0.55 280 0.60 260M2 0.45 320 0.50 300 0.50 300M3 0.40 340 0.45 320 0.45 320素混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量（kg/m3）环境类别 环境作用等级 设计使用年限级别一（100年） 二（60年） 三（30年）最大水胶比 最小胶凝材料用量 最大水胶比 最小胶凝材料用量 最大水胶比 最小胶凝材料用量碳化环境 T1、T2、T3 0.60 280 0

30、.65 260 0.65 260氯盐环境 L1、L2、L3 0.60 280 0.65 260 0.65 260化学侵蚀环境 H1 0.50 300 0.55 280 0.60 260H2 * * 0.50 300 0.50 300H3 * * * * * *H4 * * * * * *冻融环境 D1 0.50 300 0.55 280 0.60 260D2 * * 0.50 300 0.50 300D3 * * * * * *D4 * * * * * *磨蚀环境 M1 0.55 280 0.60 260 0.65 260M2 0.50 300 0.55 280 0.60 260M3 * *

31、0.50 300 0.50 300注：“*”表示不宜采用素混凝土结构。5.1.6 当化学侵蚀介质为硫酸盐时，混凝土的胶凝材料还应符合下表的规定。胶凝材料的抗蚀系数应按铁路混凝土工程施工质量验收补充标准附录K规定的方法试验，不得小于0.8。硫酸盐侵蚀环境下混凝土胶凝材料的要求环境作用等级 水泥品种 水泥熟料中的C3A含量（%） 粉煤灰或磨细矿渣粉的掺量（%） 最小胶凝材料用量（kg/m3）H1 普通硅酸盐水泥 8 20 300中抗硫酸盐硅酸盐水泥 5 - 300H2 普通硅酸盐水泥 8 25 330中抗硫酸盐硅酸盐水泥 5 20 300高抗硫酸盐硅酸盐水泥 3 - 300H3、H4 普通硅酸盐水

32、泥 6 30 360中抗硫酸盐硅酸盐水泥 5 25 360高抗硫酸盐硅酸盐水泥 3 20 3605.1.7 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定要求：C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400kg/m3，C35-C40混凝土不宜高于450 kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500 kg/m3。混凝土中宜适量掺加符合技术要求的粉煤灰、矿渣粉或硅灰等矿物掺和料。不同矿物掺和料的掺量应根据混凝土的施工环境条件特点、拌和物性能、力学性能以及耐久性要求通过试验确定。一般情况下，矿物掺和料掺量不宜小于胶凝材料总量的20%。当混凝土中粉煤灰掺量大于30%时，混凝土的水胶比不宜大于0.45。预应力混凝土以

33、及处于冻融环境中的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30%。5.1.8 混凝土拌和物的入模含气量应满足设计要求。当设计无具体要求时，含气量应按下表控制。混凝土含气量环境条件 混凝土无抗冻要求 混凝土有抗冻要求D1 D2、D3 D4含气量（%） 2.0 4.0 5.0 5.5客运专线高性能混凝土暂行技术条件规定，对有抗冻要求的混凝土的含气量应根据抗冻等级的要求经试验确定。5.1.9 混凝土的强度等级必须符合设计要求。预应力混凝土、喷射混凝土、蒸汽养护混凝土的抗压强度标准条件养护试件的试验龄期为28d，其他混凝土抗压强度标准条件养护试件的试验龄期为56d。5.1.10 当设计对混凝土的弹性模量、抗渗等级

34、有要求时，其弹性模量、抗渗等级应符合设计要求。5.1.11 普通混凝土结构表面的非受力裂缝宽度不得大于0.20mm，预应力混凝土结构表面不得出现裂缝。5.1.12 混凝土的耐久性指标（1）混凝土的耐久性一般包括混凝土的抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱-骨料反应性等，混凝土耐久性指标应根据结构的设计使用年限、所处的环境类别及作用等级等确定。（2）混凝土耐久性的一般要求a 混凝土的电通量应满足下表的规定。混凝土的电通量设计使用年限级别 一（100年） 二（60年）、三（30年）56d电通量（C） C30 2000 2500C30-C45 1500 2000C50 1000 1500b

35、混凝土的抗裂性应通过对比试验。c 钢筋的混凝土保护层厚度除遵守现行铁路工程有关专业标准的规定外，还应符合以下规定：离混凝土表面最近的普通钢筋（主筋、箍筋和分布筋）的混凝土保护层厚度C（钢筋外缘至混凝土表面的距离）应不小于下表规定的最小厚度Cmin与混凝土保护层厚度施工允许偏差负值之和。普通钢筋的混凝土保护层最小厚度Cmin（mm）结构类别 设计使用年限 碳化环境 氯盐环境 磨蚀环境 冻融破坏环境 化学侵蚀环境T1 T2 T3 L1 L2 L3 M1 M2 M3 D1 D2 D3 D4 H1 H2 H3 H4桥梁涵洞 100年 35 35 45 45 50 60 35 40 45 35 45 5

36、0 60 35 45 50 60隧道衬砌 100年 35 35 40 40 45 55 - - - 35 40 45 55 30 40 45 55路基支挡 60年 20 20 30 30 40 50 25 25 35 25 30 40 50 25 30 40 50100年 30 30 40 40 45 55 30 35 40 30 40 45 55 30 40 45 55d 混凝土的抗碱-骨料反应性能符合下列规定。骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率或碱-碳酸盐反应岩石柱膨胀率应小于0.10%，当骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%-0.20%时，混凝土的碱含量应满足铁路混凝土工程施工质量验收

37、补充标准的要求；当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%-0.30%时，除了混凝土的碱含量满足规定外，混凝土中还应掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂，并经试验证明抑制有效。（3） 对于氯盐环境下的钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土结构，混凝土的耐久性除满足第二条的规定外，还应满足下表的规定。氯盐环境下混凝土的电通量设计使用年限级别 一（100年） 二（60年）、三（30年）环境作用等级 L1 L2、L3 L1 L2、L356d电通量（C） 1000 800 1500 1000（4） 对于化学侵蚀环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性除满足第二条的规定外，还应满足下表的规定。化学侵蚀环境下混凝土的电通量设计

38、使用年限级别 一（100年） 二（60年）、三（30年）环境作用等级 H1、H2 H3、H4 H1、H2 H3、H456d电通量（C） 1200 1000 1500 1000（5） 对于冻融破坏环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性除满足第二条的规定外，还应满足下表的规定。冻融破坏环境下混凝土的抗冻性设计使用年限级别 一（100年） 二（60年） 三（30年）环境作用等级 D1、D2、D3、D4 D1、D2、D3、D4 D1、D2、D3、D4抗冻等级（56d） F300 F250 F200（6） 对于磨蚀环境下的混凝土结构，混凝土的耐久性除满足第二条的规定外，混凝土的耐磨性事先应通过对比试验。（7

39、） 处于严重腐蚀环境下的混凝土结构，应根据铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定第8章的规定采取必要的附加防腐蚀措施。5.2 混凝土配合比设计步骤5.2.1 根据设计要求、相关验收标准、施工规范等要求，结合混凝土所处环境、使用部位、构件状况、施工方式、当地原材料状况，编制混凝土配合比设计计划，填写混凝土所处环境调查表、混凝土基本情况及施工情况调查表、混凝土技术指标选定表、混凝土原材料选定表（见附录B：混凝土配合比设计计划）。确定混凝土技术指标。选择拟用材料种类。核对供应商提供的水泥熟料的化学成分和矿物组成、混合材种类和数量等资料，初步选定混凝土的水泥、矿物掺合料、骨料、外加剂、拌和水的品种以及水胶比

40、、胶凝材料总用量，矿物掺合料和外加剂的掺量。当设计无明确要求时，按5.1条规定选定。5.2.2 参照普通混凝土配合比设计规程JGJ55的规定计算单方混凝土中各种原材料组分用量，并核算配合比的水胶比、胶凝材料总量、总碱含量和氯离子含量是否满足5.1条的要求。否则应从新选择原材料或调整计算的配合比，直至满足要求为止。5.2.2.1 混凝土试配强度为使所配制的混凝土具有必要的强度保证率，混凝土的配制强度必须大于其强度等级值，配制强度一般按下式计算：fcu，0=k（fcu，k+t）式中：fcu，0-混凝土配制强度（MPa）；k-混凝土含气量影响系数，对含气量在3%-6%的混凝土，可取1.09-1.33

41、；fcu，k-混凝土设计强度等级（MPa）；t-为达到一定保证率所需的标准离差倍数，当保证率为85%时取1，当保证率为95%时取1.645；-标准离差（MPa），也称为均方差、根方差，取决于混凝土生产过程中的质量管理水平，应由施工单位根据自己的强度等级、设备、工艺、材料、配合比等方面基本相同的历史资料（不少于25组），按下式计算：=（fcu，i2-nfcu2）/（n-1）1/2式中：fcu，I-第I组混凝土试件强度代表值（MPa）fcu-统计周期内混凝土试件强度平均值（MPa）n-统计周期内混凝土试件总组数标准离差的下限值，对C20-C25级混凝土取2.5MPa，对C30及C30级以上的混凝土

42、取3.0MPa。如果计算结果低于下限值，则取下限值作为计算混凝土配制强度的标准差。当施工单位为历史统计资料时，强度标准差按现行国家标准混凝土结构工程施工质量验收规范的规定取用。凭经验时，可根据要求的强度等级按下列规定取用：当强度等级小于等于C15时，标准差取4MPa，强度等级为C20-C35时，标准差取5MPa，强度等级大于等于C40时，取6MPa。5.2.2.2 水灰比根据混凝土试配强度按下式计算水灰比：W/C=（aafce）/（fcu0+aaabfce）式中：W/C-水灰比或水胶比；fcu0-配制强度（MPa）；aa，ab-回归系数，按所用材料回归分析，当无实际资料时，JGJ55-2000

43、规定可按下表采用。aa，ab回归系数;石子品种系 数 碎石 卵石aa 0.46 0.48ab 0.07 0.33fce-水泥的实测强度（MPa），当无水泥28天强度实测值时，fce=rcfce，g，rc为水泥标号富余系数，对不同水泥厂不同水泥它的值都不同，可按历史数据或经验分别选取，并应根据水泥质量的波动情况及时调整。fce，g为水泥28天抗压强度等级值。5.2.2.3 用水量混凝土的用水量直接影响所配制混凝土的性能和经济效果，它主要与所选用的稠度（塌落度）和集料的品种、粒径有关。可通过查表法或计算法确定。1 查表法干硬性混凝土的用水量（kg/m3）拌和物稠度 卵石最大粒径（mm） 碎石最大粒

44、径（mm）项 目 指 标 10 20 40 16 20 40维勃稠度（s） 16-20 175 160 145 180 170 15511-15 180 165 150 185 175 1605-10 185 170 155 190 180 165塑性混凝土的用水量（kg/m3）拌和物稠度 卵石最大粒径（mm） 碎石最大粒径（mm）项 目 指 标 10 20 31.5 40 16 20 31.5 40坍落度（mm） 10-30 190 170 160 150 200 185 175 16535-50 200 180 170 160 210 195 185 17555-70 210 190 18

45、0 170 220 205 195 18575-90 215 195 185 175 230 215 205 195使用查表法确定混凝土用水量时应注意以下事项：（1）上述表格适用于水灰比在0.40-0.80范围内确定普通混凝土的用水量，水灰比小于0.40的砼及采用特殊成型工艺的砼用水量应通过试验确定。（2）上述表格中的用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5-10kg；采用粗砂时，则可减少5-10kg。（3）掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。（4）流动性和大流动性混凝土的用水量宜按下列步骤计算首先以上表中塌落度90mm的用水量为基础，按坍落度每增加20m

46、m，用水量增加5kg，计算出未掺外加剂的混凝土用水量。掺外加剂的混凝土用水量按下式计算。mwa=mw0（1-）式中：mwa-掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量（kg）；mw0-未掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量（kg）-外加剂减水率（%），其值应经试验确定。（5）水泥中混合材品种的影响，水泥在生产时如采用火山灰或沸石作为混合材或替代部分混合材，则在配制混凝土时相应增加用水量。（6）集料质量的影响，对风化颗粒多、质量差的集料，用水量也需适当增加。（7）施工条件的影响，在气候炎热、干燥或远距离运输的情况下应适当增加用水量。2 计算法每立方米混凝土的用水量可按下式计算：mw0=10/3（T+K

47、）式中：mw0-每立方米混凝土用水量（kg）；T坍落度（cm）；K-集料常数，按表5-1-11选用。流动性混凝土用水量的集料常数粗集料最大粒径（mm） 10 20 40 80K 碎石 57.5 53.0 48.5 44.0卵石 54.5 50.0 45.5 41.0注：采用火山灰水泥时，K增加4.5-6.0，采用细纱时，K增加3.0。5.2.2.4 水泥用量水灰比和用水量确定后就可计算出每立方米混凝土的水泥用量：mc0=（C/W）mw0。mc0-每立方米混凝土的计算水泥用量（kg）；C/W-计算得到的水灰比；mw0-选用的用水量。5.2.2.5 砂率砂率对混凝土拌和物的流动性及粘聚性有较大的影

48、响，在配合比设计时应确定合理的砂率值。合理的砂率值是指在用水量和水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌和物获得最大的流动性且能保持粘聚性及保水性良好时的砂率值。一般，粗集料粒径大砂率小，粗集料粒径小砂率大；细砂的砂率小，粗砂的砂率大；碎石的砂率大，卵石的砂率小；水灰比大的砂率大，水灰比小的砂率小；水泥用量大则砂率小，水泥用量小则砂率大。确定合理的砂率值可通过以下几种方法。1 计算法砂率的计算公式如下：s=k PgS/（g+ PgS）式中：Pg-粗集料空隙率；g-粗集料堆积密度（kg/m3）；s-细集料堆积密度（kg/m3）；k-砂浆拨开系数。机械振捣时k=1.1-1.2，人工捣实时k=1.2-1.

49、4。另外，有人对上述计算公式进行了简化，其简化公式为s=s0+se+sr+=30+(100 Pg37)/2+16(sg)+其中：s0-为一常数，是特定条件下的砂率值；se=（100 Pg37）/2，描述在一定条件下砂率和石子空隙率的直线函数关系，它表明石子空隙率越大，砂率越大。sr=16（sg），描述在一定条件下砂率与砂石堆积密度之差的直线函数关系，它表明砂子堆积密度比石子的越大，砂率就越大。=i，i的取值如下：a 单位水泥用量在200-480kg/m3时，1=（300-C）/30；b 采用中砂2=0，采用粗砂2=3，采用细砂2=-3；c 机械振捣3=0，人工捣固3=4，d 坍落度为10-80

50、mm时，4=0，其他情况可根据经验确定。2 查 表法当无历史资料参考时，混凝土砂率的确定可参照下表选用。混凝土的砂率（%）水灰比 卵石最大粒径（mm） 碎石最大粒径（mm）10 20 40 10 20 400.40 26-32 25-31 24-30 30-35 29-34 27-320.50 30-35 29-34 28-33 33-38 32-37 30-350.60 33-38 32-37 31-36 36-41 35-40 33-380.70 36-41 35-40 34-39 39-44 38-43 36-41注：（1）本表系坍落度为10-60mm的混凝土的砂率，坍落度大于60mm的

51、混凝土砂率，可经试验确定，也可在上表的基础上，按坍落度增大20mm，砂率增大1%的幅度予以调整，坍落度小于10mm的混凝土，砂率应经试验确定；（2）本表系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率；（3）只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；（4）对薄壁构件，砂率取偏大值。选取的砂率值经试配，如所得到的混凝土粘聚性及保水性均良好且坍落度也能达到要求，则此选定的砂率值就可定为合适，否则，应根据试配结果予以适当调整。3 试验法需要比较精确地确定合理砂率的范围或需要了解砂率变化对混凝土拌合物性能的影响时，应通过试验法确定合理砂率。其步骤如下：（1）至少拌制五组不同砂率的混凝土拌

52、合物，它们的用水量和水泥用量均相同，唯砂率值以每组相差-3%的间隔变动。（2）测定每组拌合物的坍落度并同时检验其粘聚性和保水性。（3）用坐标纸作坍落度-砂率关系图，如图上有极大值，则极大值所对应的砂率即为合理砂率。如因粘聚性不好而得不出极大值，则合理砂率应为粘聚性和保水性保持良好而坍落度最大时的砂率值。5.2.2.6集料用量集料用量的确定在普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2000标准中规定可用重量法和体积法确定。1 重量法mc0+ms0+mg0+mw0=mcps= ms0/(ms0+mg0)100%式中：mc0、ms0、mg0、mw0-分别为每立方米混凝土中水泥、砂、石、水的用量（kg）；

53、mcp-每立方米混凝土拌合物的假定质量(kg)，其值可根据本单位积累的试验资料确定，如缺乏资料，可根据集料的表观密度、粒径及混凝土强度等级在2350-2450kg的范围内选定。s-砂率（%）。2 体积法mc0/c+ms0/s+mg0/g+mw0/w+0.01a=1s= ms0/(ms0+mg0)100%式中：mc0、ms0、mg0、mw0-分别为每立方米混凝土中水泥、砂、石、水的用量（kg）；c、s、g、w-分别为水泥、砂、石、水的视密度(kg/m3)；a-混凝土含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取1；s-砂率(%)。5.2.2.7 掺合料的用量及对水泥、砂用量的调整矿渣粉的掺量一般采用

54、等量取代法，水泥用量取计算值扣除矿渣粉掺入量即可。粉煤灰的掺入按等稠度、等强度等级、同强度保证率、同标准差及离差系数为原则，采用超量取代法进行设计。所谓超量取代法即是为达到粉煤灰混凝土与基准混凝土等强度的目的，粉煤灰的掺入量超过其取代的水泥量，其掺入量等于取代水泥质量乘以粉煤灰超量系数。参照粉煤灰混凝土应用技术规范GBJ146-1990标准和粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程JGJ28-86标准的规定，超量系数可按下表选用。粉煤灰超量系数粉煤灰等级 超量系数GBJ146-90 JGJ28-86 1.1-1.4 1.0-1.4 1.3-1.7 1.2-1.7 1.5-2.0 1.5-2.0粉煤灰

55、取代水泥量的大小，不仅仅考虑对混凝土强度的影响，同时也考虑混凝土碱度的不同，混凝土碳化性能的不同而确定。粉煤灰的掺入量可在以上计算得到的配合比基础上按以下步骤计算：（1）选取粉煤灰取代水泥百分率c。计算每立方米粉煤灰普通混凝土的水泥用量C，C=C0(1-c)；（2）选取粉煤灰超量系数c。计算每立方米混凝土的粉煤灰掺量F， F=c(C0-C)；（3）计算每立方米粉煤灰混凝土中粉煤灰超出水泥的体积，扣除同体积的细骨料用量，S=S0-(C/c+F/f-C0/c)S；（4）石子用量、水用量取原混凝土配合比的用量。5.2.3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

56、坍落度、含气量、泌水率符合要求的混凝土配合比。试拌时，每盘混凝土的最小搅拌量应在15L以上。该配合比作为基准配合比。5.2.4改变基准配合比的水胶比、胶凝材料用量、矿物掺合料掺量、外加剂掺量或砂率等参数，调配出拌合物性能与要求值基本接近的配合比3-5个。5.2.5按要求对上述不同配合比混凝土制作力学性能和抗裂性能对比试件，养护至规定龄期时进行试验。其中，抗压强度试件每种配合比宜制作4组，标准养护至1d、3d、28d、56d时试压，试件的边长可选择150mm或100mm（强度等级C50及以上的混凝土试件边长应采用150mm）；抗裂性对比试验参照铁路混凝土工程施工质量验收补充标准附录C规定的方法试

57、验。5.2.6从上述配合比中优选出拌合物性能和抗裂性优良、抗压强度适宜的一个或多个配合比各成型一组或多组耐久性试件，养护至规定龄期时进行试验。5.2.7根据上述不同配合比对应混凝土拌合物的性能、抗压强度、抗裂性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。5.2.8采用工程实际使用的原材料拌合混凝土，测定混凝土的表观密度。根据实测拌合物的表观密度，求出校正系数，对理论配合比进行校正（即以理论配合比中每项材料用量乘以校正系数后获得的配合比作为混凝土配合比）。校正系数按下式计算：校正系数=实测拌合物密度值/理论配合

58、比拌合物密度值5.2.9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，则应重新选择原材料，按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。5.2.10 当混凝土原材料、施工环境温度等发生较大变化时，应及时调整混凝土配合比。6 混凝土配合比选定试 验铁路混凝土工程施工质量验收补充标准规定混凝土配合比选定试验的检测项目应符合下表的规定。其它试验项目根据配合比设计要求按相应试验方法标准进行。混凝土配合比选定试验的检测项目序号 检测项目 试验方法 1 坍落度 普通混凝土拌和物性能试验方法标准（GB/T50080） 必检2 泌水率3 含气量4 抗裂性 铁路混凝土工程施工质量验收补

59、充标准附录C 5 抗压强度 普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50081） 6 电通量 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准附录H 7 弹性模量 普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50081） 根据结构所处环境类别、设计要求等进行试验。8 抗冻性 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法（GBJ82） 9 耐磨性 水泥胶砂耐磨性试验方法（JC/T421） 10 抗渗性 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法（GBJ82） 6.1 试验前准备6.1.1 试验室温度应控制在15-25。当需要模拟施工条件下所用的混凝土时，所用原材料的温度应与施工现场保持一致。6.1.2 提前把材料放在实验室，使材料温度与试验室温度保持一致。