客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)線(xiàn)鐵路高高性能混混凝土技技術(shù)高禮雄雄博博士石家莊鐵鐵道大學(xué)學(xué)主要內(nèi)容容一、為什什么要采采用高性性能混凝凝土二、如何何實(shí)現(xiàn)混混凝土的的高性能能化三、采用用高性能能混凝土土的代價(jià)價(jià)如何四、有關(guān)關(guān)高性能能混凝土土的幾個(gè)個(gè)問(wèn)題五、鐵路路采用高高性能混混凝土應(yīng)應(yīng)重視的的幾項(xiàng)工工作六、工程程應(yīng)用實(shí)實(shí)例★據(jù)統(tǒng)計(jì)：：在正常常工作條條件下，，混凝土土結(jié)構(gòu)從從建成到到拆除重重建的周周期平均均為40～50年。★開(kāi)裂的鐵鐵路橋梁梁和涵洞洞石家莊百百孔橋大大橋—鹽的腐蝕蝕青藏公路路橋梁墩墩柱凍融融剝蝕★混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)凍融融剝蝕和和硫酸鹽鹽侵蝕破破壞羅馬的萬(wàn)萬(wàn)神殿古羅馬萬(wàn)萬(wàn)神殿：：公元128年Hadrin大帝時(shí)期期建造的的一座建建筑物，，它的圓圓形壁厚厚6.1m；穹頂?shù)牡闹睆?3.3m、高21.6m，使用了了12000噸輕混凝凝土。萬(wàn)神殿內(nèi)內(nèi)景古羅馬圓圓形劇場(chǎng)場(chǎng)古羅馬加加爾輸水水道（BC63-13年）●英國(guó)南安安普墩海海港工程程●美國(guó)西雅雅圖海濱濱海上水水泥船●旅順、廈廈門(mén)的混混凝土炮炮臺(tái)●沿海、沿沿江商埠埠大量保保存的混混凝凝土建筑筑物歷時(shí)100多年的波波特蘭水水泥混凝凝土建筑筑物●采用符合合耐久要要求的膠膠凝材料料●低水灰比比●工作性好好，易于于施工●復(fù)合使用用有機(jī)外外加劑（（動(dòng)物油油脂脂、、乳液、、動(dòng)物血血、糯米米汁）●勻質(zhì)性好好●具有合理理的孔結(jié)結(jié)構(gòu)和密密實(shí)度●采用嚴(yán)格格的施工工工藝這些建筑筑物耐久久的共同同特點(diǎn)◆水泥質(zhì)量量—過(guò)細(xì)、水水化過(guò)快快(C3A)◆水泥用量量—過(guò)多◆水灰比—過(guò)大◆混凝土早早期強(qiáng)度度—過(guò)高◆外加劑—過(guò)亂◆施工質(zhì)量量—較差為什么現(xiàn)現(xiàn)代混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)不耐久久？出路？

出路??主要內(nèi)容容一、為什什么要采采用高性性能混凝凝土二、如何何實(shí)現(xiàn)混混凝土的的高性能能化三、采用用高性能能混凝土土的代價(jià)價(jià)如何四、有關(guān)關(guān)高性能能混凝土土的幾個(gè)個(gè)問(wèn)題五、鐵路路采用高高性能混混凝土應(yīng)應(yīng)重視的的幾項(xiàng)工工作六、工程程應(yīng)用實(shí)實(shí)例如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)混凝土土的高性性能化？？按耐久性性設(shè)計(jì)計(jì)混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)出路？

出路??從強(qiáng)度等等級(jí)設(shè)計(jì)計(jì)混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)耐久久性：在在預(yù)定作作用和預(yù)預(yù)期的維維護(hù)與使使用條件件下，結(jié)結(jié)構(gòu)及其其部件能能在預(yù)定定的設(shè)計(jì)計(jì)年限內(nèi)內(nèi)維持其其所需的的最低性性能要求求的能力力。耐久性設(shè)設(shè)計(jì)：現(xiàn)現(xiàn)在根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)使使用年限限級(jí)別和和環(huán)境類(lèi)類(lèi)別及作作用等級(jí)級(jí)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行的的一種設(shè)設(shè)計(jì)方法法。強(qiáng)度等級(jí)級(jí)設(shè)計(jì)：：過(guò)去按按照結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)度等等級(jí)對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行行的一種種設(shè)計(jì)方方法。何謂混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久久性設(shè)計(jì)計(jì)？何謂混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久久性設(shè)計(jì)計(jì)？環(huán)境條件件：碳化環(huán)境境、氯鹽鹽環(huán)境、、化學(xué)侵蝕蝕環(huán)境、、凍融破破壞環(huán)境境、磨蝕蝕環(huán)境使用年限限100年60年30年何謂混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久久性設(shè)計(jì)計(jì)？級(jí)別設(shè)計(jì)使用年限名稱(chēng)示例一100年重要建筑物標(biāo)志性、紀(jì)念性建筑物，大型公共建筑物等重要土木基礎(chǔ)設(shè)施工程大型橋梁，隧道，高速鐵路上的橋涵等二60年一般建筑物和構(gòu)筑物一般民用建筑，大型工業(yè)建筑次要的土木設(shè)施、構(gòu)件軌道、接觸網(wǎng)支柱、電桿三30年不需較長(zhǎng)壽命的結(jié)構(gòu)物可替換的易損構(gòu)件一般工業(yè)廠房、水溝人行道板何謂混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久久性設(shè)計(jì)計(jì)？環(huán)境類(lèi)別及作用等級(jí)環(huán)境條件特征碳化環(huán)境T1、T2、T3與水接觸頻率、干濕交替程度等氯鹽環(huán)境L1、L2、L3海洋環(huán)境中與水接觸程度、鹽漬地等化學(xué)侵蝕環(huán)境H1、H2、H3、H4環(huán)境水中有害離子含量?jī)鋈谄茐沫h(huán)境D1、D2、D3、D4環(huán)境溫度與水接觸頻率磨蝕環(huán)境M1、M2、M3風(fēng)蝕和泥砂沖蝕等何謂混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久久性設(shè)計(jì)計(jì)？混凝土的的耐久性性包括：：抗裂性性、護(hù)筋筋性、耐耐蝕性、、抗凍性性、耐磨磨性及抗抗堿-骨料反應(yīng)應(yīng)性等。?；炷聊湍途眯灾钢笜?biāo)包括括：電通通量、抗抗?jié)B等級(jí)級(jí)、含氣氣量、、抗凍等等級(jí)、耐耐蝕系數(shù)數(shù)及有害害離子含含量等。。何謂混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久久性設(shè)計(jì)計(jì)？表1正常環(huán)境境下混凝凝土的電電通量設(shè)計(jì)使用年限級(jí)別一(100年)二(60年)、三(30年)56d電通量（C）<C30<2000<2500C30~C45<1500<2000≥C50<1000<1500混凝土材材料耐久久性指標(biāo)標(biāo)的一般般規(guī)定：：何謂混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久久性設(shè)計(jì)計(jì)？表2氯鹽環(huán)境境下混凝凝土的電電通量設(shè)計(jì)使用年限級(jí)別一(100年)二(60年)、三(30年)環(huán)境作用等級(jí)L1L2、L3L1L2、L356d電通量（C）<1000<800<1500<1000表3化學(xué)侵蝕蝕環(huán)境下下混凝土土的電通通量設(shè)計(jì)使用年限級(jí)別一(100年)二(60年)、三(30年)環(huán)境作用等級(jí)H1、H2H3、H4H1、H2H3、H456d電通量（C）<1200<1000<1500<1000何謂混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久久性設(shè)計(jì)計(jì)？同時(shí)，對(duì)對(duì)有害離離子含量量進(jìn)行規(guī)規(guī)定（如如堿含量量、Cl-含量、C3A含量、SO3含量、泥泥塊含量量、含泥泥量等））。（具體內(nèi)內(nèi)容參見(jiàn)見(jiàn)鐵建設(shè)設(shè)[2005]157號(hào)《鐵路混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)耐久性性設(shè)計(jì)暫暫行規(guī)定定》和鐵建設(shè)設(shè)[2005]160號(hào)《鐵路混凝凝土工程程施工質(zhì)質(zhì)量驗(yàn)收收補(bǔ)充標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》）設(shè)計(jì)使用年限級(jí)別一(100年)二(60年)三(30年)環(huán)境作用等級(jí)D1、D2、D3、D4抗凍等級(jí)(56d)≥F300≥F250≥F200表4凍融破壞壞環(huán)境下下混凝土土的抗凍凍等級(jí)實(shí)現(xiàn)混凝凝土高性性能化的的技術(shù)途途徑一方面使使混凝土土具有較較好的抗抗裂性和和一定的的密實(shí)性性，阻擋擋和延緩緩?fù)獠扛鞲鞣N有害害物質(zhì)侵侵入混凝凝土內(nèi)部部；另一方面面使混凝凝土含有有一定的的含氣量量，同時(shí)時(shí)降低其其自身有有害離子子的引入入量。1、嚴(yán)格控控制原材材料品質(zhì)質(zhì)；2、認(rèn)真制制定混凝凝土配合合比；3、合理控控制拌和和物性能能；4、切實(shí)作作好施工工前準(zhǔn)備備操作；；5、強(qiáng)化混混凝土施施工；6、強(qiáng)化施施工過(guò)程程質(zhì)量檢檢驗(yàn)。。具體措施施高工作度度高強(qiáng)度高耐久性性—可泵送的的高強(qiáng)混混凝土—摻有礦物物摻合料料的混凝凝土對(duì)高性能能混凝土土的認(rèn)識(shí)識(shí)誤區(qū)1）碾壓混凝凝土拌合物需需要足夠夠地干硬硬以支撐撐非常沉沉重的振振動(dòng)壓實(shí)實(shí)機(jī)械不不致下陷陷而正常常地行進(jìn)進(jìn)和工作作。2）低塑性混混凝土拌合物需需要具備備適當(dāng)?shù)牡奶涠榷?30~50mm)，使攤鋪鋪機(jī)正常地行行進(jìn)和工工作。3）自密實(shí)混混凝土拌合物的的流動(dòng)性性和粘聚聚性良好好，在沒(méi)沒(méi)有外加加振搗的的條件下下能夠成成型密實(shí)實(shí)。誤區(qū)之1--工作度Workability高強(qiáng)混凝凝土已被被證明是是對(duì)早期期開(kāi)裂非非常敏感感的材料料。這不不僅是水水化熱的的結(jié)果，，由于自自干燥作作用產(chǎn)生生的自收收縮和硫硫酸鹽相相的化學(xué)學(xué)反應(yīng)，，可能也也是重要要起因。。結(jié)構(gòu)混混凝土或或大體積積混凝土土意外地地出現(xiàn)開(kāi)開(kāi)裂，不不能總是是歸因于于現(xiàn)場(chǎng)工工程師缺缺乏經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，該領(lǐng)領(lǐng)域里許許多問(wèn)題題尚缺乏乏了解，，激發(fā)全全世界許許多人去去進(jìn)一步步開(kāi)展研研究。ThermalCrackinginConcreteatEarlyAges.E&FNSPON1994.誤區(qū)之2--高強(qiáng)混凝凝土與開(kāi)開(kāi)裂根據(jù)混凝凝土劣化化的整體體模型，，不是強(qiáng)強(qiáng)度，而而是混凝凝土的堅(jiān)堅(jiān)固性（（沒(méi)有裂裂縫）對(duì)對(duì)其運(yùn)行行條件下下保證混混凝土的的水密性性和耐久久性起關(guān)關(guān)鍵的作作用。P.K.Mehta.Durability-CriticalIssuesfortheFuture.ConcreteInternationalJuly1997.裂縫-耐久性關(guān)系一個(gè)不透水，，但存在非連續(xù)微裂縫縫，且多孔的鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)由于微裂縫和和孔隙連通并延伸到到表面不透水性逐漸漸喪失A：以下原因使使孔隙內(nèi)靜水水壓增大、混凝凝土膨脹：鋼鋼筋銹蝕、堿-骨料反應(yīng)、水水結(jié)冰、硫酸鹽侵侵蝕B：混凝土強(qiáng)度度與剛度降低低環(huán)境作用（第第一階段）（無(wú)可見(jiàn)損傷傷）1.侵蝕作用（冷熱循環(huán)、、干濕循環(huán)））2.荷載作用（循環(huán)荷載、、沖擊荷載環(huán)境作用（第第二階段）（損傷的開(kāi)始始與擴(kuò)展）水的滲入、O2、CO2滲入酸性離子（Cl-,SO42-)滲入開(kāi)裂、剝落與與整體性喪混凝土劣化的的“整體性””模型工作性能滿(mǎn)足足施工工藝和和澆注構(gòu)件的的需要強(qiáng)度發(fā)展?jié)M足足強(qiáng)度設(shè)計(jì)等等級(jí)和施工需需要不出現(xiàn)或少出出現(xiàn)可見(jiàn)裂縫縫，滿(mǎn)足環(huán)境條件件要求的相關(guān)關(guān)耐久性能具有一定的經(jīng)經(jīng)濟(jì)性高性能混凝土土2550751000檢測(cè)功能倒塌（Collapse）警戒線(xiàn)目標(biāo)（Target）小修中修大修加固1.601.401.00計(jì)劃年份（Year）如何實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用用年限?主要內(nèi)容一、為什么要要采用高性能能混凝土二、如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)混凝土的高高性能化三、采用高性性能混凝土的的代價(jià)如何四、有關(guān)高性性能混凝土的的幾個(gè)問(wèn)題五、鐵路采用用高性能混凝凝土應(yīng)重視的的幾項(xiàng)工作六、工程應(yīng)用用實(shí)例混凝土原材料原材料單價(jià)（元/噸）C30普通外加劑混凝土高性能混凝土原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）普通硅酸鹽水泥360360129.625290.72砂507203672036石5011805911805925%粉煤灰1209010.8減水劑72002.719.44

高性能外加劑3000

1854合計(jì)

244.04

251.52差價(jià)7.48不同混凝土材材料成本不同混凝土材材料成本混凝土原材料原材料單價(jià)（元/噸）C30普通外加劑混凝土高性能混凝土原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）普通硅酸鹽水泥360360129.625390.72砂507203672036石5011805911805930%礦渣粉20010821.6減水劑72002.7

19.44

高性能外加劑3000

1854合計(jì)

244.04

261.32差價(jià)17.28不同混凝土材材料成本混凝土原材料原材料單價(jià)（元/噸）C30普通外加劑混凝土高性能混凝土原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）普通硅酸鹽水泥360360129.619871.280砂507203672036石5011805911805920%粉煤灰120728.64

20%礦渣粉2007214.4減水劑72002.7

19.44

高性能外加劑3000

1854合計(jì)

244.04

243.32差價(jià)0.72不同混凝土材材料成本混凝土原材料原材料單價(jià)（元/噸）C50普通外加劑混凝土高性能混凝土原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）水泥360480172.8360129.60砂5067033.560030.00石50110055.0117058.5020%粉煤灰1209611.52減水劑72003.6025.92

高性能外加劑3500

2484.00合計(jì)

287.22

311.70差價(jià)24.48不同混凝土材材料成本混凝土原材料原材料單價(jià)（元/噸）C50普通外加劑混凝土高性能混凝土原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）水泥360480172.8336120.96砂5067033.560030.00石50110055.0117058.5025%磨細(xì)礦粉20012024.0減水劑72003.6025.92

高性能外加劑3500

2484.0合計(jì)

287.22

317.46差價(jià)30.24不同混凝土材材料成本混凝土原材料原材料單價(jià)（元/噸）C50普通外加劑混凝土高性能混凝土原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）原材料用量（kg/m3）分計(jì)成本（元/m3）水泥360480172.8336120.96砂5067033.560030.00石50110055.0117058.512.5%礦粉+12.5%粉煤灰200/12060+6019.2減水劑72003.6025.92

高性能外加劑3500

2484合計(jì)

287.22

312.66差價(jià)25.44不同混凝土材材料成本差價(jià)價(jià)比較高性能混凝土種類(lèi)砼材料成本差價(jià)（元/m3）C30摻25%粉煤灰7.48摻30%磨細(xì)礦粉17.28摻20%粉煤灰+20%磨細(xì)礦粉0.72C50摻20%粉煤灰24.48摻25%磨細(xì)礦粉30.24摻12.5%粉煤灰+12.5%磨細(xì)礦粉25.44主要內(nèi)容一、為什么要要采用高性能能混凝土二、如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)混凝土的高高性能化三、采用高性性能混凝土的的代價(jià)如何四、有關(guān)高性性能混凝土的的幾個(gè)問(wèn)題五、鐵路采用用高性能混凝凝土應(yīng)重視的的幾項(xiàng)工作六、工程應(yīng)用用實(shí)例1、高性能混凝凝土容易開(kāi)裂裂？2、高性能混凝凝土的成本必必然增大？3、及時(shí)澆水可可以預(yù)防高性性能混凝土開(kāi)開(kāi)裂？4、混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)早期開(kāi)裂就就是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)護(hù)不好？5、抗壓強(qiáng)度高高的混凝土，，其他性能亦亦好？6、高強(qiáng)度混凝凝土必須采用用高強(qiáng)度等級(jí)級(jí)的水泥？7、摻粉煤灰、、礦渣后混凝凝土的pH值下降？8、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范范具有法律效效力嗎？目前對(duì)高性能能混凝土認(rèn)識(shí)識(shí)所存在的一一些爭(zhēng)論主要內(nèi)容一、為什么要要采用高性能能混凝土二、如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)混凝土的高高性能化三、采用高性性能混凝土的的代價(jià)如何四、有關(guān)高性性能混凝土的的幾個(gè)問(wèn)題五、鐵路采用用高性能混凝凝土應(yīng)重視的的幾項(xiàng)工作六、工程應(yīng)用用實(shí)例1、根據(jù)線(xiàn)100年設(shè)計(jì)使用年年限的總體要要求，對(duì)主體體混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行耐久性性設(shè)計(jì)。2、應(yīng)對(duì)主要建建筑材料的產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)、質(zhì)質(zhì)量狀況等進(jìn)進(jìn)行調(diào)研。3、及早開(kāi)展混混凝土配合