铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定

铁建设函[2005]×××号

铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定 （报批稿）

2005—XX—XX 发布 2005—XX—XX 实施

中华人民共和国铁道部 发布

中华人民共和国行业标准

铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定

主编单位：铁道科学研究院 批准部门：中华人民共和国铁道部 施行日期：2005年××月××日

2005年北京 前 言

本暂行规定是根据铁道部《关于印发〈2003年铁路工程建设规范、定额、标准设计编制计划〉的通知》（铁建设函[2003]41号）进行编制的。

本暂行规定编制过程中认真总结了我国铁路混凝土工程建设的经验和教训，借鉴了国内外有关标准的规定，在广泛征求意见的基础上，经反复审查定稿。

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应承担的法律责任。 本暂行规定共分9章，主要内容包括：总则，术语，基本规定，混凝土原材料，混凝土配合比，构造措施，施工，附加防腐蚀措施和检测、养护、维修等。

本暂行规定系首次编制。在执行本暂行规定的过程中，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：100081）,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。 本暂行规定由铁道部建设管理司负责解释。 本暂行规定主编单位：铁道科学研究院。

本暂行规定参编单位：清华大学、铁路工程技术标准所、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、中铁三局集团有限公司、中铁十二局集团有限公司、西南交通大学。

本暂行规定主要起草人：谢永江 陈肇元 倪光斌 张 勇 薛吉岗 李启棣 廉慧珍 覃维祖 仲新华 唐南生 黄直久 殷宁骏 林之珉 吴少海 渝 喻 李海光 王召祜 关宝树 魏齐威。 目 次

1 总则………………………………………………………………………………………………………1 2 术语………………………………………………………………………………………………………2 3 基本规定…………………………………………………………………………………………………3 一般规定……………………………………………………………………………………………3 设计使用年限………………………………………………………………………………………3 环境类别及作用等级………………………………………………………………………………3 混凝土耐久性指标……………………………………………………………………………5 4 混凝土原材料……………………………………………………………………………………………6 水泥………………………………………………………………………………………………6 矿物掺和料…………………………………………………………………………………………6 细骨料………………………………………………………………………………………………7 粗骨料………………………………………………………………………………………………8 外加剂………………………………………………………………………………………………10 水……………………………………………………………………………………………………11 5 混凝土配合比…………………………………………………………………………………………12 一般规定……………………………………………………………………………………………12 参数限值…………………………………………………………………………………………13 6 构造措施………………………………………………………………………………………………13 7 施工…………………………………………………………………………………………………16 8 附加防腐蚀措施………………………………………………………………………………………17 9 检测、养护、维修………………………………………………………………………………………18 本暂行规定用词说明………………………………………………………………………………………20

《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规》条文说明 ………………………………………………………21 1 总则

为统一铁路混凝土结构耐久性设计要求，保证混凝土结构物的正常使用寿命，制定本暂行规定。

本暂行规定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的耐久性设计。铁路混凝土结构在其他特殊环境作用下的耐久性设计尚应进行专门研究和论证。

铁路混凝土结构耐久性设计应遵循下列基本原则：

1 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。 2 选用优质的混凝土原材料、合理的混凝土配合比、适当的混凝土耐久性指标。 3 对主要混凝土施工过程的质量控制提出要求。

4 对于严重腐蚀环境条件下的混凝土结构，除了对混凝土本身提出严格的耐久性要求外，还应提出可靠的附加防腐蚀措施，并对结构在设计使用年限内的检测作出规划，明确跟踪检测内容。

5 当采用本暂行规定未涉及的新材料、新工艺和新方法时，应通过试验论证。

铁路混凝土结构耐久性设计除应符合本暂行规定的要求外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。 2 术语

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条件下，结构及其部件能在预定的期限内维持其所需的最低性能要求的能力。

设计使用年限（Designed 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。设计使用年限应由业主或用户与设计人员共同确定，并满足有关法规的要求。 胶凝材料（Cementitious material，or binder）

用于配制混凝土的水泥与粉煤灰、矿渣粉和硅灰等活性矿物掺和料的总称。矿物掺和料掺量以其占胶凝材料总量的百分比计。 水胶比（Water to binder ratio）

混凝土配制时的用水量与胶凝材料总量之比。 混凝土的电通量（Charge passed）

按照ASTM C1202检测，在60V直流恒电压作用下6h内通过混凝土的电量。 钢筋的混凝土保护层最小厚度（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距离。 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）。

附加防腐蚀措施（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措施。 养护（Maintenance）

为维持结构或其构件在使用年限内所需功能而采取的各种经常性和周期性的技术和管理活动。

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。按维修的规模、费用及其对结构正常使用的影响程度，可分为大修、中修和小修。大修时，修复活动需在一定期限内停止结构的正常使用，或需大面积置换结构构件中的受损混凝土，或需更换结构的主要构件。

3 基本规定 一般规定

铁路混凝土结构的耐久性应根据结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级进行设计。 当同一铁路混凝土结构的不同部位或构件所处的环境类别及其作用等级不同时，应根据实际情况分别进行耐久性设计。

当同一铁路混凝土结构处于多种环境作用时，应根据每一环境类别及其作用等级分别进行耐久性设计。

当铁路混凝土结构处于严重腐蚀环境作用时，应采取必要的附加防腐蚀措施。 铁路混凝土结构耐久性设计至少应包括如下内容： 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其作用等级；

3 结构耐久性要求的混凝土原材料品质、配合比参数限值以及耐久性指标要求； 4 结构耐久性要求的构造措施（包括钢筋的混凝土保护层厚度）； 5 与结构耐久性有关的主要施工控制要求； 6 严重腐蚀环境条件下采取的附加防腐蚀措施； 7 与结构耐久性有关的跟踪检测要求； 8 与结构耐久性有关的养护维修要求。 设计使用年限

铁路混凝土结构的使用年限级别可根据设计使用年限按表进行划分。 表 混凝土结构的使用年限级别 使用年限级别 设计使用年限 一 100年 二 60年 三 30年

环境类别及作用等级

铁路混凝土结构所处环境类别分为碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨蚀环境。不同类别环境的作用等级可按表、、、、所列环境条件特征进行划分。 表 碳化环境

环境作用等级 环境条件特征 T1 年平均相对湿度＜60% 长期在水下（不包括海水）或土中 T2 年平均相对湿度≥60% T3 水位变动区 干湿交替

注：当钢筋混凝土薄型结构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锈蚀作用等级应按T3级考虑。 表 氯盐环境

环境作用等级 环境条件特征

L1 长期在海水水下区

离平均水位15m以上的海上大气区 离涨潮岸线100m～300m的陆上近海区 L2 离平均水位15m以内的海上大气区 离涨潮岸线100m以内的陆上近海区 海水潮汐区或浪溅区（非炎热地区） L3 海水潮汐区或浪溅区（南方炎热地区） 盐渍土地区露出地表的毛细吸附区 遭受氯盐冷冻液和氯盐化冰盐侵蚀部位 表 化学侵蚀环境

化学侵蚀类型 环境作用等级 H1 H2 H3 H4

硫酸盐侵蚀 环境水中SO42-含量，mg/L ≥200 ≤600 ＞600 ≤3000 ＞3000 ≤6000 ＞6000

强透水性环境土中SO42-含量，mg/kg ≥2000 ≤3000 ＞3000 ≤12000 ＞12000 ≤24000 ＞24000

弱透水性环境土中SO42-含量，mg/kg ≥3000 ≤12000 ＞12000 ≤24000 ＞24000

盐类结晶侵蚀 环境土中SO42-含量，mg/kg ≥2000 ≤3000 ＞3000 ≤12000 ＞12000

酸性侵蚀 环境水中pH值 ≤ ≥ ＜ ≥ ＜ ≥

二氧化碳侵蚀 环境水中侵蚀性CO2含量，mg/L ≥15 ≤40 ＞40 ≤100 ＞100

镁盐侵蚀 环境水中Mg2+含量，mg/L ≥300 ≤1000 ＞1000 ≤3000 ＞3000 注：

1 对于盐渍土地区的混凝土结构，埋入土中的混凝土遭受化学侵蚀；当环境多风干燥时，露出地表的毛细吸附区内的混凝土遭受盐类结晶型侵蚀。

2 对于一面接触含盐环境水（或土）而另一面临空且处于干燥或多风环境中的薄壁混凝土，接触含盐环境水（或土）的混凝土遭受化学侵蚀，临空面的混凝土遭受盐类结晶侵蚀。 3 当环境中存在酸雨时，按酸性环境考虑，但相应作用等级可降一级。 表 冻融破坏环境

环境作用等级 环境条件特征

D1 微冻地区+频繁接触水 D2 微冻地区+水位变动区 严寒和寒冷地区+频繁接触水 微冻地区+氯盐环境+频繁接触水 D3 严寒和寒冷地区+水位变动区 微冻地区+氯盐环境+水位变动区 严寒和寒冷地区+氯盐环境+频繁接触水 D4 严寒和寒冷地区+氯盐环境+水位变动区

注：严寒地区、寒冷地区和微冻地区是根据其最冷月的平均气温划分的。严寒地区、寒冷地区和微冻地区最冷月的平均气温t分别为：t ≤-8oC, -8 oC ＜ t ＜-3 oC 和 -3 oC ≤t≤ oC。 表 磨蚀环境

环境作用等级 环境条件特征

M1 风蚀（有砂情况） 风力等级≥7级，且年累计刮风时间大于90天 M2 风蚀（有砂情况） 风力等级≥9级，且年累计刮风时间大于90天 流冰冲刷 被强烈流冰撞击、磨损、冲刷（冰层水位下～冰层水位上） M3 风蚀（有砂情况） 风力等级≥11级，且年累计刮风时间大于90天 泥砂冲刷 被大量夹杂泥砂或物体磨损、冲刷

环境作用等级为L3、H3、H4、D3、D4、M3级的环境为严重腐蚀环境。 混凝土耐久性指标

混凝土的电通量应满足表的要求。 表 混凝土的电通量

使用年限级别 一(100年) 二(60年)、三（30年) 电通量（56d），C 注：混凝土的电通量采用ASTM C1202测定，下同。

氯盐环境下的钢筋混凝土结构，混凝土的电通量应满足表的要求。 表 氯盐环境下混凝土的电通量

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、L3

电通量（56d），C <1000 <800 <1500 <1000

化学侵蚀环境下的混凝土结构，混凝土的电通量应满足表的要求。 表 化学侵蚀环境下混凝土的电通量

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、H4 电通量（56d），C <1200 <1000 <1500 <1000

冻融破坏环境下的混凝土结构，混凝土的抗冻性应满足表的要求。 表 冻融破坏环境下混凝土的抗冻性

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

4 混凝土原材料

水泥

水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，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。 水泥的技术要求除应满足国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175）的规定外，还应满足表的规定。 表 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、抗硫水泥而言） 按《水泥比表面积测定方法（勃氏法）》〔GB/T8074〕检验

2 80μm方孔筛筛余 ≤%（对普通硅酸盐水泥而言） 按《水泥细度检验方法 (80μm筛筛析法)》（GB/T1345）检验

3 游离氧化钙含量 ≤% 按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验 4 碱含量 ≤%

5 熟料中的C3A含量 非氯盐环境下≤8%，氯盐环境下≤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 ≤%（钢筋混凝土）

≤%（预应力混凝土） 按《水泥原料中氯的化学分析方法》（JC/T420）检验 注：

1 当骨料具有碱—硅酸反应活性时，水泥的碱含量不宜超过%。 2 C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过%。 矿物掺和料

矿物掺和料应选用品质稳定的产品。矿物掺和料的品种宜为粉煤灰、磨细粉煤灰、矿渣粉或硅灰。

粉煤灰的技术要求应满足表的规定。 表 粉煤灰的技术要求 序号 名称 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/T 1596）检验 2 Cl-含量，% ≤ 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/T 1596）检验 4 烧失量，% ≤ ≤ 按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验

5 含水率，% ≤（对干排灰而言） 按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596）检验

6 SO3含量，% ≤3 按《水泥化学分析方法》（GB/T176）检验 矿渣粉的技术要求应满足表的规定。 表 矿渣粉的技术要求 序号 名称 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-含量，% ≤ 按《水泥原料中氯的化学分析方法》（JC/T420）检验

5 比表面积，m2/kg 350～500 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，% ≤ 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 按《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046）检验

硅灰的技术要求应满足表的规定。 表 硅灰的技术要求

序号 名称 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-含量，% ≤ 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，m2/kg ≥18000 5 需水量比，% ≤125

6 含水率，% ≤ 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 细骨料

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中粗河砂，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。 细骨料的颗粒级配（累计筛余百分数）应满足表的规定。 表 细骨料的累计筛余百分数（%） 级配区

筛孔尺寸，mm Ⅰ区 Ⅱ区 Ⅲ区 0 0 0

10～0 10～0 10～0 35～5 25～0 15～0 65～35 50～10 25～0 85～71 70～41 40～16 95～80 92～70 85～55 100～90 100～90 100～90

除和筛档外，细骨料的实际颗粒级配与表中所列的累计筛余百分率相比允许稍有超出分界线，但其总量不应大于5%。

细骨料的粗细程度按细度模数分为粗、中、细三级，其细度模数分别为： 粗级 ～ 中级 ～ 细级 ～

配制混凝土时宜优先选用中级细骨料。当采用粗级细骨料时，应提高砂率，并保持足够的水泥或胶凝材料用量，以满足混凝土的和易性；当采用细级细骨料时，宜适当降低砂率。 当所用细骨料的颗粒级配不符合表的要求时，应采取经试验证明能确保工程质量的技术措施后，方允许使用。

细骨料的坚固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应不超过8%。细骨料的吸水率应不大于2％。

采用天然河砂配制混凝土时，砂的有害物质的含量应符合表的规定。 表 砂中有害物质限值 项目 质量指标

＜C30 C30～C45 ≥C50 含泥量，% ≤ ≤ ≤

泥块含量，% ≤ 云母含量，% ≤ 轻物质含量，% ≤

硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），% ≤

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，则应按水泥胶砂强度试验方法进行强度对比试验，抗压强度比不应低于。

当砂中含有颗粒状的硫酸盐或硫化物杂质时，应进行专门检验，确认能满足混凝土耐久性要求时，方能采用。

细骨料的碱活性应采用砂浆棒法进行检验，且细骨料的砂浆棒膨胀率应小于%，否则应按第条的要求采取抑制碱—骨料反应的技术措施。

当采用以专门机组生产的人工砂或混合砂配制混凝土时，人工砂及混合砂的压碎指标值应小于25%。经亚甲蓝试验判定后，人工砂及混合砂的石粉含量应符合表的规定。 表 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（%） MB＜ ≤ ≤ ≤ MB≥ ≤ ≤ ≤ 粗骨料

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，也可采用碎卵石或卵石，不宜采用砂岩碎石。

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，且不得超过钢筋最小间距的3/4。配制强度等级C50及以上混凝土时，粗骨料最大公称粒径(圆孔)不应大于25mm。 粗骨料应采用二级或多级级配，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破坏环境条件下的混凝土应小于1％）。

当粗骨料为碎石时，碎石的强度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。施工过程中碎石的强度可用压碎指标值进行控制，且应符合表的规定。 若粗骨料为卵石，卵石的强度用压碎指标值表示，且应符合表的规定。 表 粗骨料的压碎指标（%） 混凝土强度等级 ＜C30 ≥C30

岩石种类 水成岩 变质岩或深成的火成岩 火成岩 水成岩 变质岩或深成的火成岩 火成岩

碎石 ≤16 ≤20 ≤30 ≤10 ≤12 ≤13 卵石 ≤16 ≤12

注：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。

粗骨料的坚固性用硫酸钠溶液循环浸泡法法进行检验，试样经5次循环后，其重量损失率应符合表的规定。 表 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 ≤5

粗骨料中的有害物质含量应符合表的规定。 表 粗骨料的有害物质含量（%）

项目 强度等级 ＜C30 C30～C45 ≥C50 含泥量，% ≤ ≤ ≤ 泥块含量，% ≤

针、片状颗粒总含量，% ≤10 ≤10 ≤8 硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3），% ≤

卵石中有机质含量（用比色法试验） 颜色不应深于标准色。当深于标准色时，应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比不应小于。

粗骨料的碱活性应首先采用岩相法进行检验。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%，否则应按的要求采取抑制碱—骨料反应的技术措施。不得使用具有碱—碳酸盐反应活性的骨料。 外加剂

外加剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。外加剂与水泥之间应有良好的相容性。外加剂须经省、部级鉴定或评审，并经铁道部产品质量监督检验中心检验合格。 外加剂的性能应满足表的要求。 表 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》（GB/T8077）检验 2 硫酸钠含量，% ≤ 3 氯离子含量，% ≤ 4 碱含量(Na2O+,% ≤

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 ≥ 用于配制抗冻混凝土时 ≥

7 坍落度保留值，mm 30min ≥180 按《混凝土泵送剂》（JC473）检验 60min ≥150

8 常压泌水率比，% ≤20 按《混凝土外加剂》（GB8076）检验 9 压力泌水率比，% ≤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

注：坍落度保留值、压力泌水率比仅对泵送混凝土用外加剂而言。 外加剂的匀质性应满足国家标准《混凝土外加剂》（GB8076）的规定。 水

拌和用水可采用饮用水。当采用其他来源的水时，水的品质应符合表的要求。 表 拌和用水的品质指标

项目 预应力混凝土 钢筋混凝土 素混凝土 pH值 ＞ ＞ ＞

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 ＜1500

用拌和用水和蒸馏水（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，其初凝和终凝时间尚应符合水泥国家标准的规定。 用拌和用水配制的水泥砂浆或混凝土的28d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%。

拌和用水不得采用海水。当混凝土处于氯盐环境时，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。 养护用水除不溶物、可溶物可不作要求外，其它项目应符合表的规定。养护用水不得采用海水。

5 混凝土配合比 一般规定

C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400 kg/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。

混凝土中应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。预应力混凝土以及处于冻融环境中的混凝土的粉煤灰的掺量不宜大于30%。

混凝土中应掺加能提高混凝土耐久性能的外加剂，优先选用多功能复合外加剂。

当骨料的碱—硅酸反应砂浆棒膨胀率在～%时，混凝土的碱含量应满足表的规定；当骨料的砂浆棒膨胀率在～%时，除了混凝土的碱含量应满足表的规定外，还应在混凝土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺和料和外加剂，并经试验证明抑制有效。 表 混凝土最大碱含量（kg/m3）

使用年限级别 一（100年） 二（60年） 三（30年） 环境条件 干燥环境 潮湿环境 含碱环境 * 注：

a “*”号表示混凝土必须换用非碱活性骨料。

b 混凝土的总碱含量包括水泥、矿物掺和料、外加剂及水的碱含量之和。其中，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。

c 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、水位变化区以及年平均相对湿度大于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。

d 处于含碱环境中的设计使用寿命为30年、60年的混凝土结构，在限制混凝土碱含量的同时，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。

钢筋混凝土结构的混凝土氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的%，预应力混凝土结构的混凝土氯离子总含量不应超过胶凝材料总量的％。 混凝土配合比参数限值

不同环境条件下钢筋混凝土结构的混凝土最大水胶比、最小胶凝材料用量应满足表的规定。 表 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 使用年限级别 一（100年） 二（60年） 三（30年）

碳化环境 T1 280 260 260 T2 300 280 260 T3 320 300 300

氯盐环境 L1 320 300 300 L2 340 320 320 L3 360 340 340

化学侵蚀环境 H1 300 280 260 H2 320 300 300 H3 340 320 320 H4 360 340 340

冻融破坏环境 D1 300 280 260 D2 320 300 300 D3 340 320 320 D4 360 340 340

磨蚀环境 M1 300 280 260 M2 320 300 300 M3 340 320 320

不同环境条件下素混凝土结构的混凝土最大水胶比、最小胶凝材料用量应满足表的规定。 表 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 使用年限级别 一（100年） 二（60年） 三（30年） 碳化环境 T1，T2，T3 280 260 260 氯盐环境 L1，L2，L3 280 260 260 化学侵蚀环境 H1 300 280 260 H2 * * 300 300 H3 * * * * * * H4 * * * * * *

冻融破坏环境 D1 300 280 260 D2 * * 300 300 D3 * * * * * * D4 * * * * * *

磨蚀环境 M1 ， 280 260 260 M2 300 280 260 M3 * * 300 * 300

注：“*”号表示不宜采用素混凝土结构。

当化学侵蚀介质为硫酸盐时，除了配合比参数应满足表、的规定外，混凝土的胶凝材料的组成应满足表的规定，胶凝材料的抗蚀系数应不小于。 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 / 300 H2 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 / 300 H3，H4 普通硅酸盐水泥 ≤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 ≥20 360

6 构造措施

混凝土结构外形应力求简洁，便于养护维修。

混凝土结构的构造应有利于减轻环境对结构的作用，有利于避免水、水汽和有害物质在混凝土表面的积聚，便于施工时混凝土的捣固和养护。

混凝土结构表面应设置可靠的防、排水等构造措施。必要时可采用换填土、降低地下水位及设防护层等工程措施，防止水和有害物质接触混凝土表面。 结构的各种接缝应尽量避开最不利环境作用的部位。

对于遭受严重冻融破坏和化学侵蚀的混凝土结构，应考虑暴露面上混凝土的可能剥蚀对构件（特别是薄壁构件）承载力的损害，设计时需适当增加混凝土厚度。

混凝土保护层垫块的强度和密实度应不低于构件本体混凝土的强度和密实度。 桥梁端部应采取有效构造措施防止污水回流污染支座和梁端表面。

封锚混凝土宜采用水泥基聚合物混凝土，混凝土的水胶比应不大于本体混凝土的相应值，并采取可靠的防护措施，以防止环境水和其它有害介质渗入接缝。 隧道拱墙初期支护与二次衬砌之间应设置可靠的防水层。

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。

表 普通钢筋的混凝土保护层最小厚度C min（mm） 结构

部位 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 梁 100年 35 35 45 45 50 60 35 40 45 35 45 — — — — — — 板、支挡结构 30年 15 15 25 25 35 45 20 25 30 15 25 35 45 15 25 35 45

60年 15 20 30 30 40 50 20 25 30 20 30 40 50 20 30 40 50 100年 20 30 40 40 45 55 25 30 35 30 40 45 55 30 40 45 55 轨道 30年 15 15 20 30 40 50 — — — 15 20 — — — — — — 60年 15 20 25 35 45 55 — — — 20 25 — — — — — — 墩台 60年 30 30 35 35 45 55 30 35 40 30 35 45 55 30 35 45 55

100年 35 35 45 45 50 60 35 40 45 35 45 50 60 35 45 50 60 基础 60年 25 30 35 35 45 55 30 35 40 30 35 45 55 30 35 45 55

100年 30 35 45 45 50 60 35 40 45 35 45 50 60 35 45 50 60 隧道衬砌 60年 30 30 30 30 40 50 — — — 30 30 40 50 30 30 40 50

100年 35 35 40 40 45 55 — — — 35 40 45 55 30 40 45 55

注：

1 钢筋保护层最小厚度值需与混凝土配合比参数限值(表要求相匹配。如实际采用混凝土的水胶比比表中的要求值低，且不大于，则保护层最小厚度可适当小于表中的规定值，最多小10mm。

2 钢筋保护层最小厚度值如小于所保护钢筋的直径，则取cmin为钢筋的直径。

3 墩台、基础等结构的保护层厚度适用于一般矩形截面杆件；对于圆形截面的结构，钢筋的保护层最小厚度可减少5mm，但不小于30mm。

4 直接接触土体浇筑的基础结构，钢筋的混凝土保护层最小厚度应不小于70mm。 5 如因条件所限钢筋的混凝土保护层最小厚度必须采用低于表中要求的数值时，除了混凝土的实际水胶比应低于表中的规定值外，应同时采取其它经试验证明能确保混凝土耐久性的有效附加防腐蚀措施。

6 抗滑桩钢筋的混凝土保护层最小厚度可根据要求另行设计。

预应力钢筋的混凝土保护层厚度要求与钢筋混凝土相同。无密封套管（或导管、孔道管）的预应力钢筋应比普通钢筋大10mm。后张预应力金属管外缘至混凝土表面的距离，在结构的顶面和侧面不应小于1倍管道直径，在结构底面不应小于60mm。

混凝土桥涵结构裂缝宽度计算限值应满足铁路桥涵设计规范的相关要求，隧道二次衬砌混凝土（当采用钢筋混凝土结构时）的裂缝宽度计算限值应不大于。

当进行裂缝宽度计算时，如对裂缝的表面宽度并无外观上的特殊要求，当保护层实际厚度超过30mm时，可将厚度的计算值取为30mm；或者按实际厚度代入计算式，但裂缝宽度允许值取第条的规定值与系数c/30的乘积，其中c为实际设计保护层厚度（单位mm）。 7 施工

混凝土施工前，应根据设计和施工工艺要求提前开展混凝土配合比选择试验，并针对混凝土结构的特点和施工环境、使用环境条件特点，制定施工全过程的质量控制与质量保证措施。重要混凝土结构应进行混凝土试浇筑，验证并完善混凝土的施工工艺。

混凝土搅拌应采用卧轴式、行星式或逆流式强制搅拌机，采用电子计量系统计量原材料。 冬季搅拌混凝土时，混凝土的出机温度不宜低于10℃，入模温度不宜低于5℃。

在炎热气候下浇筑混凝土时，入模前尽量降低模板、钢筋温度以及附近的气温，混凝土的入模温度不宜高于气温且不宜超过30℃。

新浇混凝土与邻接的己硬化混凝土或岩土介质间的温差不得大于20℃。

混凝土养护期间，混凝土内部的最高温度不宜高于65℃，混凝土表面的养护水温度与混凝土表面温度之间的温差不得大于15℃。混凝土结构或构件在任一养护时间内的内部最高温度与表面温度之差不宜大于20℃，当周围大气温度与养护中混凝土表面温度之差超过20℃时，混凝土表面必须覆盖保温。

混凝土拆模时，芯部混凝土与表层混凝土之间的温差、表层混凝土与环境之间的温差均不得大于20℃（箱梁腹板内外侧混凝土之间的温差不宜大于15℃）。在炎热和大风干燥季节，应采取有效措施防止混凝土在拆模过程中开裂。

混凝土浇筑完成后，应采取防护措施，保证混凝土在浇筑后7d之内不受流动水的直接冲刷。新浇钢筋混凝土6周内一般不宜与海水、盐渍土等氯盐环境直接接触。

混凝土拆模后，应采取有效的保湿措施继续对混凝土进行养护。对于掺有矿物掺和料的混凝土结构，应适当延长养护时间。

预应力混凝土孔道灌浆宜在终张拉完成后48h以内进行。

预应力混凝土孔道灌浆材料宜采用低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥并掺入优质粉煤

灰和适量外加剂配制，不得加入铝粉或含有氯盐、硝酸盐等有害成分的外加剂。各种原材料带入的Cl-含量应严格控制在胶凝材料总量的%以内。

预应力混凝土孔道灌浆施工前，应对灌浆材料的性能进行专门试验，确保浆体性能满足设计和施工要求。灌浆料应采用高速搅拌设备进行搅拌。

寒冷季节梁体压浆结束后，应确保管道内浆体72h内处于5℃以上。

8 附加防腐蚀措施

处于氯盐环境L3级中的钢筋混凝土结构，除混凝土的配合比和耐久性指标应满足本暂行规定的相应要求外，还应选用如下的防腐蚀附加措施：混凝土表面浸渍、涂装或设置防护面层、采用环氧涂层钢筋等。必要时也可采用钢筋阴极保护技术。

处于化学侵蚀环境H3、H4级中的混凝土结构，除混凝土的配合比和耐久性指标应满足本暂行规定的相应要求外，还应在混凝土表面采取涂装或设防护面层等附加防腐蚀措施。 处于化学侵蚀环境H4级中的混凝土结构，除了采取上述附加防腐蚀措施外，还可采用换填土、降低地下水位等工程措施。

处于冻融破坏环境D3、D4级中的混凝土结构，除混凝土的配合比和耐久性指标应满足本暂行规定的相应要求外，还应在混凝土表面采取增设钢箍或增大结构截面等附加防冻措施。 处于磨蚀环境M3级中的混凝土结构，除混凝土的配合比和耐久性指标应满足本暂行规定的相应要求外，还应在混凝土表面采取浸渍增强或增加表面硬度等附加增强措施。

当在混凝土表面采取附加防腐蚀、防冻、增强措施时，应明确附加措施所用主要材料的性能指标以及相应的有效防护年限。

9 检测、养护、维修

在铁路混凝土结构的设计使用年限内，应对结构进行定期检测、养护和维修，检测、养护和维修的内容、方法和周期应符合《铁路桥隧建筑物大修维修规则》的相关规定。

对于处于严重腐蚀环境中的混凝土结构，除了对结构进行定期常规检测外，还应对结构的环境条件、混凝土的性能以及耐久性状况进行跟踪调查和检测。 环境条件包括气象环境和工作环境。

混凝土的性能包括强度、碳化深度、电通量等。

耐久性状况包括混凝土中氯离子含量及侵入深度、混凝土中硫酸盐浓度及侵入深度、混凝土中钢筋锈蚀程度以及预应力体系（预应力索、锚具和孔管等）状况。

对于处于严重腐蚀环境中的混凝土结构，宜在工程现场设置专供检测取样用的构件，构件的尺寸、材料、配筋、成型、养护以及暴露环境条件等应能代表实际结构。必要时，可在结构的代表性部位设置传感元件以监测结构耐久性的变异发展情况。

本暂行规定用词说明

执行本暂行规定条文时，对于要求严格程度的用词说明如下，以便在执行中区别对待。 1 表示很严格，非这样做不可的用词： 正面词采用“必须”； 反面词采用“严禁”。

2 表示严格，在正常情况下均应这样做的用词： 正面词采用“应”；

反面词采用“不应”或“不得”。 3 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词： 正面词采用“宜”； 反面词采用“不宜”。 表示有选择，在一定条件下可以这样做，采用“可”。[/sell]

jinhua3926

2006-03-02 09:22

《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规》 条 文 说 明

本条文说明系对重点条文的编写依据、存在的问题以及在执行中应注意的事项等予以说明。为了减少篇幅，只列条文号，未抄录原条文。

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。为使混凝土结构设计能够适应铁路工程建设的需要，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，特编写本暂行规定供铁路混凝土结构设计、施工人员使用。

铁路混凝土结构侵蚀性环境的类别主要参考欧洲设计规范、《混凝土结构耐久性设计与施工指南》并结合我国铁路工程的具体情况分类的。这种对环境类别的划分方法，主要考虑到设计应用的方便，并没有严格按照劣化机理进行分类。对于每一类别的不同环境条件，按其侵蚀的严重程度，分别纳入3～4个不同的环境作用等级。需要指出的是，环境作用下的混凝土劣化程度与混凝土的种类有关，本暂行规定第节中确定的环境作用级别，是以不同环境类别下需要满足特定组分要求的混凝土作为前提的，如冻融环境下是引气混凝土，氯盐环境下是矿物掺和料混凝土，这些在本暂行规定第5章作了规定。

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。

混凝土结构的强度设计，主要考虑荷载作用下的承载力要求，所依赖的是材料的强度。耐久性设计还要考虑结构长期使用过程中由于环境作用引起材料性能劣化对结构安全性与适用性的影响，所依赖的是结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级。

同一个结构物的不同结构部位（如桥梁结构的基础、承台、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。

混凝土结构所处的侵蚀性环境往往不是单一的，提高混凝土抵抗各种典型侵蚀环境（如化学侵蚀、冻融）作用所采取的技术措施也是不相同的，进行耐久性设计时应分别加以考虑。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抗硫酸盐硅酸盐水泥、掺加足量矿物掺和料和引气剂等技术措施。

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。我国最近修订颁布的建筑结构设计规范明确规定将建筑结构设计使用年限分成4类，即：临时性结构（1～5年），易于替换的结构构件（25年），普通房屋和构筑物（50年），纪念性或特殊重要建筑物（100年及以上）。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75～100年。《混凝土结构耐久性设计与施工指南》对结构的设计使用年限分为三级：一级设计使用年限约100年，指重要土木基础设施工程或重要建筑物；二级设计使用年限约50年，指次要的土木工程或一般建筑物；三级设计使用年限约30年，指可替换的易损构件。

参照混凝土结构设计的欧洲标准、《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01-2004），结合我国铁路混凝土结构的具体情况，本暂行规定将环境类别分为碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融破坏环境和磨蚀环境，作用等级分别为3～4级。

在碳化锈蚀为主的环境条件下，混凝土的碳化主要受制于CO2、H2O和O2的供给程度，因此湿度较大，特别是水位变动区和干湿交替部位是碳化锈蚀发生的重点部位，应予重点关注。当相对湿度小于60%时，由于缺少水的参与，钢筋的锈蚀较难发生。当结构处于水下或土中时，由于缺少CO2的有效补给，混凝土的碳化速度将会很缓慢。

在氯盐锈蚀为主的环境条件下，钢筋锈蚀速度与混凝土表面氯离子的浓度、温湿度的变化、空气中O2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。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O2的有效供给，所以相对来说钢筋锈蚀的速度反而不大。

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，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隧道的衬砌部位，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。

冻融破坏环境作用主要与环境的最低温度、混凝土饱水度和反复冻融循环次数有关。在相同条件下，含盐水的冻融破坏作用更大。因此，应根据当地最冷月份的平均气温、饱水状况和水中是否含盐来划分作用等级。

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。

受混凝土材料性能的限制，当结构所处环境过于恶劣时，依靠混凝土的本体性能已经不能满足耐久性的要求，此时，应采取附加防腐蚀措施。暂规把这类环境称为严重腐蚀环境。 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表示，并采用相应的快速试验方法进行试验评定。

一般说来，混凝土的耐久性与混凝土的密实程度和混凝土表面与钢筋之间的距离（即保护层厚度）有关。混凝土保护层厚度在本暂行规定第条已有规定。国内外的大量研究表明，降低水胶比，提高密实度，混凝土抵抗水分、气体（氧气或二氧化碳）及氯离子、硫酸根离子、镁离子等扩散的能力要比传统混凝土高1～2个数量级，极大地延缓了碳化和氯离子、硫酸根离子的侵蚀过程，而且由于氧气、水分供应受阻，钢筋锈蚀的速度亦得以阻滞。可见，混凝土的密实度是判定混凝土抵抗环境中各种有害离子侵入性能的重要指标。传统做法是采用混凝土抗高压水渗透的能力——抗渗标号来表示混凝土的密实性能。实践证明，抗渗标号比较适合于判定低强度等级混凝土的密实性，但却难以区分现代混凝土的密实性，因为强度等级超过C30的混凝土，抗渗等级几乎均能达到P20及以上的水平，单靠抗渗标号已难以区分混凝土抵抗外界水、气及溶于水汽中的其它有害物质侵入混凝土内部的能力大小。实际工程中（除深水工程外）混凝土承受高水压的情况较少。因此，参照《混凝土结构耐久性设计与

施工指南》（CCES01-2004）的做法，本暂行规定没有将抗渗标号纳入混凝土的耐久性指标。事实上，大气中的水、气及溶于水汽中的其它有害物质侵入混凝土内部的传输途径不外乎是扩散、渗透或吸收等。CO2和O2等气体介质主要是通过扩散向混凝土内部传输的，其驱动力是浓度差而不是压力差。因此，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抗外界有害离子渗入的能力。其中发展最快的一种方法是电测法。根据测试指标不同，电测法又分为电通量法、电导率法、电迁移法、极限(或击穿)电压法；根据所加电信号不同，可分为直流电法和交流电法；根据测量状态不同，可分为稳态法和非稳态法。不同测试方法的特点及适用范围见说明表。 说明表 各测试方法的特点 序号 测试方法 适用范围

（混凝土强度） 测量周期 适用场合或目的 1 传统渗水压法 ＜C30 7~14d 防水要求＞P8

2 电通量法 C30~C60 饱水后6hrs 配合比筛选、质量波动监控及验收（按设计指标要求） 3 氯离子扩散系数法 C30~C60 饱水后6~96 hrs 配合比筛选、质量波动监控及验收（按设计指标要求）、简单寿命预测

可以看出，电通量法主要用于配合比筛选、质量波动监控及验收（按设计指标要求），氯离子扩散系数通常用于Fick第二律的算式内，也可用于配合比筛选、质量波动监控及验收（按设计指标要求）以及预测混凝土工程的实际使用寿命。对于仅用于混凝土配合比筛选、质量波动监控及验收，电通量法和氯离子扩散系数法均是可行的。考虑到本暂行规定提出混凝土耐久性指标的目的只是用于制定混凝土配合比时相对比较不同混凝土的抗侵入性，又考虑到电通量法在国外已广泛使用多年，积累了不少数据，参照《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01-2004）和《海港工程混凝土防腐蚀技术规范》（JTJ275-2000）的相关规定，本暂行规定采用国内外现在最常用的以美国ASTM C1202快速电通量测定方法为基础的标准试验方法，相对评价混凝土密实性或抗侵入性，从而间接评价混凝土的耐久性。

说明表列出了ASTM C1202规定的不同抗渗性混凝土的电通量值范围。可以看出，当混凝土水灰比较大时，电通量值就大；反之，电通量值相对就小。可见，电通量确实可以较好地用来相对比较混凝土的密实性和抗渗性。

说明表 氯离子在混凝土中渗透能力的等级划分（ASTM C1202—97） 通过电量C（库仑） 氯离子渗透能力 混凝土类型 >4000 2000~4000 1000~2000 100~1000

<100 渗透能力强 渗透能力中等 渗透能力低 渗透能力很低

不渗透 W/C＞的普通混凝土 W/C为～的普通混凝土 W/C＜的普通混凝土 改型乳液或硅灰混凝土 聚合物浸渍混凝土

国内外大量的试验研究数据和工程实例表明，掺加适量矿物掺和料且具有良好抗侵入性的C30以下混凝土的电通量值一般小于2000C，C45以下混凝土的电通量值一般小于1500C，C50

混凝土的电通量值一般小于1000C。

当混凝土结构处于含氯盐的海水、岩土或空气环境中时，氯离子也会从混凝土表面逐渐扩散到钢筋表面并使钢筋脱钝。防止氯离子渗入混凝土内部最为简便和有效的途径就是提高混凝土的抗侵入性和增加钢筋的保护层厚度。因此，本暂行规定仍然采用电通量指标来评价混凝土抵抗氯离子侵入的能力。

混凝土抵抗化学侵蚀的能力取决于两个方面的因素，一方面，混凝土的胶凝材料本身应能有效抵抗环境中有害离子的化学侵蚀。人们常用抗蚀系数来评价水泥或胶凝材料耐 侵蚀的能力。至于胶凝材料在其他侵蚀环境下的耐蚀性能，目前还没有一个成熟可靠的的方法。另一方面，混凝土抗化学侵蚀的能力还取决于混凝土本身的密实性。混凝土愈密实，环境中的有害离子愈难渗入其内。因此，参照前面的做法，本暂行规定提出混凝土在不同化学侵蚀作用等级条件下的电通量值应分别小于一定的限制值。

混凝土的抗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抗冻级别，但所有这些指标都只能用来作为抗冻性能的相对比较，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抗冻性进行评定。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）作为混凝土抗冻耐久性指数DF。北美地区的抗冻混凝土标准规定，有抗冻要求的混凝土，其DF值需大于或等于60％。

我国现行规范用抗冻等级或抗冻标号作为混凝土抗冻性能指标。在水工、公路等规范中，定义快速冻融试验动弹模降到初始值的60%或质量损失到5％（两个条件中只要有一个先达到时）的循环次数作为混凝土抗冻等级。我国港口和水工规范也用抗冻等级表示混凝土的抗冻性能。

综上所述，参考《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01-2004）的规定，本暂行规定采用抗冻等级作为评定混凝土抗冻性的指标。

水泥过细，水泥熟料中C3A含量过高，将导致水泥的水化速度过快，水化热过于集中释放，表现为混凝土的收缩增大、内外温差偏大、抗裂性下降，对混凝土耐久性不利。因此，应对水泥比表面积及C3A含量加以限制。

水泥中的碱含量过高不仅容易引发混凝土的碱—骨料反应，而且增加混凝土的开裂倾向。一般情况下，不宜采用碱含量过高的水泥。

采用烧失量大的粉煤灰配制的混凝土工作性差（坍落度损失大、不易捣实），强度效应差（波特兰效应降低），耐久性差（封孔固化和致密效应降低）。因此，对粉煤灰的烧失量应予重点控制。

矿渣越细，活性越高，收缩也随矿渣细度的增加而增加。从减少混凝土收缩开裂的角度出发，磨细矿渣的比表面积以不超过500m2/kg为宜，最好不超过450m2/kg。

在水灰比不变的情况下，掺入硅灰可明显提高混凝土的强度和抗化学腐蚀性，但由于硅灰活性高，不利于减少温度变形，并且增大混凝土自收缩，因此，当有特殊需要需使用硅灰时，硅灰就宜与其他矿物掺和料联合掺用。

采用专门机组生产的人工砂，具有很好的粒形，且因在磨制前已被清洗，故其含泥量较低，可以用来配制高性能混凝土。山砂是由开挖山体浅层风化岩经筛选而得，含泥量高、风化严重，故不提倡使用。海砂中的有害物氯离子虽然可用淡水冲洗除去，但目前冲洗成本高，质量控制困难，因此暂时规定不得使用。

、骨料的坚固性及有害物含量对混凝土的耐久性影响较大，本暂行规定提出的要求较《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》（TB10424—2003）有所提高。

、水、混凝土中的碱、活性骨料是发生碱—骨料反应的三个必要条件，缺一不可。为预防混凝土发生碱—骨料反应，处于潮湿环境中的混凝土结构应尽量采用砂浆棒或岩石柱膨胀率小于%的碱非活性骨料。

人工砂中的石粉不同于粘土、泥块，少量石粉在混凝土中有调整和易性、提高混凝土韧性的有利作用。本暂行规定对人工砂和混合砂的石粉含量主要参考最新修订的《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》制定的。

砂岩的晶粒嵌固程度不好，坚固性差，不宜配制高性能混凝土。

粗骨料在运输和装卸过程中，其级配可能发生变化。为了确保骨料具有良好的级配，一个有效又可行的技术措施是采用多级配石，如采用二级配石或三级配石。使用过程中可通过对粗骨料实行分级采购、分级存贮、分级计量，配合比试配时再确定各级配石的具体用量，以使骨料具有尽可能小的空隙率，从而降低混凝土的胶凝材料用量。降低粗骨料空隙率的另一个有效措施是采用反击式、锤式式破碎机生产骨料，可以获取更多球形粒形的骨料产品。用这种骨料配制的混凝土，其工作性可以得到进一步的改善，因而也是骨料生产工艺改进的一个方向。

外加剂对混凝土具有良好的改性作用。掺用外加剂是制备高性能混凝土的关键技术之一。外加剂的性能品质、匀质性和与水泥的相容性是成功配制高性能混凝土的基本条件。由于目前外加剂品种繁多，产品质量参差不齐，市场管理又比较混乱，选用时，一定要注意不同外加剂的使用功能、特点。表所列的性能指标是铁路混凝土常用外加剂的基本要求。工程上若需要采用其他具有特殊功能的外加剂，其性能还应满足现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076）和有关行业标准的相关规定。此外，外加剂必须通过权威部门的技术鉴定，从而确保外加剂的总体质量和使用安全性。

提高混凝土的耐久性，引气剂起到十分重要的作用。混凝土中掺入少量引气剂后，就能使每方混凝土中引入数千亿个微小气泡，使混凝土的抗冻融性能大大提高。

日本学者的最新研究表明，混凝土中掺加引气剂后，对混凝土的工作性和匀质性有所提高。引气剂不仅能减少混凝土的用水量，降低泌水率，更重要的是混凝土引气后，水在拌和物中的悬浮状态更加稳定，因而可以改善骨料底部浆体泌水、沉陷等不良现象。因此适量引气是配制高性能混凝土的重要手段之一。

国家标准《混凝土拌合用水标准》（JGJ63-89）对拌合水中有害物含量和拌合水对混凝土凝结时间和强度的影响要求作出了具体规定。拌合水的碱含量是新增要求，主要是为了控制混凝土的可溶性总碱含量，具体指标参考最新修订的混凝土拌合用水标准制定。

凝胶是硬化混凝土中的薄弱环节，混凝土的破坏常常是从水泥石凝胶的变形开始的。过高的胶凝材料用量，不仅可使混凝土开裂趋势增大，而且可能造成混凝土的泛浆分层，对混凝土的耐久性反而不利。胶凝材料的数量主要是满足工作性和胶结强度的需要，在此前提下，单方胶凝材料用量应尽可能减少。

在水泥品质得到保障的前提下，国外有使用大掺量矿物掺合料混凝土的成功经验，磨细矿渣用量达90%，素混凝土中粉煤灰用量达到70%。随着矿物掺合料品质的提高以及其在混凝土中作用的逐渐被认识，我国铁路混凝土工程逐步开始采用掺合料配制混凝土，且随混凝土配制技术的提高其掺量亦有逐步提高的趋势。但矿物掺合料掺量增加也可能带来负面影响（如硬化初期对温、湿度的敏感性），应充分考虑掺合料品质、水胶比影响、外加剂的掺入效应、养护技术等要求。在预应力混凝土结构中，对粉煤灰的用量应适当限值，一般不应超过30%。

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—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合料。对于活性不是很大（砂浆棒膨胀率在～%）的骨料，可通过控制混凝土总碱含量降低风险；对于活性较大（砂浆棒膨

胀率在～%）的骨料，可通过控制混凝土总碱含量和掺加矿物掺合料两种措施降低风险；对于活性很大（砂浆棒膨胀率在以上）的骨料，原则上建议更换骨料。

配合比设计是确保混凝土耐久性最关键的环节之一，提出混凝土最大水胶比、最小胶凝材料用量限值，就是有效而可行的措施。掺加矿物掺和料已被证明是改善混凝土施工性能、提高混凝土耐久性能的重要技术措施。所以，高性能混凝土必须掺加矿物掺和料和化学外加剂。在以往按强度设计混凝土配合比的设计方法中，首先按强度等级计算水灰比，如今按耐久性要求设计混凝土配合比时，首先是根据环境类别和作用等级，确定混凝土的水胶比和各种胶凝材料用量。在条件许可的情况下，尽量选用较低的水胶比，减少单方用水量和胶凝材料用量，有利于提高混凝土的密实性，降低混凝土的渗透性并减少收缩量，对提高混凝土的耐久性非常有利。另外，降低水胶比是发挥矿物掺合料对混凝土强度贡献的重要条件。但过少的胶凝材料用量对混凝土的强度、耐久性和工作性能不利，因此胶凝材料用量应有最小限值。 本暂行规定对混凝土最大水胶比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。

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C3A的含量尽量少，如高抗硫水泥C3A含量≤3%，中抗硫水泥C3A含量≤5%；对于不同抗硫酸盐水泥也应选择C3A含量低的品种。第二是掺加矿物掺合料，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水量，提高混凝土抗渗性和强度。

从耐久性的角度看，最外层的箍筋或分布筋应该最早受到侵蚀，箍筋的锈蚀可引起沿箍筋的环线开裂，在箍筋的密布区域，还会发生保护层的成片剥落，所以在确定钢筋保护层的最小厚度时，应该充分考虑到最外侧的分布筋和箍筋的需要。设计人员在结构的施工图中应明确混凝土保护层厚度所指的钢筋对象（主筋、箍筋或分布筋）及保护层厚度的施工允差。由于影响钢筋锈蚀的因素非常复杂和综合，设计人员可以根据工程的实际情况（特别是通过专门的施工质量控制和质量保证措施）对表中的最小厚度值作出少量调整。鉴于主筋、箍筋和分布筋发生锈蚀的后果严重性有所不同，对于主筋的保护层最小厚度应有足够的保证。 在目前的认识水平下，合理确定钢筋的保护层厚度尚不能完全依靠材料劣化模型的计算结果，主要还得依靠经验和工程判断。本暂行规定所设定的保护层最小厚度，主要参考了国内外有关标准、规范中的规定和研究成果，并通过分析比照而定，其中也联系了我国已建工程的耐久性现状和国外新建大型工程的耐久性设计实例，同时还选用了适当的材料劣化模型进行了核算。

工厂生产的预制构件，因质量较有保证，一般可不考虑保护层的施工负允差。

预应力钢筋的耐久性与不同的预应力体系有关，并在很大程度上受施工质量的影响，所以很难对预应力钢筋的混凝土保护层最小厚度提出统一的要求。在不良的环境条件下，预应力钢筋应采取双重或多道防护，除混凝土保护层外，还要有密封的护套或孔道管如高密度的塑料波纹孔道管或环氧涂层金属孔道管。对于氯盐环境且要求的使用年限又较长时，还可同时采用环氧涂层预应力钢筋并在灌浆材料中加入阻锈剂。金属螺旋孔道管无密封功能，除干燥环境条件外不宜采用。无粘结预应力筋因防锈能力不甚确切，在严重的环境作用下很少采用。体外预应力钢筋便于检查和更换，是不良环境条件下比较好的一种预应力结构形式。 我国混凝土结构设计规范GB50010－2002对预应力筋保护层厚度的要求与普通钢筋相同，美国AASHTO规范也是如此。欧洲规范则要求预应力钢筋的保护层最小厚度在各种环境作用下都要比普通钢筋大10mm。预应力筋的锈蚀后果比较严重，如果没有护套或双重保护，其保护层厚度应该大于普通钢筋。

按耐久性要求设计的混凝土应满足工作性、强度和长期耐久性的要求，其中混凝土耐久性能

的试验周期比较长，一般为2～3个月，混凝土配合比的耐久性试验也不可能一次成功，所以混凝土的配合比试验应充分考虑这种情况，要预留足够的时间。

有耐久性要求的混凝土质量的控制，关键在于保证原材料和拌和物质量的稳定。应充分考虑施工过程中可能出现的各种情况，制定充分的预防措施，合理设置原材料和拌和物质量是否稳定的控制点，杜绝在施工过程中随意更改既定施工方案的现象发生。

对于复杂结构或涉及新工艺的施工方案，应通过适当的方式考察施工方案的可操作性，如选择适当构件进行试浇筑，通过各种手段测试混凝土性能（工作性、强度、耐久性、温差控制等）是否能达到设计要求。

采用强制式搅拌机拌制的混凝土质量比较均匀，搅拌机的功率大、效率高，混凝土拌和物的质量也相对稳定。采用电子计量系统也是为了保障拌和物的质量稳定。

规定冬季搅拌混凝土应具有一定的出机温度，主要是担心混凝土早期受冻。当施工现场存在机械运输困难、运距较长等问题时，应适当提高混凝土的出机温度，以保证混凝土在运输过程中不致被冻坏。，为使混凝土达到必要的出机温度，通常需要对拌合水或骨料进行预热，或两者都加热。加热拌合水是最有效的办法，不但容易做到，而且加热水所消耗的能量仅是同质量骨料的四分之一。但拌合水的加热程度要适当，且应保证每盘混凝土之间温度相差不太悬殊。为避免发生速凝或假凝现象，太热的水不要直接与水泥或外加剂接触。为此，可采用加热水与骨料先行拌合的搅拌工艺制度。

骨料加热前可用帆布等物进行覆盖，加热时可采用蒸汽或热水管等热源，应避免直接使用蒸汽进行喷射。骨料的温度一定要相当均匀，否则直接影响拌和物的质量稳定。

在高温下拌合、浇筑和养护会损害混凝土的质量和耐久性，过热会使坍落度损失过快，拌和物用水量增大。因此，炎热天气施工对混凝土的最高温度和浇筑作业应有限制。

美国垦务局规范建议，在炎热干旱气候条件下，混凝土的入模温度不宜大于27℃，一般条件下应控制入模温度不大于32℃，甚至规定在部分地区的酷热季节禁止浇筑混凝土。 降低混凝土拌和物温度的主要措施有：（1）用冷水或冰水；（2）冷却水泥温度；（3）用冷却水喷洒、浸泡或冷风降低骨料温度；（4）对搅拌和运输设备进行遮荫、隔热处理；（5）夜间浇筑。

混凝土的收缩在浇筑早期最为明显，且随龄期的增长，混凝土的收缩率会逐渐减少。当新鲜混凝土浇筑于已硬化混凝土表面时，由于两种混凝土的收缩不能同步，新浇混凝土往往由于收缩受到硬化混凝土的限制而产生开裂，这种现象在两种混凝土温差过大时更为明显。 控制混凝土的各种温度主要是为了防止温差过大引起混凝土产生裂缝。

混凝土养护要注意湿度和温度两个方面。养护不仅是浇水保湿，还要注意控制混凝土的温度变化。在湿养护的同时，应该保证混凝土表面温度与内部温度和所接触的大气温度之间不出现过大的差异。采取保温和散热的综合措施，可以防止温降和温差过大。

混凝土的潮湿养护通常采用喷水或保水方法，或用湿砂土、湿麻袋覆盖。预制混凝土或寒冷天气中浇筑的混凝土通常用密封罩内送蒸汽的方法保持潮湿。在遮阳防晒条件下进行混凝土潮湿养护，往往比向混凝土外露面洒水养护还有效。密封薄膜养护（不透水塑料薄膜或养护剂形成的薄膜）在水源不足时是很好的保湿养护手段，但应注意薄膜密封前混凝土表面必须处于饱水状态。

拆除模板或撤除保温防护后，如表面温度骤降，混凝土就可能会产生龟裂。只有当混凝土任何部位的温度都处于逐渐下降状态时才能撤除保温防护。大体积混凝土不能降温过快，因为当混凝土内外存在温差时，表面骤冷的混凝土产生裂缝的可能性很大。混凝土采用干热保温时，必须补充足够的水分。

混凝土温度控制的原则是：1) 升温不要太早和太高；2) 降温不要太快；3) 混凝土中心和表面之间、新老混凝土之间以及混凝土表面和大气之间的温差不要太大。温度控制的方法和制

度要根据气温（季节）、混凝土内部温度、构件尺寸、约束情况、混凝土配合比等具体条件来确定。

混凝土硬化早期，由于水泥水化很不充分，混凝土的抗渗性和抗剥落能力较差，因而应尽可能避免混凝土过早与流动水或化学侵蚀介质接触。

混凝土掺加矿物掺和料后，早期的强度发展速度有所放慢，对温度和湿度的敏感程度加强，应特别注意早期的保温和保湿养护。

对预应力筋进行注浆防护对保证预应力混凝土结构的使用寿命具有重要意义。对一些预应力混凝土构件进行解体观察后发现，预应力构件破坏多源于端部预应力体系的锈蚀，而锈蚀与浆体的充盈和密实程度密切相关。

水泥浆体的水化速度与温度有关。在负温条件下，水泥浆体的水化速度变缓或停滞，若此时浆体中的自由水结冰膨胀，就会在浆体中产生过大的膨胀应力，从而可能导致混凝土沿预应力方向产生裂缝。

美国混凝土学会（ACI）确认环氧涂层钢筋、钢筋阻锈剂和阴极保护是保护混凝土中钢筋的三种有效措施。

工厂内采用专门工艺（环氧粉末静电喷涂）制作的环氧涂层钢筋，在国外已有近三十年的工程应用历史，业已证明能够提高钢筋的抗腐蚀能力，是提高钢筋混凝土耐久性的重要措施之一。美国已有上万座桥的桥面板使用了环氧涂层钢筋。根据美国联邦公路局发表的资料，对使用了15～20年的桥面板取样检查表明，其中81%的环氧涂层钢筋没有锈蚀出现，因而从总体上肯定了环氧涂层钢筋的有效性。美国也有使用环氧涂层钢筋的桥梁出现过早腐蚀破坏的事例。究其原因，除与施工质量有关外，还与涂层缺陷、膜层损伤以及长期处于潮湿状态的使用环境有关。在潮湿的环境条件下，环氧涂层与内部钢筋之间的粘结力容易丧失，需要对环氧涂层的生产工艺进一步加以改进。

近十五年来，钢筋阻锈剂在国际上得到更加迅速的发展。我国也于二十年前研究开发出钢筋阻锈剂产品，已经有不少大型工程采用。与高密实的优质混凝土配合，钢筋阻锈剂的防护能力能够大幅提高。优质混凝土不仅能延缓并减少腐蚀介质（Clˉ）扩散到钢筋表面，而且能长期有效地保持钢筋阻锈剂的浓度，使阻锈剂得以长期发挥效能。钢筋阻锈剂按形态可分为水剂型和粉剂型，国外以水剂型为主，而国内目前多为粉剂型；阻锈剂按化学成分可分为无机、有机和混合型；按作用机理可分为阴极型、阳极型、混合型。单一型的阻锈剂往往存在一些缺陷和不足，因而以复合型为好。国内外早期曾用亚硝酸盐作为钢筋阻锈剂，以后逐步采用复合型，或称亚硝酸盐基的阻锈剂。一般情况下，钢筋阻锈剂的有效性与其存在于混凝土中的数量有直接关系。理论与试验均表明，对于目前的掺入型阻锈剂而言，如果阻锈剂的用量与结构设计使用年限内能够渗入到钢筋表面的氯盐（以NaCl计）量有相同的浓度时，钢筋就可以长期不锈，也就是阻锈剂与氯盐（以NaCl计）的比率应大于1。

阴极保护是最常用、很有效的电化学保护方法，已有百年的应用历史。美国已有数百座桥梁采用了阴极保护的方法，大多用于已经受到腐蚀破坏的桥梁，这些桥梁主要是受到除冰盐和海洋环境的侵蚀。在水中或潮湿的土中，对钢筋混凝土结构实施阴极保护相对容易些，而大气中则较复杂。

表面浸渍、涂装的种类繁多，且其技术的长期可靠程度不足，难以达到长期防护的目的。采用该类技术时必须明确重新涂装的时间和技术要求。

影响混凝土结构耐久性的因素非常复杂，且有的因素不可预见。对氯盐等严重环境作用下的结构，必须进行定期检测，力争早期发现问题。在钢筋尚未普遍锈蚀前及早采取补救措施。依靠目测发现顺筋开裂往往已为时过晚，需付出更大的代价。

在设计阶段往往难以准确估计工程竣工后混凝土材料的实际质量以及所处环境的实际作用程度。要比较可靠地估计结构的使用年限，还必须依靠采用结构使用过程中的现场实测结果

进行推断。对氯盐作用下的重要工程，可在竣工后每隔1～2年连续几次测试保护层不同深度上的氯离子浓度分布，求出随时间变化的氯离子表观扩散系数，进一步估计可能的使用年限。 对于重要的铁路桥梁、隧道等混凝土结构，《铁路桥隧建筑物大修维修规则》已经对检测、养护和维修的内容、方法和周期作出了初步的规定。应在此基础上，增加结构耐久性检测所要求的内容。