铁路工程材料的质量控制.ppt

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1、铁路工程材料的质量控制,第一部分,集料,参考标准,铁路混凝土工程施工质量验收标准 TB 10424-2010铁路混凝土TB/T 3275-2011客运专线CRTSI型板式无砟轨道混凝土轨道板技术条件科技基200874号客运专线铁路CRTS型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)暂行技术条件科技基2008173号客运专线铁路双块式无砟轨道双块式混凝土轨枕暂行技术条件科技基200874号建设用砂GB/T 14684-2011 建设用卵石、碎石GB/T 14685-2011客运专线预应力预制梁暂行技术条件铁科技2004120号 客运专线高性能混凝土暂行技术条件科技基2005101号 预制先张法预应力混凝

2、土 铁路桥简支 T梁技术条件 TB/T 2484-2005 预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件 TB/T 3043-2005 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ 52-2006,一 概述,1、定义 骨料是岩石类材料-固体颗粒状材料 2、骨料在工程中的应用：水泥混凝土 沥青混凝土 道路基础 铁路道渣 砂浆 注：每年用量约为20亿吨,3、骨料在混凝土中的作用廉价的填充材料，节省水泥用量混凝土的骨架，减小收缩，抑制裂缝的扩展传力作用降低水化热提供耐磨性提供良好的稳定性和比水泥石更好的耐久性 因此，在经济角度上，在不影响混凝土性能的条件下，在混凝土中尽可能多地加入骨料，以降低混凝土的

3、成本。,Back,一 概述,混凝土的宏观结构,粗骨料,细骨料,水泥石,过渡区,硬化混凝土的组成与结构,一 概述,4、骨料的粒形等径（饱和状)多面体针片状多面体光滑椭圆体5、骨料表面状态表面光滑表面粗糙6、骨料颗粒尺寸与级配,一 概述,4、骨料的粒形等径（饱和状)多面体针片状多面体光滑椭圆体5、骨料表面状态表面光滑表面粗糙6、骨料颗粒尺寸与级配,一 概述,7、混凝土中骨料的基本要求具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比表面积较小，以减少水泥浆用量；骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘结力；含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分；具有足够的强度和坚固性，以保证起

4、到骨架和传力作用。,一 概述,8、骨料的分类 a)按粒径分为细骨料和和粗骨料。细骨料是指公称粒径小于5mm在混凝土（或砂浆）中起骨架作用且具有一定强度的岩石（固体）颗粒。粗骨料是指公称粒径大于5mm在混凝土中起骨架作用且具有一定强度的岩石（固体）颗粒。b)按照骨料的密度普通骨料：堆积密度在15201680kg/m3的骨料 密度在25002700kg/m3轻骨料：堆积密度1120kg/m3的骨料 密度在1000kg/m3重骨料：堆积密度2080kg/m3的骨料 密度在35004000kg/m3,如陶粒、煅烧页岩、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、泡沫塑料颗粒等。,如铁矿石、重晶石等。,碎 石,卵 石,普通骨

5、料,轻骨料,重骨料,骨料的分类,一 概述,C)按照骨料来源分为：天然骨料(原生骨料)：由天然岩石组成的骨料，如砂、卵石、碎石等。人造骨料：热加工骨料：膨胀页岩、膨胀蛭石等；工业副产物：矿渣、铁渣、粉渣等；再生骨料：破碎混凝土、破碎粘土砖等。,9、骨料的特性及其影响,骨料的含水状态骨料的密度骨料的粒径与级配骨料的孔隙率骨料的形状骨料的表面特征骨料的弹性模量骨料的强度骨料的坚固性骨料的硬度,混凝土配合比设计所要求,影响新拌混凝土性能,影响硬化混凝土性能,一 概述,二 细骨料砂,1、定义 细骨料是指公称粒径小于5mm在混凝土（或砂浆）中起骨架作用且具有一定强度的岩石（固体）颗粒。2、分类,砂,混合砂

6、,人工砂,山砂,海砂,湖砂,河砂,天然砂,颗粒表面光滑洁净，但海砂中常含有碎贝壳、可溶性盐等有害物质。,颗粒多具棱角，表面粗糙，含泥量及有机杂质,二 细骨料砂,3、取样 3.1 频率：连续进场的同产地、同品种、同规格以400m3或600t为一批，采用小型工具（如拖拉机等）运输的，以2003或300t为一批，不足上述量者，按一验收。3.2 取样方法：从料堆上取样时，取样部位应均匀分布，取样前应先将取样部位表层铲除，然后由各部分抽取大致相等的砂8份，组成一组样品。从皮带运输机上取样时，应在皮带运输机机尾的出料处用接料器定时抽取砂4份，组成一组样品。从火车、汽车、货船上取样时，应从不同部位和深度抽取

7、大致相等的砂8份，组成一组样品。,二 细骨料砂,3.3 数量：每一试验项目所需砂最少取样质量,二 细骨料砂,4、技术要求含水率、吸水率有害杂质-粘土、淤泥、石粉、有机物、云母、轻物质、氯化物和硫化物等密度表观密度、堆积密度、紧密密度颗粒形状与表面特征颗粒级配及粗细程度碱骨料反应-碱活性,二 细骨料砂,4、技术要求(各标准特殊要求）铁路混凝土工程施工质量验收标准（TB 10424-2010）、铁路混凝土（TB/T 3275-2011）要求不应使用海砂。客运专线CRTS I型板式无砟轨道混凝土轨道板技术条件（科技基200874号）、客运专线铁路CRTS 型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)暂行技术

8、条件（科技基2008173号）、客运专线铁路双块式无砟轨道双块式混凝土轨枕暂行技术条件（科技基200874号）要求：应使用天然砂，不得采用具有碱-碳酸盐反应活性的骨料。客运专线预应力预制梁暂行技术条件（铁科技2004120号）要求：细度模数宜为2.63.0，不得采用具有碱-碳酸盐反应的骨料。客运专线高性能混凝土暂行技术条件（科技基2005101号）要求：不宜使用山砂，不得使用海砂。预制先张法预应力混凝土铁路桥简支 T梁技术条件（TB/T 2484-2005）、预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件（TB/T 3043-2005）要求：细度模数宜为2.63.2，不得采用具有碱-碳酸盐反应活

9、性的骨料。,二 细骨料砂,4、技术要求(修约）,二 细骨料砂,5、样品的缩分 人工四分法缩分：将样品置于平板上，在潮湿状态下拌和均匀，并堆成厚度约为20mm的“圆饼”状，然后沿互相垂直的两条直径把“圆饼”分成大致相等的四份，取其对角的两份重新拌匀，再堆成“圆饼”状。重复上述过程，直至把样品缩分后的材料量略多于进行试验所需量为止。用分料器缩分：将样品在潮湿状态下拌和均匀，然后将其通过分料器，留下两个接料斗中的一份，并将另一份再次通过分料器。重复上述过程，直至把样品缩分到试验所需量为止。,二 细骨料砂,6 有害杂质 定义：骨料中妨碍水泥水化或引起水泥石腐蚀，降低水泥石与骨料粘附性的各种物质。种类：

10、粘土、淤泥、石粉(过量）、有机物、云母、轻物质、氯化物、硫化物和骨料中的活性成分等。粘土、淤泥、石粉(过量）：由于其粘附在骨料表面妨碍水泥与骨料的黏结，增大用水量，影响混凝土的强度和耐久性（不封闭的气孔）与混凝土的干缩（内应力增加），对外加剂有一定的吸附作用，引起混凝土坍落度的损失；泥块容易在混凝土中形成薄弱点，影响强度及耐久性。云母含量：呈薄片状，表面光滑，本身强度很低，较易沿节理错裂，与水泥粘结性很差,水泥粘结性差，影响混凝土的和易性、强度、抗渗性、抗冻性 轻物质：不安定，会导致腐蚀和分层，对混凝土强度造成不利影响，煤还可能膨胀而引起混凝土的破裂，它如以细颗粒形式大量地存在，会妨碍水泥净浆

11、的硬化过程。硫化物及硫酸盐含量、氯离子：降低混凝土的碱度，对混凝土有腐蚀作用，且能造成钢筋锈蚀，与水泥中氢氧化钙作用生成结晶体积膨胀，致使水泥石开裂。有机物：妨碍水泥水化，降低混凝土强度。处理方法：当砂中有害杂质含量过多，如必须使用时，可用清水（含泥量或泥块含量过大）或石灰水（有机质含量多时）加以冲洗，如冲洗后符合要求，则可使用。,二 细骨料砂,7、试验注意事项 7.1环境条件 试验室的温度应保护在（205），（国标，行标仅在表观密度试验时有此要求）。7.2 含水率及吸水率 含水率及吸水率指的是以干燥状态为基准的含水状态，计算时分母为烘干状态下的质量。注：恒重系指试样在相邻两次称量不少于3h的

12、情况下，前后两次质量之差小于（不大于）该项试验所要求的称量精度。7.3 含泥量 含泥量必须采用水洗法，不可直接放在0.075mm筛上冲洗；易忽视水洗清澈后将残留在0.075mm筛的细粒连同0.075mm筛一起放在水中淘洗。7.4 云母含量 云母含量应采用钢针吸附，禁止使用镊子。7.5 人工砂压碎值和坚固性 国标人工砂压碎值取最大单粒级压碎值作为评定结果，行标采用四级砂样的总压碎指标作用评定结果。国标坚固性取各粒级最大损失率值作为评定结果，行标采用四级砂样的总压碎指标作用评定结果。7.6 颗粒级配 机制砂的颗粒级配国标有特殊要求，级配区同天然砂有区别。,砂的颗粒形状与表面特征及其对混凝土性能的影

13、响见下表,二 细骨料砂,8 颗粒形状与表面特征,9 砂的粗细程度及颗粒级配（1）颗粒级配 定义：粒径不同的砂粒互相搭配及组合的情况；用级配区表示砂的级配性况。颗粒级配不良，空隙率较大，则需较多的水泥浆填充;颗粒级配良好，空隙率较小，需较少的水泥浆填充。,二 细骨料砂,（2）粗细程度 定义：粒径不同的砂粒混合在一起后的平均粗细程度，用细度模数表示砂的粗细。在砂用量相同的条件下，粗颗粒表面积小，细颗粒表面积大。包裹颗粒用的水泥浆多少就会有所差别。,二 细骨料砂,（3）筛分析试验-评定砂的 颗粒级配(级配区和级配曲线）和粗细程度,二 细骨料砂,150m,300m,600m,1.18mm,2.36mm

14、,4.75mm,9.50mm,控制粒径：0.6mm 粒径的含量决定它的区间,试验步骤：,称取500g干砂，放于最上一只筛子。,将套筛装于摇筛机上，筛析10min。,取下套筛，逐个进行手筛。,称取各筛的筛余量，进行计算。,二 细骨料砂,粗细程度的评定：,计算细度模数 注意：Ai 在计算时不带。,评定标准：,二 细骨料砂,1.50.7,特细砂（行标）,方法一：用级配区评定,普通混凝土用砂的颗粒级配,注：砂的实际颗粒级配与表中所列数字相比，除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量不应大于5。,评定标准：当砂的累计筛余均处于表中的任何一个级配区中，则颗粒级配合格，否则级配不合格。,二

15、细骨料砂,级配曲线,方法二用级配曲线评定,级配曲线,级配曲线,筛孔尺寸（mm）,累计筛余百分率,0.30,0.60,1.18,2.36,4.75,9.50,0.15,80,60,40,20,0,100,上限,下限,级配曲线分析,区:粗砂为主,易泌水,不易密实成型，可配制富混凝土；区:中砂为主,最适合配制普通混凝土；区:细砂为主,配制的混凝土拌合物粘性大,保水性好,但易干缩；配制混凝土时宜优先选用区砂。当采用区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；当采用区砂时宜适当降低砂率；当采用特细砂时应符合相应的规定；对于泵送混凝土用砂，宜选用中砂。,粗细颗粒含量适当空隙率小总表面积

16、小水泥浆的用量少混凝土的和易性好密实度高强度及耐久性高混凝土的微裂缝,合理级配,三 粗骨料石,1、定义 细骨料是指公称粒径大于5mm在混凝土中起骨架作用且具有一定强度的岩石（固体）颗粒。2、分类,三 粗骨料石,3、取样 3.1 频率：连续进场的同产地、同品种、同规格以400m3或600t为一批，采用小型工具（如拖拉机等）运输的，以2003或300t为一批，不足上述量者，按一验收。3.2 取样方法：从料堆上取样时，取样部位应均匀分布，取样前应先将取样部位表层铲除，然后由各部分抽取大致相等的石子16份，组成一组样品。从皮带运输机上取样时，应在皮带运输机机尾的出料处用接料器定时抽取石子8份，组成一组

17、样品。从火车、汽车、货船上取样时，应从不同部位和深度抽取大致相等的石子16份，组成一组样品。,三 粗骨料石,3.3 数量：每一试验项目所需最少取样质量,三 粗骨料石,4、技术要求含水率、吸水率有害杂质-粘土、淤泥、石粉、有机物、云母、轻物质、氯化物和硫化物等密度表观密度、堆积密度、紧密密度颗粒形状与表面特征颗粒级配及最大粒径石子强度碱骨料反应-碱活性,三 粗骨料石,4、技术要求(各标准特殊要求）铁路混凝土工程施工质量验收标准（TB 10424-2010）、铁路混凝土（TB/T 3275-2011）要求应选用碎石，无抗拉和抗疲劳要求的C40以下混凝土可采用卵石。客运专线CRTS I型板式无砟轨道

18、混凝土轨道板技术条件（科技基200874号）、客运专线铁路CRTS型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)暂行技术条件（科技基2008173号）、客运专线铁路双块式无砟轨道双块式混凝土轨枕暂行技术条件（科技基200874号）要求：应使用二级或多级单粒级碎石，并分级储存、运输、计量，最大粒级为20mm，不得采用具有碱-碳酸盐反应活性的骨料。客运专线预应力预制梁暂行技术条件（铁科技2004120号）要求：应使用碎石，母岩强度超过混凝土设计强度2倍，不得采用具有碱-碳酸盐反应的骨料。客运专线高性能混凝土暂行技术条件（科技基2005101号）要求：应选用碎石或碎卵石，不宜采用砂岩碎石，并使用二级或多级单粒

19、级，最大粒径不超过25mm，母岩强度超过混凝土设计强度1.5倍。预制先张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件（TB/T 2484-2005）要求、预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件（TB/T 3043-2005）要求：应采用5-20mm碎石，最大粒径不应超过25mm，母岩强度超过混凝土设计强度2倍，不得采用具有碱-碳酸盐反应的骨料。,三 粗骨料石,4、技术要求(修约）,三 粗骨料石,5、样品的缩分 将样品置于平板上，在自然状态下拌均匀，并堆成锥体，然后沿相互垂直的两条直径把锥体分成大致相等的四份，取其对角的两份重新拌匀，再堆成锥体，重复上述过程，直至把样品缩分至试验所需量为止。,三

20、粗骨料石,6、有害杂质定义：骨料中妨碍水泥水化或引起水泥石腐蚀，降低水泥石与骨料粘附性的各种物质。种类：粘土、淤泥、有机物、氯化物、硫化物、针片状颗粒和骨料中的活性成分等。粘土、淤泥：由于其粘附在骨料表面妨碍水泥与骨料的黏结，增大用水量，影响混凝土的强度和耐久性（不封闭的气孔）与混凝土的干缩（内应力增加），对外加剂有一定的吸附作用，引起混凝土坍落度的损失；泥块容易在混凝土中形成薄弱点，影响强度及耐久性。硫化物及硫酸盐含量、氯离子：降低混凝土的碱度，对混凝土有腐蚀作用，且能造成钢筋锈蚀。有机物：妨碍水泥水化，降低混凝土强度。针片状颗粒：针片状颗粒易折断，且会增大骨料的空隙率和总表面积，使混凝土拌

21、合物的和易性变差，强度、耐久性降低。处理方法：当砂中有害杂质含量过多，如必须使用时，可用清水（含泥量或泥块含量过大）或石灰水（有机质含量多时）加以冲洗，如冲洗后符合要求，则可使用。,三 粗骨料石,7、试验注意事项 7.1环境条件 试验室的温度应保护在（205）（国标，行标仅在表观密度试验时有此要求）。7.2 含水率及吸水率 含水率及吸水率指的是以干燥状态为基准的含水状态，计算时分母为烘干状态下的质量。骨料的几种含水状态如图所示。()全干状态()气干状态；（c）饱和面干状态()湿润状态 当拌制混凝土时，由于骨料含水量的不同，将影响混凝土的用水量和骨料用量。计算混凝土中各项材料的配合比时，一般以干

22、燥骨料为基准，而一些大型水利工程常以饱和面干的骨料为准。,三 粗骨料石,7、试验注意事项7.3 含泥量 含泥量必须采用水洗法，不可直接放在0.075mm筛上冲洗；易忽视水洗清澈后将残留在0.075mm筛的细粒连同0.075mm筛一起放在水中淘洗。7.4 表观密度 表观密度以两次试验结果的平均值作为测定值，如两次之差超过20kg/m3，应重新试验。材质不均的试样，如两次之差超过20kg/m3，可取四次结果的平均值作为测定值。7.5 岩石的抗压强度 以六块试件结果的平均值作为测定值，如其中两个试件平均值与其他四个试件的抗压强度的平均值超过三倍，以四个试件的抗压强度的平均值作为测定值；对具有显著层理

23、的岩石，应分别以垂直及平行层理抗压强度的平均值作为测定值。仲裁检验时，以50mm50mm圆柱体试件的抗压强度为准（国标）。,三 粗骨料石,7、试验注意事项7.6 颗粒级配 粗骨料级配筛分时，要求摇筛时间为10min（国标，行标无要求）。7.7 压碎值指标 国标要求按1kN/s速度均匀加荷到200kN，行标要求在160300s内均匀加荷到200kN。7.8 二级配与多级配的含泥量与泥块含量 二级配与多级配的含泥量与泥块含量应分级检验，不合格的分级集料不得用于混凝土施工。当集料的含泥量、泥块含量引发工程质量争论时，可按使用分级比例混合后的含泥量、泥块含量是否满足技术要求，对工程质量进行判定。,8、

24、表面特征,卵石表面光滑少棱角，与水泥浆粘结能力差。,三 粗骨料石,碎石表面粗糙且多棱角，与水泥浆粘结力强；,三 粗骨料石,8、表面特征,三 粗骨料石,9、颗粒级配及最大粒径（1）颗粒级配 定义：粒径不同的颗粒互相搭配及组合的情况；分为连续级配和单级配。连续级配:从小到大连续分级，每个粒级的石子均占一定的比例，适合配制普通混凝土，和易性好；连续级配是石子由小到大连续分级，且相邻粒径比值小于2；单粒级:剔除某些粒级的颗粒,造成粒级的间断，大粒径骨料间的空隙由比其小几倍的小粒径颗粒填充，从而降低堆积空隙率，配制普通混凝土易产生离析。可配制高强混凝土或干硬性混凝土,须强力振捣。单粒级是从1/2最大粒径

25、到最大粒径，粒径大小差别小，一般不单独使用。要求：为减少空隙率和总表面积，改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的强度，粗骨料也要求有良好的颗粒级配。,常用粗骨料的颗粒级配,评定标准：当石子的累计筛余均处于表中的任何一个级配区中，则颗粒级配合格，否则级配不合格。,（2）筛分析试验 标准方孔筛:2.36（2.5）、4.75（5）、9.5（10）、16（15）、19（20）、26.5（25）、31.5、37.5（40）、53（50）、63、75（80）及90（100）mm等共12个,三 粗骨料石,2.5mm,5.0mm,10.0mm,16mm,20mm,25mm,31.5mm,40mm,试验步骤：,按

26、规定称取试样，放于最上一只筛子。,将套筛装于摇筛机上筛析。,取下套筛，逐个进行手筛。,称取各筛的筛余量，进行计算。,三 粗骨料石,2.5mm,5.0mm,10.0mm,16mm,20mm,25mm,31.5mm,40mm,三 粗骨料石,三 粗骨料石,（3）最大粒径：粗骨料公称粒级的上限叫做该粒级的最大 粒径。如520mm粒级,20mm是该粒级的上限，即最大粒径。从结构上考虑,最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4；不得超过钢筋最小净距的3/4；对于实心板，不得超过板厚的1/2且不得超过40mm；对于泵送混凝土，最大粒径与输送管道内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。,DM/D

27、,卵石,高层建筑,超高层建筑,从施工上考虑最大粒径过大，在搅拌、运输以及振捣时易产生离析或易损坏叶片、堵塞泵管或振捣不实。从经济上考虑,1:2.5 1:3 1:3-1:41:4-1:5,碎石,当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加（表面积增加），当大于150mm后，节约水泥的效果却不明显。,骨料对混凝土强度的影响,抗压强度（MPa),骨料最大粒径（mm）,对于富水泥浆的混凝土：小粒径骨料可使混凝土强度较高；大粒径可使混凝土强度较低。,对于贫水泥浆的混凝土：大粒径骨料使混凝土强度较高；小粒径骨料使混凝土强度较低；,骨料对混凝土强度的影响,抗压强度（psi),骨料最大粒径（in）,

28、水灰比越小，骨料粒径对混凝土强度的影响越明显：混凝土强度随骨料粒径的增大而降低,11、岩石强度,三 粗骨料石,四 骨料碱活性,1、定义（AAR)碱活性骨料：能在一定条件下与混凝土中的碱发生化学反应导致混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏的骨料。（1940首先发现）碱集料反应是影响混凝土耐久性最主要的因素之一。该反应不同于其它混凝土病害，其造成的开裂破坏是整体性的，且目前尚无有效的修补方法，而其中的碱-碳酸盐反应的预防尚无有效措施。因此碱集料反应素有混凝土的癌症之说。碱骨料反应的破坏特征：时间:一般在混凝土浇筑后2、3年或者更长时间。变形：整体位移或变形 裂缝：网状，顺筋或沿压应力方向 凝胶析出：透明或

29、淡黄色凝胶（AAR）部位：越潮湿越明显 内部：骨料周围有反应环，内部缝隙界面有凝胶,四 骨料碱活性,2、碱-骨料反应的类型 碱硅酸反应 混凝土中的碱与骨料中的活性氧化硅成分反应产生碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶，碱硅凝胶固体体积大于反应前的体积，而且有强烈的吸水性，吸水后膨胀引起混凝土内部膨胀应力，而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱骨料反应的发展、使混凝土内部膨胀应力增大，导致混凝土开裂。发展严重的会使混凝土结构崩溃。碱碳酸反应 在泥质石灰质白云石中含粘土和方解石较多，碱与这种碳酸钙镁的反应时，将其中白云石(MgCO3)转化为水镁石Mg(OH)2，水镁石晶体排列的压力和粘土吸水膨胀，引起混凝土内部应力，

30、导致混凝土开裂。无论是哪种碱集料反应，都是正常的骨料被没有强度的碱集料反应产物所替代，改变混凝土的微结构，从而引起明显的混凝土体积膨胀和开裂，使混凝土的强度、弹性模量等力学性能和抗渗性能明显下降，开裂而严重影响混凝土结构的安全性能。这此由于碱集料反应而引起混凝土结构的耐久性问题，使许多结构达不到设计使用年限就提前报废，这给各国带来巨大的经济损失和财政负担。,四 骨料碱活性,3、碱活性骨料类型 碱硅酸活性物质，存有非结晶（或无定形）硅（活性二氧化硅）和重应力变形石英的岩石，例蛋白石、玉髓、鳞石英、方石英和隐晶、微晶或玻璃质石英等；在火成岩、变质岩和沉积岩中均有分布常见在花岗岩、流纹岩、安山岩、珍

31、珠岩、石英岩、燧石、硅藻土等 碱碳酸活性物质，如具有细小菱形的白云石晶体,包裹在白云石晶体内的黏土吸水膨胀造成。4、混凝土碱-骨料反应的必备条件：能离解出K+、Na+的碱；一定数量能与碱反反应的碱活性物质；潮湿的环境条件。,四 骨料碱活性,5、混凝土碱-骨料反应的原理：混凝土内部的碱和碱活性骨料在混凝土浇注后，经一定时间后，反应产物积累到一定程度吸水膨胀所致。碱活性骨料通过搅拌机拌合，在混凝土内部的分布大体上是均匀的，碱在混凝土孔隙液中，凡是连通的孔隙，由于浓度平衡规律也大体是均衡的，如果混凝土具备了碱-骨料反应的条件，就难控制其反应的发展了。,四 骨料碱活性,6、技术要求（线下工程）试件膨胀

32、率应小于0.30%，桥梁体、轨道板、轨枕、接触网支等构件的试件膨胀率应小于0.20%；试件膨胀率小于0.10%时，为无潜在碱-硅酸反应危害；试件膨胀率大于等于0.10%小于0.20%时，控制混凝土碱含量；试件膨胀率大于等于0.20%小于0.30%时，控制混凝土碱含量，还需对混凝土采取有效的抑制碱骨料反应的技术措施。粗集料的岩石柱膨胀率应小于0.10%。（桥梁）试件膨胀率应小于0.20%；试件膨胀率小于0.10%时，为无潜在碱-硅酸反应危害；试件膨胀率大于等于0.10%小于0.20%时，控制混凝土碱含量，还需对混凝土采取有效的抑制碱骨料反应的技术措施。注：有效的抑制碱骨料反应指的是采用矿物掺和料

33、及外加剂抑制碱骨料反应，28d的膨胀率小于0.10%。,四 骨料碱活性,7、试验方法 进行碱活性检验时，首先应采用岩相法（缺点：不能对骨料碱活性做定量分析，必须与其他方法配合使用）检验骨料的矿物组成和类型，当检验出骨料中含有碱硅酸反应活性矿物（活性二氧化硅）时，应采用快速砂浆棒法进行检验；若含有碱碳酸盐反应活性矿物时，应采用岩石柱法进行检验。注：岩石组成种类繁多，即将同块岩石也可能同时含有碳酸类矿物和硅酸类矿物，判断采用的碱活性检验方法时应根据岩石所含的活性矿物的种类决定。如石灰石为碳酸类矿物，可以不含有碱碳酸盐反应活性矿物，却含有碱硅酸反应活性矿物。,7.1 岩石柱法 本方法适用于检验碳酸盐

34、岩石是否具有碱活性。试件制作 利用钻机在同块岩石的不同岩性方向（岩石层理不清时，应在三个相互垂直的方向上各取一个试件）钻取的圆柱体试件直径为(91)mm，长度为(355)mm，试件两端面应磨光、互相平行且与试件的主轴线垂直。，岩石柱法试验步骤 1）试件编号放入盛有蒸馏水的瓶中，置于(202)的恒温室内，每24h取出擦干水分，进行测长，直至两次相差不超过0.02%，以最后一次测长国基长L0。2）将测完基长的试件浸入盛有浓度为1mol/L氢氧化钠溶液的瓶中，液面应超过试件顶面10mm以上，每个试件的平均液量至少应为50mL。同一瓶中不得浸泡不同品种的试件，盖严瓶盖，置于(202)的恒温室中。溶液每

35、六个月更换一次；,四 骨料碱活性,岩石柱法试验步骤 3)在(202)的恒温室中进行测长。每个试件测长方向应始终保持一致。测量时，试件从瓶中取出，先用蒸馏水洗涤，将表面水擦干后测长，测长龄期从试件泡入碱液时算起，在7d、14d、21d、28d、56d、84d时进行测量，如有需要以后每4周一次，一年后每12周一次；4）试件在浸泡期间，应观测其形态的变化，如开裂、弯曲、断裂等，并作记录。整理数据，精确至0.001%；式中 st-试件浸泡t天后的长度变化率；Lt-试件浸泡t天后的长度（mm）；L0-试件的基准长度（mm）。注：测量精度要求为同一试验人员，同一仪器测量同一试件其误差不应超过0.02%；不

36、同试验人员，同一仪器测量同一试件，其误差不应超过0.03%。,四 骨料碱活性,岩石柱法法的判定（结果评定）结果评定应符合下列规定：1、同块岩石所取的试样中以其膨胀率最大的一个测值作为分析该岩石碱活性的依据，其余数据不予考虑；2、试件浸泡84d的膨胀率如超过0.10%，则该岩样应评为具有潜在碱活性危害。,四 骨料碱活性,注意事项,1、碎石应采用二级配或三级配，并实行分级采购、分级存贮、分级计量。2、碎石的破碎方式宜采用反击式、锤式破碎。3、磨蚀环境下，宜选择硬质集料，如花岗岩、闪长岩等。4、严格控制骨料中的含泥量和泥块含量。砂石资源基本掌握在当地强势势力的手中，一旦资源紧张，施工单位就很难做到源

37、头控制，供货方提供的沙石容易含泥量和泥块含量超标。为此要求施工单位对进场的含泥量和泥块含量超标的砂石进行清洗。,注意事项,细骨料一般采用螺旋式洗砂机进行清洗，具有洗净度高，冲洗过程中细颗粒流失少的特点。选型时应注意选用设备的类型、规格、数量应满足产品质量和数量的要求。,注意事项,粗骨料一般采用筒式洗石机清洗或在振动筛上用高压水进行冲洗（水压大于0.2MPa），具体型号可以根据产量需要选取，常用结构形式见下图。采用筒式洗石机或振动筛配以带式输送机、料斗，即可组装成成套洗石设备，日产量应不低于搅拌站每天所用粗骨料的数量。,筒式洗石机 振动筛,注意事项,5、集料存贮场地面应为硬地面，并按品种、规格、

38、批次分别存放，并清澈标识，杜绝混堆现象。6、集料存贮场应具有完善的排水措施。7、绘制料场规划图，现场设置围挡、苫盖。,第二部分,胶凝材料及矿物掺加剂,参考标准,铁路混凝土工程施工质量验收标准 TB 10424-2010铁路混凝土TB/T 3275-2011客运专线CRTSI型板式无砟轨道混凝土轨道板技术条件科技基200874号客运专线铁路CRTS型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)暂行技术条件科技基2008173号客运专线铁路双块式无砟轨道双块式混凝土轨枕暂行技术条件科技基200874号客运专线预应力预制梁暂行技术条件铁科技2004120号 客运专线高性能混凝土暂行技术条件科技基2005101

39、号 预制先张法预应力混凝土 铁路桥简支 T梁技术条件 TB/T 2484-2005 预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件 TB/T 3043-2005 通用硅酸盐水泥 GB 175-2007 水泥化学分析方法 GB/T 176-2008,一、水泥,1、定义 凡是由硅酸盐为主要成份的熟料、适量石膏、070%的不同品种的混合材料，磨细制得的水硬性胶凝材料，属于水硬性无机胶凝材料，称为硅酸盐系列水泥。2、分类 依矿物组成：硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥 依用途：通用水泥六大品种 专用水泥油井水泥、大坝水泥 特种水泥膨胀水泥、快硬水泥 水泥具有很多优点。不怕水（水化后）、可

40、塑、来源广价格低、工艺简单、品种丰富、耐久性好、与钢筋有良好的黏结力等。,一、水泥,3、取样3.1 取样频率 同厂家、同编号、同生产日期且连续进场的散装水泥达500t（袋装为200t）为一批，不足按一批计。3.2 取样方法及数量 可连续取，也可从同厂家、同编号、同生产日期且连续进场的20个以上不同部位取等量样品，总量至少12kg。4、技术要求(各标准特殊要求）铁路混凝土工程施工质量验收标准(TB 10424-2010)、铁路混凝土（TB/T 3275-2011）、客运专线高性能混凝土暂行技术条件（科技基2005101号）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，不宜使用早强

41、水泥。C30以下混凝土，可采用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥；当集料具有碱-硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.60%；C40及以上混凝土用水泥碱含量不宜超过0.60%。在氯盐环境条件下，宜采用低氯离子含量的水泥，不宜使用抗硫酸盐硅酸水泥；在硫酸盐化学侵蚀环境条件下，应采用低C3A含量的水泥，且胶凝材料的抗蚀系数（56d)不得小于0.80。,一、水泥,4、技术要求(各标准特殊要求）客运专线CRTSI型板式无砟轨道混凝土轨道板技术条件（科技基200874号）、客运专线铁路CRTS型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)暂行技术条件（科技基2008173号）、客运专线铁路双块

42、式无砟轨道双块式混凝土轨枕暂行技术条件（科技基200874号）应采用不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；客运专线预应力预制梁暂行技术条件（铁科技2004120号、预制先张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件（TB/T 2484-2005）、预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件（TB/T 3043-2005）应采用不低于42.5级的低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥（水泥的掺合料限为粉煤灰和矿渣）。,一、水泥,4、技术要求(修约）,注：1、水泥强试试验中，抗折强度的3个强度值如有超出平均值的10%，剔除后取平均值；抗压强度的6个强度值有一个超出平均值的10%，剔除后取余下5个的

43、平均值，如5个测值仍有超出平均值的10%，试验无效。2、烧失量及各化学分析结果按GB/T 176-2008中4.2条款要求，除Cl-含量修约至小数点后三位，其余均修约到小数点后二位。3、熟料中的C3A含量按GB/T 21372-2008表2要求，判定要求修至小数点后一位。,一、水泥,5、水泥的组分及水化 5.1生产水泥用原材料 5.1.1生产生料用原材料 1）石灰石：提供CaO，有石灰石、贝壳、石灰质凝灰岩。2）粘土：提供SiO2、AI2O3、少量Fe2O3，有粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩、河泥等。3）铁矿粉：提供Fe2O3的含量，有黄铁矿渣。另外还有少量的矿化剂（如萤石）改善煅烧条件。4）

44、石膏 5）混合材料：活性混合材料和非活性混合材料,5.2、生产工艺“两磨一烧”第一阶段（第一磨）磨制生料第二阶段（一烧）将生料于1450煅烧成熟料第三阶段（第二磨）磨制水泥成品,一、水泥,石灰石粘土铁矿粉,生料,石膏,按比例混合,磨细,1450,煅烧,熟料,混合材料0-5%,型硅酸盐水泥P,型硅酸盐水泥P,混合材料5-20%,矿渣slag20-70%,粉煤灰flyash20-40%,火山灰Pozzolana20-40%,几种混合材20-50%,2.普通硅酸盐水泥PO,3.矿渣硅酸盐水泥PS,4.火山灰硅酸盐水泥PP,5.粉煤灰硅酸盐水泥PF,6.复合硅酸盐水泥PC,1.硅酸盐水泥,磨细,磨细,

45、磨细,磨细,磨细,磨细,磨细,硅酸三钙 Ca3SiO5 3CaOSiO2 代号：C3S 36-60%硅酸二钙Ca2SiO4 2CaOSiO2 代号：C2S 15-37%铝酸三钙Ca3(AIO2)23CaOAIO 代号：C3A 7-15%铁铝酸四钙Ca4(AIFe)O524CaOAI2O3 Fe2O3代号：C4AF 10-18%,有用矿物,有害矿物,5.3 硅酸盐水泥熟料的矿物组成（主要矿物）,游离CaO FreeCaO代号FC游离MgO FreeMgO代号FM含碱矿物及玻璃体Na2O,K2O等游离CaO和MgO：潜在危害非常严重影响水泥的体积安定性,一、水泥,5.3 硅酸盐水泥熟料的矿物组成（

46、主要矿物）水化速率快 C3A C3S C4AF C2S 水化热大 C3A C3S C4AF C2S 早期强度高 C3S C3A C4AF C2S 后期强度 C3S C2S C4AF C3A 耐腐蚀性 C4AF C3S C2S C3A 抗冻性 C3S C2S C4AF C3A 干缩性 C3A C3S C2S C4AF,一、水泥,5.4 熟料矿物的水化反应过程,（1）水化初期 熟料矿物与水反应的速度较快，使水化产物不断地从液相中析出并聚集在水泥颗粒表面，形成以水化硅酸钙凝胶为主体的凝胶薄膜，大约在1h左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。（2）水化中期 以水化硅酸钙（CSH）和氢氧

47、化钙的快速形成为特征。（3）水化后期 由于新生成的水化产物的压力，水泥颗粒薄膜的凝胶薄膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒的表面，水化反应继续进行。水化产物之间互相交叉连生，不断密实，固体之间的空隙不断减小，网状结构不断加强，结构逐渐紧密。,一、水泥,5.5 硅酸盐水泥的凝结硬化过程 钙矾石的生成使水泥石致密 生产水泥时石膏加入量要适量 石膏对水泥具有缓凝作用 缓凝机理：石膏很快与水化铝酸钙发生反应生成难溶的水化硫铝酸钙针状结晶体（称为钙矾石）。该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护膜，阻碍水分进入水泥颗粒内部，从而阻止了铝酸三钙的水化，降低了水泥的水化速度，使水泥的凝结时间得以延缓。,一、水

48、泥,5.6 硅酸盐水泥的凝结硬化过程 水化膜层长厚连接（初凝）失去可塑性产生强度（终凝）水化加深具有强度（硬化）。为了控制水泥水化速度掺入适量石膏。,一、水泥,5.7 水泥水化产物 晶体氢氧化钙 2025 水化铝酸钙 水化硫铝酸钙（石膏作用下生成）胶体水化硅酸钙（C-S-H）70 水化铁酸钙 C-S-H尺度为1.0100nm,1nm=10-6,一、水泥,5.8 水泥中混合材料5.8.1 分类【活性混合材料】指具有火山灰活性或潜在水硬性的矿物材料。（一般含活性AI2O3和SiO2)【非活性混合材料】指掺入水泥中主要起填充作用而又不损害水泥性能的矿物材料。熟料水C-S-H等水化产物（水硬性）火山灰

49、水无水化产物但火山灰水石灰（碱性激发剂）石膏（硫酸盐激发剂）C-S-H等水化产物（潜在水硬性）5.8.2 常用活性混合材料1）粒化高炉矿渣（主要成分是AI2O3、CaO、SiO2)2）火山灰质混合材料（硅灰、火山灰等主要成分是活性SiO2和AI2O3）3）粉煤灰（主要成分是AI2O3、SiO2和少量 CaO),一、水泥,5.8 水泥中混合材料5.8.3 活性混合材料作用 1）活性效应2）微集料效应5.8.4 非活性混合材料 这类材料本身不具有潜在的水硬性或火山灰性，与水泥矿物组成不起化学作用。掺入目的：扩展水泥标号、降低水化热常用的有：磨细的石英砂、石灰石粉、磨细的高炉矿渣、尾矿粉,一、水泥,

50、5.8.5 混合材料对水泥性能的影响凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度高；水化放热速度慢，放热量低；对温度敏感性高，温度低时影响强度发展；抗软水、SO42-的腐蚀性好；矿渣水泥耐热性好适于水下、大体积混凝土结构和蒸养的混凝土构件；不适于抗冻、干燥地区的混凝土工程。,一、水泥,6、硅酸盐水泥硬化体(水泥石）的结构,水泥水化产物,胶体C-S-H AH3 CFH,晶体CHC3AHAFtAFmC4AFH,未水化的残存水泥颗粒内核,孔隙（含水和空气）,硅酸盐水泥硬化体的结构,一、水泥,7、影响硅酸盐水泥凝结硬化、性能的主要因素 1）熟料矿物组成的影响 2）水泥细度 3）水灰比 4）养护制度（温度和湿度