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条文说明「混凝土结构耐久性设计尺度」 GB/T50476-2019

企业新闻 / 2022-05-09 03:30

本文摘要:中华人民共和国国家尺度混凝土结构耐久性设计尺度GB/T 50476-2019条文说明体例说明《混凝土结构耐久性设计尺度》GB/T 50476-2019,经住房和城乡建设部2019年6月19日以第176号通告批准、公布。

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中华人民共和国国家尺度混凝土结构耐久性设计尺度GB/T 50476-2019条文说明体例说明《混凝土结构耐久性设计尺度》GB/T 50476-2019,经住房和城乡建设部2019年6月19日以第176号通告批准、公布。本尺度是在《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476-2008的基础上修订而成的,上一版的主编单元是清华大学,参编单元是中国修建科学研究院、国家工程结构检测中心、北京市市政工程设计研究总院、同济大学、西安修建科技大学、大连理工大学、中交四航工程研究院、中交天津港湾工程研究院、路桥团体桥梁技术有限公司、中国修建工程总公司,主要起草人员是陈肇元、邸小坛、李克非、廉慧珍、徐有邻、包琦玮、王庆霖、黄士元、金伟良、干伟忠、赵筠、朱万旭、鲍卫刚、潘德强、孙伟、王铠、陈蔚凡、巴恒静、路新瀛、谢永江、郝挺宇、邓德华、冷发光、缪昌文、钱稼茹、王清湘、张鑫、邢锋、尤天直、赵铁军。本次尺度修订历程中,体例组举行了广泛的观察研究,总结了近年来我国在混凝土结构与质料耐久性方面的科研结果与工程履历,参考了同期外洋先进技术尺度以及同类研究结果,对关键技术方面举行了深入的研究和探讨,这些事情为尺度修订积累了名贵的资料。同时,修订历程中广泛地征求意见也为尺度修订提供了很大的资助。

为利便宽大设计、施工、科研和学校等单元有关人员使用本尺度历程时能正确明白和执行条文划定,《混凝土结构耐久性设计尺度》体例组按章、节、条顺序体例了本尺度的条文说明,对条文划定的目的、依据以及执行中需要注意的有关事项举行了说明。可是条文说明不具备与尺度正文相同的效力,仅供使用者作为明白和掌握尺度划定的参考。1 总则1.0.1 我国《修建法》(2011年修订版)划定:“修建物在合理使用寿命内,必须确保地基基础工程和主体结构的质量”(第60条),“在修建物的合理使用寿命内,因修建工程质量不及格受到损害的,有权向责任者要求赔偿”(第80条)。所谓工程的“合理”寿命,首先应满足工程自己的“功效”(宁静性、适用性和耐久性等)需要,其次是要“经济”,最后要切合国家、社会和民众的基础利益(公共宁静、环保和资源节约等)。

工程的业主和设计人应该关注工程的功效需要和经济性,而社会和民众的基础利益则由国家批准的法例和技术尺度所划定的最低年限要求予以保证。设计人在工程设计前应该首先听取业主和使用者对于工程合理使用寿命的要求,然后以合理使用寿命为目的,确定主体结构的合理使用年限。修建物的使用寿命是土建工程质量得以量化的集中体现。

修建物的主体结构设计使用年限在量值上与修建物的合理使用年限相同。通过耐久性设计保证混凝土结构具有经济合理的使用寿命,体现节约资源和可连续生长的目标政策,是本尺度的体例目的。1.0.2 本条确定尺度的适用规模。

本尺度适用工具除衡宇修建和一般构筑物的混凝土结构外,还包罗其他基础设施工程,如桥梁、涵洞、隧道、地铁、轻轨、管道等混凝土结构。公路桥涵和铁路工程混凝土结构,可比照本尺度的有关划定举行耐久性设计。

本尺度不适用于轻骨料混凝土、纤维混凝土、蒸压混凝土等特种混凝土,这些混凝土质料在情况作用下的劣化速率与机理差别于普通混凝土。低周重复荷载和持久荷载的作用也能引起质料性能劣化,但与质料的力学破坏越发相关,有别于情况作用下的耐久性问题,故不属于本尺度思量的领域。

本尺度不涉及工业生产的高温高湿情况、微生物腐蚀情况、电磁情况、高压情况、杂散电流以及特殊腐蚀情况下混凝土结构的耐久性设计。特殊腐蚀情况下混凝土结构的耐久性设计可根据现行国家尺度《工业修建防腐蚀设计尺度》GB/T 50046等专用尺度或在专门的耐久性研究的基础上举行,并需注意差别设计使用年限的结构应接纳差别的防腐蚀要求。1.0.3 混凝土结构耐久性设计的主要目的,是为了确保主体结构能够到达划定的设计使用年限,满足修建物的合理使用寿命要求。

主体结构的设计使用年限虽然与修建物的合理使用寿命源于相同的观点但数值并不相同。合理使用寿命是一个确定的期望值,而设计使用年限则必须思量情况作用、质料性能等因素的变异性对结构耐久性的影响,需要有足够的保证率,这样才气做到所设计的工程主体结构满足《修建法》划定的“确保”要求(参见本尺度附录A)。设计人员需要联合工程重要性和情况条件等详细特点,须要时应接纳高于本尺度条文的要求。

情况作用下的耐久性问题十分庞大,存在较大的不确定和不确知性,现在尚缺乏足够的工程履历与数据积累,因此在使用本尺度时,如有可靠的观察类比与试验依据,通过专门的论证,可以局部调整本尺度的划定。此外,各地方宜凭据当地情况特点与工程实践履历,制订相应的地方尺度,进一步细化和详细化本尺度的相关划定。1.0.4 本条明确了本尺度与其他相关尺度的关系。

我国现行尺度中有关混凝土结构耐久性的划定,并不能完全满足结构设计使用年限的要求。提高相应的耐久性设计尺度是体例本尺度的主要目的,混凝土结构的耐久性设计应根据本尺度执行。对于本尺度未提及的与耐久性设计有关的其他内容,根据国家现有技术尺度的有关划定执行。

2 术语和符号2.1 术语2.1.9 本术语引用了《工程结构可靠性设计统一尺度》GB50153-2008对设计使用年限的界说(术语2.1.5)。该界说没有区分结构整体的设计使用年限和组成构件的设计使用年限,统一使用是否大修作为使用年限终结的判据。本尺度在相关章节从耐久性设计的角度区分了却构整体和组成构件的设计使用年限,以及在差别情况作用下、结构整体和组成构件设计使用年限的差别判据。

2.1.13 对于接纳引气工艺的混凝土,气泡体积包罗掺入引气剂后形成的气泡体积和混凝土拌合历程中带入的空气体积。2.1.21 本尺度中所指的矿物掺和料混凝土为:在硅酸盐水泥中单掺粉煤灰量不小于胶凝质料总重的30%、单掺磨细矿渣量不小于胶凝质料总重的50%;复合使用两种矿物掺和料时,粉煤灰掺量比与0.3的比值加上磨细矿渣掺量比与0.5的比值之和不小于1。矿物掺和料混凝土的水胶比通常不高于0.45,在配制混凝土时需要延长搅拌时间,到达拌合物的匀称,在成型工艺完成前应制止和淘汰水分的蒸发,在成型后应增强养护。

2.1.22 术语中的钢筋包罗纵向钢筋、箍筋和漫衍钢筋。2.1.27 本尺度所指的配筋混凝土结构中筋体,不包罗不锈钢、耐候钢或聚酯质料等有机质料制成的筋体,也不包罗纤维状筋体。3 基本划定3.1 设计原则3.1.1 混凝土结构的耐久性设计可分为履历方法和定量方法。

履历方法将情况作用按其严重水平定性地划分成几个作用品级,在工程履历类比的基础上,对差别情况作用品级下的混凝土结构构件,直接划定混凝土质料的耐久性质量要求(通常用混凝土强度、水胶比、胶凝质料用量等指标表现)和钢筋掩护层厚度等结构要求。近年来,履历方法有很大的革新:首先是根据质料的劣化机理确定差别的情况种别,在每一种别下再按温、湿度及其变化等差别情况条件区分其情况作用品级,从而更为详细地形貌情况作用;其次是对差别设计使用年限的结构构件,提出差别的耐久性要求。

在结构耐久性设计的定量方法中,情况作用需要定量界定,然后选用适当的劣化模型求出情况作用效应,得出耐久性极限状态下的情况作用效应与耐久性抗力的关系,可针对使用年限来盘算质料与结构参数,也可针对确定的质料与结构参数来验算使用年限。作为耐久性设计目的,结构设计使用年限应具有划定的宁静度,所以在情况作用效应与耐久性抗力关系式中应引入相应的宁静系数,当用非确定性方法设计时应满足所需的保证率。对于混凝土结构耐久性极限状态与设计使用年限宁静度的详细划定,可见本尺度的附录A。

应该说明,耐久性设计的履历方法和定量方法并差池立,两者在同一设计历程中互为增补:履历方法确定总体部署、结构、耐久性控制历程以及质料类型,定量方法在此基础上对确定的耐久性极限状态、举行质料性质和结构参数的定量设计。现在,情况作用下耐久性设计的定量盘算方法尚未成熟到能在工程中普遍应用的水平。

在种种劣化机理的盘算模型中,可供使用的还只局限于定量估算钢筋开始发生锈蚀的年限。在海内外现行的混凝土结构设计规范中,所接纳的耐久性设计仍然主要通过耐久性要求来实现。本尺度对传统的履历方法举行了革新。

除了细化情况的种别和作用品级外,在混凝土的耐久性质量要求中,本尺度既划定了差别情况种别与作用品级下的混凝土最低强度品级、最洪流胶比和混凝土原质料组成,又提出了混凝土抗冻耐久性指数、氯离子扩散系数等耐久性指标的量值划定;同时从耐久性要求出发,对结构结构方法、施工质量控制以及工程使用阶段的维修检测作出了比力详细的划定。对于设计使用年限所需的宁静度,已隐含在尺度的上述划定当中。3.1.2 本条提出混凝土结构耐久性设计的基本内容,强调耐久性的设计不限于确定质料的耐久性指标与钢筋的混凝土掩护层厚度。

适当的防排水结构措施能够很是有效地减轻情况作用,因此也是耐久性设计的重要内容。混凝土结构的耐久性还在很大水平上取决于混凝土施工中的成型工艺质量与钢筋掩护层厚度的施工误差,海内现行的施工规范较少思量耐久性的要求,因此必须提出基于耐久性的成型工艺历程控制与掩护层厚度的质量验收要求。

在严重情况作用下,仅靠提高混凝土掩护层的质料质量、增加掩护层的厚度,往往还不能保证设计使用年限,这时就应接纳一种或多种防腐蚀附加措施组成合理的多重防护计谋;对于使用历程中难以检测和维修的关键部件如预应力钢绞线,应接纳多重防护措施。混凝土结构的设计使用年限是建设在预定的维修与使用条件下的。因此,耐久性设计需要明确结构使用阶段的维护、检测要求,包罗设置须要的检测通道,预留检测维修的空间和装置等;这些结构和设施必须在设计阶段确定,这些结构设施需要支撑恒久检测和维护,因此自身的恒久耐久性也需要举行设计,确保其使用年限不低于检测和维护的结构或构件。从现在的工程实践来看,对于浪溅区的钢筋混凝土构件,须要的结构设施包罗:在构件外貌预留永久性检测与维护通道和栏杆,在构件内部除预应力钢筋(钢绞线)和预埋钢件外,钢筋之间通过点焊毗连。

对于重要工程,需要预置耐久性监测和预警系统。对于严重情况作用下的混凝土工程,为确保使用年限,除举行施工制作前的结构耐久性设计外,尚应凭据竣工后实测的混凝土耐久性和掩护层厚度举行结构耐久性的再设计,以便针对问题实时接纳措施;在结构的使用年限内,尚需凭据实测的质料劣化数据时结构的剩余使用年限作出判断,并针对问题继续举行再设计,须要时追加防腐措施或适时修复。

3.1.3 本条提出了设计阶段应对混凝土结构使用阶段举行维护制度设计的内容和原则。传统的结构设计并不包罗结构使用期的维护方法和计谋。近年来,全寿命和全历程的看法在土木匠程领域逐渐为人们所接受:结构设计应全面思量设计、施工以及使用期的维护治理,使结构差别阶段的性能在设计阶段就能够获得最大水平的思量,最终使结构设计能够满足各个阶段的性能要求,并优化结构的全寿命成本。

混凝土结构的使用期占其全寿命周期(设计、施工、使用、拆除等阶段)的大部门,合理地计划使用期中结构与构件的维护制度,对于抵消情况作用引起的性能劣化、维持结构的性能水平很重要。这部门内容被称为混凝土结构的维护设计,要求在设计阶段就凭据结构设计方案以及详细接纳的耐久性设计措施,合理计划使用期的维护技术和维护的频次。

对于情况作用轻微、使用年限较短的结构,在设计阶段将混凝土结构设计成使用期中免维护可能比力有利;对于情况作用严酷或使用年限较长的结构,在设计阶段将初次耐久性设计与使用期的维护技术与频次相联合会使结构全寿命成本越发合理。同时,一些工业修建的维护,一般需要联合工艺设备的检验、更新等要求综合思量,因此这些结构和构件的维护制度除需思量情况作用引起的性能劣化外,还需思量详细的使用要求。设计阶段举行的耐久性设计与维护设计并不矛盾,两者在差别的结构周期中保证结构的使用年限。维护设计的须要性来自两个基本方面:①耐久性设计历程中的不确定性因素导致结构实际的使用年限保证率有不确定性,需要在使用期辅之以须要的维护手段,提高结构对这些不确定性因素的反抗能力;②在严酷情况作用或使用年限较长的情况下,初次耐久性设计可能无法一次到达使用年限,或者对使用年限的设计保证率偏低,需要接纳维护技术来到达预期的使用年限,这时维护设计实际上是耐久性设计向使用期的延伸。

本条的维护设计除涉及详细的维护技术和频次外,还包罗与维护相关的检测与修复技术。现在混凝土结构的维护设计尚属新生事物,但其对合理、有效保证混凝土结构实现其预定使用年限方面有重要作用。

3.2 情况种别和情况作用品级3.2.1 凭据混凝土质料的劣化机理,本条将情况种类分为5类,划分用大写罗马字母Ⅰ-Ⅴ表现:一般情况(Ⅰ类),指仅有正常的大气(二氧化碳、氧气等)和温、湿度(水分)作用,不存在冻融、氯化物和其他化学腐蚀物质的影响。一般情况对混凝土结构的侵蚀主要是表层混凝土碳化、氧气和水分配合作用引起的钢筋锈蚀。混凝土呈高度碱性,钢筋在高度碱性情况中会在外貌生成一层致密的钝化膜,使钢筋具有良好的稳定性。当空气中的二氧化碳扩散到混凝土内部,会通过化学反映降低混凝土的碱度(碳化),使钢筋外貌失去稳定性并在氧气与水分的作用下发生锈蚀。

所有混凝土结构都市受到大气和温湿度作用,所以在耐久性设计中都应予以思量。冻融情况(Ⅱ类),会引起混凝土的冻融损伤。当混凝土内部含水量较高时,冻融循环的作用会引起内部或表层的损伤。如果水中含有盐分,损伤水平会加重。

因此冰冻地域与雨、水接触的露天混凝土构件应按冻融情况思量。另外,重复冻融造成混凝土掩护层损伤还会缩短内部钢筋开始锈蚀的时间。

海洋、除冰盐等氯化物情况(Ⅲ和Ⅳ类),氯离子可从混凝土外貌迁移到混凝土内部,在钢筋外貌积累到一定浓度(临界浓度)后会引发钢筋的锈蚀。氯离子引起的钢筋锈蚀水平要比一般情况(Ⅰ类)下单纯由大气作用引起的锈蚀严重得多,是耐久性设计的重点问题之一。化学腐蚀情况(Ⅴ类),混凝土的劣化主要是土、水中的硫酸盐、酸等化学物质和大气中的硫化物、氮氧化物等对混凝土的化学作用,同时也有盐结晶等物理作用所引起的破坏。

本尺度中所指的情况作用,是直接与混凝土外貌接触的局部情况作用。同一结构中的差别构件或同一构件中的差别部位,所处的局部情况有可能差别,在耐久性设计中可划分予以思量。

3.2.2 一般情况(Ⅰ类)的作用是所有结构构件都市遇到和需要思量的。当同时受到两类或两类以上的情况作用时,通常由作用水平较高的情况种别决议或控制混凝土构件的耐久性要求,但对冻融情况(Ⅱ类)或化学腐蚀情况(Ⅴ类)破例,例如在严重作用品级的冻融情况下可能必须接纳引气混凝土,同时在混凝土原质料选择、结构结构、混凝土施工养护等方面也有特殊要求。因此,当结构和构件同时受到多种种别的情况作用时,原则上均应思量,需满足各自单独作用下的耐久性要求。

3.2.3 本条将情况作用按其对混凝土结构的影响水平定性地划分成6个品级,用大写英文字母A-F表现。一般情况的作用品级从轻微到中度(Ⅰ-A、Ⅰ-B、Ⅰ-C),其他情况的作用水平则为中度到极端严重。由于腐蚀机理差别,差别情况种别相同作用品级(如Ⅰ-C、Ⅱ-C、Ⅲ-C)的耐久性要求相近、但不完全相同。

与各个情况作用品级相对应的详细情况条件,可划分参见本尺度第4章到第7章中的划定。把情况种别细化到情况作用品级完成了耐久性的设计从履历的方法到适度定量方法的过渡。当实际的情况条件处于两个相邻作用品级的界线四周时,有可能泛起难以判断的情况,需要设计人员凭据当地情况条件和既有工程劣化状况的观察,并综合思量工程重要性等因素后确定。

在确定情况对混凝土结构的作用品级时,还应充实思量情况作用因素在结构使用期间可能发生的演变。由于本尺度中所指的情况作用是指直接与混凝土外貌接触的局部情况作用,所以同一结构中的差别构件或同一构件中的差别部位所蒙受的情况作用品级可能差别。例如,外墙板室外一侧会受到雨淋受潮或干湿交替,其作用品级可为Ⅰ-B或Ⅰ-C;室内一侧情况作用轻微,其作用品级为Ⅰ-A;此时内外两侧钢筋所需的掩护层厚度可取差别。

在实际工程设计中还应思量施工可行性,例如海洋情况中桥梁的同一墩柱可能划分处于水下区、水位变更区、浪溅区和大气区,局部情况作用最严重的应是干湿交替的浪溅区和水位变更区,尤其是浪溅区;这时整个构件中的钢筋掩护层最小厚度和混凝土的最洪流胶比与最低强度品级,就应该根据统一的作用品级来思量;如果钢筋和混凝土没有防腐蚀附加措施,就要按浪溅区的情况作用品级Ⅲ-E或Ⅲ-F确定。3.2.4 混凝土中的碱(Na2O和K2O)与砂、石骨料中的活性硅会发生化学反映,称为碱-硅反映(Aggregate-silica Reaction,简称ASR);某些碳酸盐类岩石骨料也能与碱起反映,称为碱-碳酸盐反映(Aggregate-carbonate Reaction,简称ACR)。这些碱骨料反映在骨料界面生成的膨胀性产物会引起混凝土开裂,在海内外都发生过此类工程损坏的事例。情况作用下的化学腐蚀反映大多从构件外貌开始,但碱-骨料反映却是在内部发生的。

碱-骨料反映是一个恒久历程,其破坏作用需要若干年后才会显现,而且一旦在混凝土外貌泛起开裂,往往已严重到无法修复的水平。发生碱-骨料反映的充实条件是:混凝土有较高的碱含量、骨料有较高的活性、水的同时存在。当骨料有活性时,限制混凝土含碱量、在混凝土中加入适量的粉煤灰、矿渣或沸石岩等掺和料,能够抑制碱骨料反映;接纳密实的低水胶比混凝土能有效地阻止水分进入混凝土内部,有利于阻止反映的发生。

混凝土含碱量的划定见附录B.2,详细的技术措施可参考现行国家尺度《预防混凝土碱骨料反映技术规范》GB/T 50733。混凝土钙矾石延迟生成(Delayed Ettringite Formation,简写作DEF)也是混凝土内部身分之间发生的化学反映。

混凝土中的钙矾石是硫酸盐、铝酸三钙与水反映后的产物,正常情况下在混凝土拌合后水泥的水化初期形成。如果在水化温升条件下钙矾石的形成受到抑制,在混凝土硬化后如与水接触可能会再起反映,延迟生成钙矾石。钙矾石在生成历程中体积会膨胀,导致混凝土开裂。

混凝土早期蒸养过分或内部温度较高会增加延迟生成钙矾石的可能性。防止延迟生成钙矾石反映的主要途径是降低养护温度、限制水泥的硫酸盐和C3A含量以及制止混凝土在使用阶段与水分接触。在混凝土中引气也能缓解其破坏作用。

流动的软水能将水泥浆体中的氢氧化钙溶出,使混凝土密实性下降并影响其他含钙水化物的稳定。在恒久溶蚀作用下,混凝土质料孔隙溶液的pH值会降低、水化硅酸钙的溶解会导致质料强度下降。

质料的溶蚀速率与质料孔隙结构与孔隙溶液身分、情况软水身分以及流动性有很大关系。酸性地下水也有类似的作用。

增加混凝土密实性有助于减轻氢氧化钙的溶出。3.2.5 冲刷、磨损会削弱混凝土构件截面,此时应接纳强度品级较高的耐磨混凝土,通常还需要将可能磨损的厚度作为牺牲厚度思量在构件截面或钢筋的混凝土掩护层厚度内。差别骨料抗冲磨性能大不相同。研究讲明,骨料的硬度和耐磨性对混凝土的抗冲磨能力起到重要作用,如花岗岩骨料好于石灰岩骨料。

在胶凝质料中掺入硅灰也能有效地提高混凝土的抗冲磨性能。3.3 设计使用年限3.3.1 本条划定了混凝土结构设计使用年限简直定原则。结构的设计使用年限和我国《修建法》划定的合理使用寿命的关系见1.0.1和1.0.3条文说明。结构设计使用年限是在确定的情况作用和维修、使用条件下,具有一定保证率的年限。

设计使用年限应由设计人员与业主配合确定,首先要满足工程设计工具的功效要求和使用者的利益,并不低于有关法例的划定。现行国家尺度《工程结构可靠性设计统一尺度》GB 50153划定了衡宇修建、公路桥涵、铁路桥涵以及口岸工程等结构的设计使用年限;都会桥梁、隧道、都会给水排水设施可划分根据国家现行尺度《公路工程技术尺度》JTG B01、《都会轨道交通技术规范》GB 50490、《城镇给水排水技术规范》GB 50788的划定确定结构的设计使用年限。3.3.2 本条文诠释了却构和构件的设计使用年限对于差别类型结构的内在。

设计使用年限的界说见本尺度术语2.1.9,这一界说泉源于《工程结构可靠性设计统一尺度》GB 50153。根据该界说,结构或者构件的设计使用年限以是否需要大修为界线。应该讲,这一表达对于构件的设计使用年限的界说是适当的:单个构件需要大修或者更换则其使用年限应视为竣事。

可是使用该表达来界说整体结构的设计使用年限就可能发生偏差,因为局部构件的大修和更换并不意味着整体结构的使用功效丧失。使用年限长、情况作用严酷或构件组成庞大的结构(体系)就会泛起构件条理上的使用年限和整体结构使用年限的纷歧致的情况。在严重(包罗严重、很是严重和极端严重)情况作用下,混凝土结构的个体构件因技术条件和经济性难以到达结构整体的设计使用年限时(如斜拉桥的拉索),在与业主协商一致后,可设计成易更换的构件或能在预期的年限举行大修,并应在设计文件中注明更换或大修的预期年限。需要大修或更换的结构构件,应具有可修复性,能够经济合理地举行修复或更换,并具备相应的施工操作条件。

3.4 质料要求Ⅰ 混凝土3.4.1 凭据结构物所处的情况种别和作用品级以及设计使用年限,尺度划分在第4章到第7章中划定差别情况中混凝土质料的最低强度品级和最洪流胶比,详细见本尺度的4.3.1条、5.3.2条、6.3.2条、7.3.2条的划定。在附录B中划定了混凝土组成原质料的身分限定规模。

原质料的限定规模包罗硅酸盐水泥品种与用量、胶凝质料中矿物掺和料的用量规模、水泥中的铝酸三钙含量、原质料中有害身分总量(如氯离子、硫酸根离子、可溶碱等)以及粗骨料的最大粒径等。详细见本尺度的附录B.1、B.2和B.3。

通常,在设计文件中仅需提出混凝土的最低强度品级与最洪流胶比。对于混凝土原质料的选用,可在设计文件中注明由施工单元和混凝土供应商凭据划定的情况作用种别与品级,按本尺度的附录B.1、B.2和B.3执行。

对于大型工程和重要工程,应在设计阶段由结构工程师会同质料工程师配合确定混凝土及其原质料的详细技术要求。3.4.2 常用的混凝土耐久性指标包罗一般情况下的混凝土抗渗品级、冻融情况下的抗冻耐久性指数或抗冻品级、氯化物情况下的氯离子在混凝土中的扩散系数等。这些指标均由实验室尺度快速试验方法测定,可用来比力差别配比混凝土之间耐久性能的相对崎岖,主要用于施工阶段的混凝土质量控制和质量磨练。

尺度快速试验中的混凝土龄期过短,因此获得的耐久性指标往往不能如实反映混凝土在实际结构中的恒久耐久性能。某些在实际工程中恒久耐久性能体现优良的混凝土,如低水胶比、粉煤灰掺量在30%以上的矿物掺和料混凝土,由于其水化速度比力缓慢,在快速试验中按尺度龄期测得的抗氯离子扩散往往高于相同水胶比的无矿物掺和料混凝土;但实际上,前者的恒久抗氯离子侵入能力比后者的要好得多。水压法抗渗品级适于评价低强度品级混凝土的抗渗性,对于密实的混凝土宜用氯离子扩散系数作为耐久性指标。

另外,混凝土的气体渗透性和电阻率也都可以作为权衡混凝土质料致密水平的耐久性指标。3.4.3 本条划定混凝土结构设计中混凝土强度的选取原则。

结构构件需要接纳的混凝土强度品级,在许多情况下是由情况作用决议的,并非由荷载作用控制。因此在举行构件的承载能力设计以前,应陔首先相识耐久性要求的混凝土最低强度品级。3.4.4 本条划定了耐久性需要的配筋混凝土最低强度品级。

对于冻融情况的Ⅱ-D,Ⅱ-E品级,表3.4.4给出的强度品级为引气混凝土的强度品级;对于冻融情况的Ⅱ-C品级,表3.4.4同时给出引气和非引气混凝土的强度品级。表3.4.4的耐久性强度品级主要是对钢筋混凝土掩护层的要求,通过强度指标来要求掩护层混凝土的致密性。

掩护层混凝土的致密性和自身的厚度是对内部钢筋掩护的两个重要因素。3.4.5 素混凝土结构不存在钢筋锈蚀问题,所以在一般情况和氯化物情况中可按较低的情况作用品级确定混凝土的最低强度品级。对于冻融情况和化学腐蚀情况,情况因素会直接导致混凝土质料的劣化,因此对素混凝土的强度品级要求与配筋混凝土要求相同。

3.4.6 对于截面较大的墩柱等受压构件,为满足钢筋掩护层耐久性要求而需要提高全截面的混凝土强度,如果导致成本的显著增加,可思量增加钢筋掩护层厚度或者在混凝土外貌接纳附加防腐蚀措施的方法。Ⅱ 钢筋3.4.8 本条所指的预应力筋为在先张法构件中单根使用的预应力钢丝,不包罗钢绞线中的单根钢丝。冷加工钢筋和细直径钢筋对锈蚀比力敏感,作为受力主筋使用时需要相应提高耐久性要求。

细直径钢筋可作为结构钢筋。3.4.9 埋在混凝土中的钢筋,如材质有所差异且相互具有导电毗连,则会因电位差而引发钢筋的锈蚀,因此宜接纳同样牌号或代号的钢筋。

差别材质的金属埋件之间(如镀锌钢材与普通钢材、钢材与铝材)尤其不能有导电毗连。3.4.10 现行国家尺度《钢筋混凝土用钢第1部门:热轧光圆钢筋》GB/T 1499.1和《钢筋混凝土用钢第2部门:热轧带肋钢筋》GB/T 1499.2划定钢筋混凝土用钢筋的品种和技术要求,其钢材根据身分涵盖了碳素钢和低合金钢。低合金钢筋的耐蚀性能详细取决于其合金身分和外貌状态。可是,GB/T 1499.1和GB/T 1499.2通过钢筋的屈服强度划分热轧钢筋强度级别,对相同级别钢筋的合金身分设定统一的上限值,没有区分合金含量,差别级此外钢筋交货状态均为热轧交货,产物没有明确外貌状态的差异。

现在,针对种种差别身分的合金钢钢筋的腐蚀试验与观察尚未有系统的数据。从现在积累的细晶粒钢钢筋的腐蚀试验数据来看,其腐蚀敏感性与普通碳素钢基底细当。这方面的数据有待进一步积累和完善。

本尺度基于现在现有的数据,对国家尺度中的差别牌号的热轧钢筋(碳素钢和低合金钢)接纳相同的耐久性要求。不锈钢筋通过改变钢筋的化学身分,增加了Cr、Ni、Mo等淘汰钢铁腐蚀的有效元素,可在钢筋外貌形成一层致密的富铬氧化膜,阻止氯离子渗入而获得抗锈蚀能力,从基础上改善了钢材的耐蚀性能。

自20世纪30年月不锈钢筋在工程中已有应用,墨西哥海港不锈钢筋混凝土桥梁、伦敦Guildhall工程使用的316奥氏体不锈钢、美国Parkway公路桥使用的2205双相不锈钢至今结构状态良好,已有80年的工程实践。近年来,我国在跨海工程建设中也接纳了不锈钢筋作为严酷情况作用下的防腐蚀措施。不锈钢筋的耐腐蚀能力可以由耐点蚀当量PREN值来表现,不锈钢身分差别,其PREN值也有所差别。

英国尺度BS 6744-2009建议,较长设计年限或难以维护的结构宜接纳PREN<30的不锈钢筋,氯离子可能发生沉积的部位宜接纳30<PREN≤40的不锈钢筋。我同的不锈钢相关尺度为《钢筋混凝土用不锈钢钢筋》YB/T 4362。耐蚀钢筋同样通过在钢材中添加适量耐蚀合金元素(Cu、P、Cr、Ni、Mo、Re等)来提高钢筋的耐腐蚀情况的能力,其耐蚀能力通过与普通碳素钢的抗腐蚀能力的比值来表现。

我国相关尺度为《钢筋混凝土用耐蚀钢筋》YB/T 4361,其中要求耐蚀钢筋相对于Q235钢材的相对锈蚀率低于70%。使用不锈钢筋和耐蚀钢筋后,构件对情况作用的反抗能力增强。相应地,针对相同的情况作用和设计使用年限,这些钢筋对混凝土掩护层的耐久性要求也与普通钢筋有所差别。

工程实践中,可守旧地接纳与普通钢筋相同的耐久性要求,将这些钢筋的耐蚀能力作为混凝土构件耐久性的裕度;也可通过专门研究和论证来确定这些钢筋的耐久性要求。3.5 结构划定3.5.1 本条提出了情况作用下混凝土掩护层厚度简直定原则。对于差别情况作用下所需的混凝土掩护层最小厚度,可见本尺度的4.3.1条、5.3.2条、6.3.2条和7.3.2条中的详细划定。混凝土构件中最外侧的钢筋会首先发生锈蚀,一般是箍筋和漫衍筋,在双向板中也可能是主筋。

所以本尺度对构件中各种钢筋的掩护层最小厚度提出相同的要求。欧洲CEB-FIP模式规范、英国BS尺度、美国混凝土学会ACI规范以及现行的欧盟规范都有这样的划定。箍筋的锈蚀可引起构件混凝土沿箍筋的环向开裂,而墙、板中漫衍筋的锈蚀除引起开裂外,还会导致掩护层的成片剥落,都是结构的正常使用所不允许的。

掩护层厚度的尺寸较小,而钢筋泛起锈蚀的年限大要与掩护层厚度的平方成正比,掩护层厚度的施工偏差会对耐久性造成很大的影响。以掩护层厚度为20mm的钢筋混凝土板为例,如果施工允许偏差为±5mm,则5mm的允许负偏差就可使钢筋泛起锈蚀的年限缩短约40%。因此在耐久性设计所要求的掩护层厚度中,必须计入施工允许负偏差。1990年颁布的CEB-FIP模式规范、2004年正式生效的欧盟规范以及英国历届BS尺度等尺度中,都将用于设计盘算和标注于施工图上的掩护层设计厚度称为“名义厚度”,并划定其数值不得小于耐久性要求的最小厚度与施工允许负偏差的绝对值之和。

欧盟规范建议的施工允许偏差对现浇混凝土为5mm~15mm,一般取10mm。美国ACI规范和加拿大规范划定掩护层的最小设计厚度已经包罗了约12mm的施工允许偏差,与欧盟规范名义厚度的划定实际上相同。我国《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204对梁类构件的允差划定为+10mm/-7mm、板类构件为+8mm/-5mm,对负偏差的要求较严。

本尺度划定掩护层设计厚度的最低值仍称为最小厚度,但在耐久性所要求最小厚度的取值中已思量了施工允许负偏差的影响,并对现浇的一般混凝土梁、柱取允许负偏差的绝对值为10mm,板、墙为5mm。为保证钢筋与混凝土之间粘结力通报,种种钢筋的掩护层厚度均不应小于钢筋的直径。

按防火要求的混凝土掩护层厚度,可参照有关的防火设计尺度,但我国有关设计规范中划定的梁板掩护层厚度,往往达不到所需耐火极限的要求,尤其是预应力预制楼板。掩护层厚渡过薄的平面构件容易在施工中因新拌混凝土的塑性沉降和硬化混凝土的收缩引起顺筋开裂;当顶面钢筋掩护层过薄时,新拌混凝土的抹面整平工序也会促使混凝土硬化后的顺筋开裂。

此外,混凝土粗骨料的最大公称粒径尺寸与掩护层的厚度之间也要满足一定关系(见本尺度附录B.3)。3.5.2 预应力筋的耐久性要求应高于普通钢筋。

在严重的情况条件下,除混凝土掩护层外还应对预应力筋接纳多重防护措施,如将后张预应力筋置于密封的波形套管中并灌浆。本尺度划定,对于单纯依靠混凝土掩护层防护的预应力筋,其掩护层厚度应比普通钢筋的大10mm。3.5.3 工厂生产的混凝土预制构件,在掩护层厚度的质量控制上较有保证,掩护层施工偏差比现浇构件的小,因此设计要求的掩护层厚度可以适当降低。

3.5.4 本条所指的裂痕为荷载造成的横向裂痕,不包罗收缩和温度等非荷载作用引起的裂痕。表3.5.4中的裂痕宽度允许值,更不能作为荷载裂痕盘算值与非荷载裂痕盘算值两者叠加后的控制尺度。控制非荷载因素引起的裂痕,应该通过混凝土原质料的经心选择、合理的配比设计、良好的施工养护和适当的结构措施来实现。外貌裂痕最大宽度的盘算值可凭据国家现行尺度《混凝土结构设计规范》GB 50010或《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362的相关公式盘算,后者给出的裂痕宽度与掩护层厚度无关。

研究讲明,根据规范GB 50010公式盘算获得的最大裂痕宽度要比海内外其他规范的盘算值大得多,而划定的裂痕宽度允许值却偏严。增大混凝土掩护层厚度虽然会加大构件裂痕宽度的盘算值,但实际上对掩护钢筋减轻锈蚀十分有利,所以在我国公路混凝土桥涵设计规范JTG 3362中,不思量掩护层厚度对裂痕宽度盘算值的影响。现有研究显示,裂痕外貌宽度并不是影响内部钢筋锈蚀水平的唯一因素;南非学者Otieno等2012年对带有外貌裂痕的钢筋混凝土梁内部钢筋锈蚀电流的监测讲明,掩护层厚度和裂痕外貌宽度的比值能越发有效地讲明带有裂痕的掩护层对内部钢筋的掩护水平;对同一种混凝土质料,掩护层厚度与开裂宽度的比值与锈蚀电流遵从确定的纪律。

这方面的研究需要进一步积累。此外,不能为了淘汰裂痕盘算宽度而在厚度较大的混凝土掩护层内加设没有防锈措施的钢筋网,因为钢筋网的首先锈蚀会导致网片外侧混凝土的剥落,淘汰内侧箍筋和主筋应有的掩护层厚度,对构件的耐久性造成更为有害的结果。

荷载与收缩引起的横向裂痕本质上属于正常裂痕,如果影响结构物的外观要求或防水功效应实时举行灌缝与关闭。3.5.6 棱角部位受到两个侧面的情况作用并容易造成碰撞损伤,在可能条件下应只管加以制止。3.5.7 碰撞等会造成结构物的损伤,影响结构的宁静性、适用性和耐久性。本尺度的耐久性设计措施不能反抗碰撞的作用;对于使用期间可能遭受碰撞的结构,结构设计应该设置专门的防碰撞措施。

本条所称的预警设施包罗都会立交桥的限高标志等,本条所称的防护措施包罗都会桥墩上的防撞墙等。3.5.8 混凝土施工缝、伸缩缝等毗连缝是结构中相对单薄的部位,容易成为腐蚀性物质侵入混凝土内部的通道,故应在设计与施工中应只管避让局部情况作用比力倒霉的部位,如桥墩的施工缝不应设在干湿交替的水位变更区。

3.5.9 应制止外露金属部件的锈蚀造成混凝土的胀裂,影响构件的承载力。这些金属部件宜与混凝土中的钢筋隔离或举行绝缘处置惩罚。在氯盐情况中,混凝土构件中埋件的锚筋会发生严重的锈蚀现象,本条的结构划定参考了《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ 275-2000第5.6.13条的划定。3.5.11 本尺度对混凝土结构耐久性设计的基本方法是通过提高混凝土本体的致密性来确保混凝土结构和构件的使用年限。

在一些特殊的情况下,可思量使用附加防腐蚀措施和混凝土本体配合保证使用年限。这些情况包罗:局部情况作用严酷、混凝土自身难以到达使用年限的要求,构件使用年限较长(凌驾100年)、一次性混凝土耐久性设计对使用年限的保证率不高等。这些情况下,本尺度建议接纳防腐蚀附加措施,思量其对使用年限的孝敬或者提高对构件使用年限的保证率。

3.6 施工质量的附加要求3.6.1 本条给出了保证混凝土结构耐久性的差别情况中混凝土的养护制度要求,使用养护时间和养护竣事时的混凝土强度来控制现场养护历程。养护竣事时强度是指现场混凝土强度,用现场同温养护条件下的尺度试件测得。

现场混凝土构件的施工养护方法和养护时间需要思量混凝土强度品级、施工情况的温、湿度和风速、构件尺寸、混凝土原质料组成和入模温度等诸多因素。应凭据详细施工条件选择合理的养护工艺,可参考中领土木匠程学会尺度《混凝土结构耐久性设计与施工指南》CCES01的相关划定。养护条件对现场混凝土硬化历程的影响至关重要,尤其是表层混凝土的密实水平。

构件耐久性与表层混凝土的质量关系密切。因此,在工程实践中可使用外貌回弹等技术手段对养护后的构件外貌举行检测,对表层混凝土的实际质量举行判断。

3.6.3 本条给出在差别情况作用品级下,混凝土结构中钢筋掩护层的检测原则和质量控制准则。在工程实践中,使用无损检测方法举行钢筋定位,推算获得的钢筋掩护层厚度通常偏大;因此用于钢筋定位的无损检测方法需要经由校准,并明确其丈量误差。4 一般情况4.1 一般划定4.1.1 正常大气作用下,表层混凝土碳化和氧气、水分配合作用引发的内部钢筋锈蚀,是混凝土结构中最常见的劣化现象,也是耐久性设计中的普遍问题。

在一般情况作用下,依靠混凝土自己的耐久性质量、适当的掩护层厚度和有效的防排水措施,就能到达所需的耐久性,一般不需思量防腐蚀附加措施。4.1.3 一般情况下混凝土结构的结构与措施见本章4.4节的详细要求。

4.2 情况作用品级4.2.1 确定大气情况对配筋混凝土结构与构件的作用水平,需要思量的情况因素主要是湿度(水)、温度和CO2与O2的供应水平。对于混凝土的碳化历程,如果周围大气的相对湿度较高,混凝土的内部孔隙充满孔隙溶液,则空气中的CO2难以进入混凝土内部,碳化就不能或只能很是缓慢地举行;如果周围大气的相对湿度很低,混凝土内部比力干燥,孔隙溶液的量很少,碳化反映也会受到抑制。对于钢筋的锈蚀历程,电化学反映要求混凝土有一定的电导率,当混凝土内部的相对湿度低于70%时,由于混凝土电导率太低,钢筋锈蚀很难举行;同时,锈蚀电化学历程需有水和氧气到场,当混凝土处于水下或湿度靠近饱和时,氧气难以到达钢筋外貌,锈蚀会因为缺氧而难以发生。

室内干燥情况由于缺少水分,钢筋锈蚀很是缓慢甚至难以举行;水下构件由于缺乏足够的氧气,钢筋基本不会锈蚀。因此表4.2.1将这两类情况作用归为Ⅰ-A级。

在湿润情况或者偶然受到雨淋、与水接触的条件下,混凝土的碳化反映和钢筋的锈蚀历程都有条件举行,情况作用品级归为Ⅰ-B级。在重复的干湿交替作用下,混凝土碳化有条件举行,同时钢筋锈蚀历程由于水分和氧气的交替供应而显著增强,因此对钢筋锈蚀最倒霉的情况条件是重复干湿交替,其情况作用品级归为Ⅰ-C级;此类构件包罗经常与大气降水接触的地上构件,与地下水接触的地下室构件,以及直接处于水位变更区的构件。

如果室内构件恒久处于高湿度情况,即年平均湿度高于60%,也有可能引起钢筋锈蚀,故宜按Ⅰ-B级思量。在干湿交替情况下,如混凝土外貌在干燥阶段周围大气相对湿度较高,干湿交替的影响深度很有限,混凝土内部仍会恒久处于高湿度状态,内部混凝土碳化和钢筋锈蚀水平都市受到抑制。在这种情况下,情况对配筋混凝土构件的作用水平介于Ⅰ-C与Ⅰ-B之间,详细作用水平可凭据当地既有工程的实际观察确定。

Ⅰ-A作用品级中的浸水情况中,水中可含有微量的有害化学物质,其浓度上限可参考本尺度表6.2.5与表7.2.1划定的中度作用品级的各种有害物质与离子浓度的下限值。4.2.2 与湿润土体或水接触的一侧混凝土饱水,钢筋不易锈蚀,可按情况作用品级Ⅰ-B思量;接触干燥空气的一侧,混凝土容易碳化,又可能有水分从临水侧迁移供应,一般应按Ⅰ-C级情况思量。

如果混凝土密实性好、构件厚度较大或临水外貌已做可靠防护层,临水侧的水分供应可以被有效隔绝,这时接触干燥空气的一侧可不按Ⅰ-C级思量。4.3 质料与掩护层厚度4.3.1 表4.3.1划分对板、墙等面型构件和梁、柱等条形构件划定混凝土的最低强度品级、最洪流胶比和钢筋的掩护层最小厚度。

板、墙、壳等面形构件中的钢筋,主要受来自一侧混凝土外貌的情况因素侵蚀,而矩形截面的梁、柱等条形构件中的角部钢筋,同时受到来自两个相邻侧面的情况因素作用,所以后者的掩护层最小厚度要大于前者。对掩护层最小厚度要求与所用的混凝土水胶比有关,在应用表4.3.1中差别使用年限和差别情况作用品级下的掩护层厚度时,应注意到对混凝土水胶比和强度品级的差别要求。

表4.3.1中划定的混凝土最低强度品级、最洪流胶比和掩护层最小厚度与西欧的相关规范相近,这些数据比照了已建工程实际劣化现状的观察效果,并用质料劣化模型作了近似的盘算校核,总体上略高于我国现行的混凝土结构设计规范的划定,尤其在干湿交替的情况条件下差异较大。美国ACI设计规范要求室外淋雨情况的梁柱外侧钢筋(箍筋或漫衍筋)掩护层最小设计厚度为50mm(钢筋直径不大于16mm时38mm),英国BS8110设计尺度(60年设计使用年限)为40mm(C40)或30mm(C45)。

4.3.3 浸没水中的地下结构情况作用品级为I-A,设计使用年限为100年时,混凝土强度最低品级为C35,比I-A室内干燥情况高一个品级;主要思量构件的维护难度以及水文在100年期间演变的不确定性。该划定与《地铁设计规范》GB 50157-2013的划定一致。4.3.4 本条给出了大截面墩柱在切合耐久性要求的前提下,截面混凝土强度与钢筋掩护层厚度的调整方法。

一般情况下对混凝土提出最低强度品级的要求,是为了掩护钢筋的需要,针对的是构件钢筋的掩护层混凝土。但对大截面墩柱来说,如果只是为了提高掩护层混凝土的耐久性而全截面接纳较高强度的混凝土,往往不如加大掩护层厚度的措施更为经济合理。相反,加大掩护层厚度会显着增加梁、板等受弯构件的自重,宜提高混凝土的强度品级以淘汰掩护层厚度。

在工程实践中,提倡在不提高混凝土总体强度的同时,通过技术措施提高表层混凝土的质量,从而到达提高结构耐久性的目的,如接纳透水模板布技术等。4.4 结构与措施4.4.1 本条所指的修建饰面包罗不受雨水冲淋的石灰浆、砂浆抹面和砖石贴面等普通修建饰面;防水饰面包罗防水砂浆、粘贴面砖、花岗岩石板等具有良好防水性能的饰面。

除此之外,构件外貌的油毡等一般防水层由于防水有效年限远低于构件的设计使用年限,不宜思量其对钢筋防锈的作用。地下临水混凝土构件的外貌防护措施可参考现行国家尺度《地下工程防水技术规范》GB 50108的划定与技术要求。这些防护措施对内部钢筋的防锈作用尚无工程验证和相关研究结果,同时思量到此类构件普遍维护和更换难题,因此不宜降低混凝土的耐久性要求。

4.4.3 本条给出了在一般情况中使用了有明确掩护年限的防腐蚀附加措施后,掩护层混凝土质料要求可降低取用的原则。4.4.5 本条对地下结构混凝土构件迎水面的钢筋掩护层厚度的划定与现行国家尺度《地下工程防水技术规范》GB 50108相同。

5 冻融情况5.1 一般划定5.1.1 饱水的混凝土在重复冻融作用下会造成内部损伤,发生开裂甚至剥落,导致骨料裸露。与冻融破坏有关的情况因素主要有水、最低温度、降温速率和冻融循环次数。混凝土的冻融损伤只发生在混凝土内部含水量比力富足的情况(混凝土内部饱水度高于85%)。冻融情况下的混凝土结构耐久性设计,原则上要求混凝土不受损伤,不影响构件的承载力与对钢筋的掩护。

确保耐久性的主要措施包罗混凝土引气、防止混凝土饱水和接纳高强度的混凝土。5.1.2 冰冻地域与雨、水接触的露天混凝土构件应按冻融情况举行耐久性设计。情况温度达不到冰冻条件(如位于土中冰冻线以下和恒久在不结冻的水下)的混凝土构件可不思量抗冻要求。冰冻前不饱水的混凝土且在冻融循环历程中不接触外界水分的混凝土构件,也可不思量抗冻要求。

本尺度不思量人工造成的冻融情况作用,此类问题由专门的尺度规范解决。5.1.3 冻融情况下混凝土结构的结构与措施见本章5.4节的详细要求。5.1.4 适当延迟现场混凝土初次与水接触的时间实际上是延长混凝土的干燥时间,而且给混凝土内部结构发育提供时间。

应只管延迟混凝土初次触水时间,触水时混凝土龄期至少应到达30d。衡宇修建的冬期施工技术措施可参照现行行业尺度《修建工程冬期施工规程》JGJ/T 104的划定。

5.2 情况作用品级5.2.1 本尺度对冻融情况作用品级的划分,主要思量混凝土饱水水平、气温变化和盐分含量三个因素。饱水水平与混凝土外貌接触水的频度及外貌积水的难易水平(如水平或竖向外貌)有关;气温变化主要与情况最低温度及年冻融次数有关;盐分含量指混凝土外貌受冻时冰水中的盐含量。我国现行尺度中对混凝土抗冻品级的要求多按当地最冷月份的平均气温举行区分,这在使用上有其利便之处,但应注意当地气温与构件所处地段的局部温度往往差异很大。

好比严寒地域朝南构件的冻融次数多于朝北的构件,而微冻地域可能相反。由于缺乏各地域年冻融次数的统计资料,现仍暂时按当地最冷月的平均气温表现气温变化对混凝土冻融的影响水平。

对于饱水水平,分为高度饱水和中度饱水两种情况,前者指受冻前恒久或频繁接触水体或湿润土体,混凝土体内高度饱水;后者指受冻前偶受雨淋或湿润,混凝土体内的饱水水平不高。混凝土受冻融破坏的临界饱水度约为85%~90%,含水量低于临界饱水度时不会冻坏。在外貌有水的情况下,一连的重复冻融可使混凝土内部的饱水水平不停增加,一旦到达或凌驾临界饱水度,就有可能很快发生破坏。有盐的冻融情况主要指冬季喷洒除冰盐的情况。

含盐分的水溶液不仅会造成混凝土的内部损伤,而且能使混凝土外貌起皮剥蚀,盐中的氯离子还会引起混凝土内部钢筋的锈蚀(除冰盐引起的钢筋锈蚀按Ⅳ类情况思量)。除冰盐的剥蚀作用水平与混凝土湿度有关;差别构件及部位由于偏向、位置差别,受除冰盐直接、间接作用或溅射的水平也会有很大的差异。5.2.2 严寒地域海洋和近海情况中的混凝土表层,当接触水分时也会发生盐冻,但海水的含盐浓度要比除冰盐融雪后的盐水低得多。

海水的冰点较低,有些微冻地域和严寒地域的海水不会泛起冻结,但浪溅区构件的外貌仍然会有冻结现象,详细可通过观察确定;若不泛起冰冻,就可以不思量冻融情况作用。5.2.3 埋置于土中冰冻线以上的混凝土构件,发生冻融交替的次数显着低于袒露在大气情况中的构件,但仍要思量冻融损伤的可能,可凭据详细情况适当降低情况作用品级。5.2.4 竖向构件底部侧面的积雪可引发混凝土较严重的冻融损伤。

尤其在冬季喷洒除冰盐的情况中,门路上含盐的积雪常被扫到两侧并堆置在墙柱和护栏底部,容易造成底部混凝土的严重破坏。5.2.5 某些结构在正常使用条件下冬季泛起冰冻的可能性很小,但在极端气候条件下或偶发事故时有可能会遭受冰冻,故应具有一定的抗冻能力,但可适当降低要求。

5.3 质料与掩护层厚度5.3.1 本条划定了冻融情况中混凝土原质料的组成与引气工艺。使用引气剂能在混凝土中发生大量均布的微小关闭气孔,有效缓解混凝土内部结冰造成的质料破坏。引气混凝土的抗冻要求用新拌混凝土的含气量表现,是气泡占混凝土的体积比。冻融情况品级越高,对混凝土含气量的要求越大;气泡只存在于水泥浆体中,而混凝土中水泥浆体含量与骨料的最大粒径直接相关,所以混凝土抗冻所需的含气量与骨料的最大粒径有关;过大的含气量会显着降低混凝土强度,故含气量应控制在一定规模内,且有相应的误差限制。

详细可参照本尺度附录D的要求。矿物掺和料品种和数量对混凝土抗冻性能有影响。通常情况下,掺加硅粉有利于抗冻;在低水胶比前提下,适量掺加粉煤灰和矿渣反抗冻能力影响不大,但应严格控制粉煤灰的品质,特别要只管降低粉煤灰的烧失量。

详细见本尺度附录B的划定。严重冻融情况下必须引气的要求主要是凭据实验室快速冻融试验的研究效果提出的,50多年来工程实际应用肯定了引气工艺的有效性。可是混凝土试件在尺度快速试验下的冻融作用水平要比工程现场的实际情况作用严酷得多。

现场观察讲明,高强混凝土对严酷的冻融情况有较高的反抗能力。新的欧洲混凝土规范EN 206-1:2000虽然对严重冻融情况作用下的构件混凝土有引气要求,但允许通过实验室的对比试验研究后不引气;德国尺度DIN 1045-2/07.2001划定含盐的高度饱水情况需要引气,其他情况下均可接纳强度较高的非引气混凝土;英国尺度8500-1:2002划定,种种冻融情况下的混凝土均可不引气,条件是混凝土强度品级需到达C50且骨料切合抗冻要求。北欧和北美各国的规范仍划定严重冻融情况作用下的混凝土需要引气。由于我国海内在这方面尚缺乏相应的研究和工程实际履历,本尺度现仍划定严重冻融情况下需要接纳引气混凝土。

混凝土引气会导致强度的降低,同时在连续荷载作用下的徐变会加大。研究讲明,混凝土接纳引气工艺后,在正常引气规模内引气量每增加1%,抗压强度降低2%~6%,抗折强度降低2%~4%,弹性模量降低0.7MPa~1.38MPa。

因此引气工艺应用于预应力混凝土时(Ⅱ-D和Ⅱ-E情况),需要特别关注预应力作用下混凝土的徐变变形,以及由此引起的预应力的恒久损失。5.3.2 表5.3.2中仅列出一般冻融(无盐)情况下钢筋的混凝土掩护层最小厚度。盐冻情况下的掩护层厚度由氯化物情况控制,详细见第6章的有关划定;相应的掩护层混凝土质量则要同时满足冻融情况和氯化物情况的要求。

有盐冻融条件下的耐久性设计见本尺度第6.3.2条的划定及其条文说明。5.3.3 对于冻融情况下重要工程和大型工程的混凝土,其耐久性质量除需满足本尺度第5.3.2条的划定外,应同时满足本条提出的抗冻耐久性指数要求。表5.3.3中的抗冻耐久性指数由快速冻融循环试验效果举行评定。

美国ASTM尺度界说试件履历300次冻融循环后的转动模的相对损失为抗冻耐久性指数DF,其盘算方法见表注1。在北美,认为有抗冻要求的混凝土DF值不能小于60%。对于年冻融次数不频繁的情况条件或混凝土现场饱水水平不高时,这一要求可能偏严。混凝土的抗冻性评价可用多种指标表现,如试件履历冻融循环后的转动性模量损失、质量损失、伸长量或体积膨胀等。

多数尺度都接纳转动模损失或同时思量质量损失来确定抗冻级别,但上述指标通常只用来比力混凝土质料的相反抗冻性能,不能直接用来举行结构使用年限的预测。5.4 结构与措施5.4.1 截面尺寸较小的钢筋混凝土构件和预应力混凝土构件,发生冻融破坏的结果严重,应赋予更大的宁静保证率。在耐久性设计时应适当增加钢筋掩护层厚度作为赔偿,或接纳外貌附加防护措施。

5.4.2 在接触积雪的构件局部区域接纳合理的防护措施,可以解决因为局部较高的作用品级而不得不提高整个构件的混凝土强度品级与掩护层厚度的问题。可接纳的局部防护措施可参考但不限于本尺度附录C的防腐蚀附加措施。5.4.3 本条给出了在冻融情况中使用了有明确掩护年限的防腐蚀附加措施后,混凝土质料要求可降低取用的原则。

6 氯化物情况6.1 一般划定6.1.1 情况中的氯化物以水溶氯离子的形式通过扩散、渗透和吸附等途径从混凝土构件外貌向内部迁移,可引起混凝土内钢筋的严重锈蚀。氯离子引起的钢筋锈蚀难以控制、结果严重,因此是混凝土结构耐久性的重要问题。氯盐对于混凝土质料也有一定的腐蚀作用,但相对较轻。6.1.2 本条划定所指的海洋和近海氯化物包罗海水、大气、地下水与土体中含有的来自海水的氯化物。

此外,其他情况下接触海水的混凝土构件也应思量海洋氯化物的腐蚀,如海洋馆中接触海水的混凝土池壁、管道等。6.1.3 除冰盐对混凝土的作用机理很庞大。对钢筋混凝土(如桥面板)而言,一方面,除冰盐直接接触混凝土表层,融雪历程中的温度骤降以及渗入混凝土的含盐雪水的蒸发结晶都市导致混凝土外貌的开裂剥落;另一方面,雪水中的氯离子不停向混凝土内部迁移,会引起钢筋腐蚀。

前者属于盐冻现象,有关的耐久性要求在本尺度第5章中已有划定;后者属于钢筋锈蚀问题,相应的要求由本章划定。降雪地域喷洒的除冰盐可以通过多种途径作用于混凝土构件,含盐的融雪水直接作用于路面,并通过伸缩缝等毗连处渗漏到桥面板下方的构件外貌,或者通过路面层和防水层的漏洞渗漏到混凝土桥面板的顶面。排挤的盐水如渗入地下土体,还会侵蚀腐蚀混凝土基础。此外,高速行驶的车辆会将路面上含盐的水溅射或转酿成盐雾,作用到车道两侧甚至较远的混凝土构件外貌;汽车底盘和轮胎上冰冻的含盐雪水进入停车库后融化,还会作用于车库混凝土楼板或地板引起钢筋腐蚀。

地下水土(滨海地域除外)中的氯离子浓度一般较低,当浓度较高且在干湿交替的条件下,则需思量对混凝土构件的腐蚀。我国西部盐湖和盐渍土地域地下水土中氯盐含量很高,对混凝土构件的腐蚀作用需专门研究处置惩罚,不属于本尺度的内容。对于游泳池及其周围的混凝土构件,如公共浴室、卫生间地面等,还需要思量氯盐消毒剂对混凝土构件腐蚀的作用。

除冰盐可对混凝土结结构成极其严重的腐蚀,不举行耐久性设计的桥梁在除冰盐情况下只需几年或十几年就需要大修甚至被迫拆除。蓬勃国家使用含氯除冰盐融化门路积雪已有40年的历史,迄今尚无更为经济的替代方法。思量以后交通生长对融化门路积雪的需要,应在混凝土桥梁的耐久性设计时思量除冰盐氯化物的影响。6.1.4 定期检测可以尽早发现问题,并实时接纳调停措施。

现在针对钢筋锈蚀的检测技术生长迅速,通过设计阶段置入的钢筋锈蚀传感器、使用阶段无损收罗数据、配合电化学掩护技术,能够将氯盐引起的钢筋锈蚀控制在掩护层开裂之前,降低氯化物情况中钢筋混凝土构件的恒久维护成本。6.1.5 氯盐情况下混凝土结构的结构与措施见本章6.4节的详细要求。6.2 情况作用品级Ⅰ 海洋氯化物情况6.2.1 对于海水中的配筋混凝土结构,氯盐引起钢筋锈蚀的情况可进一步分为水下区、潮汐区、浪溅区、大气区和土中区。

长年浸没于海水中的混凝土,由于水中缺氧使锈蚀生长变得极其缓慢甚至停止,所以钢筋锈蚀危险性不大。潮汐区特别是浪溅区的情况则差别,混凝土处于干湿交替状态,混凝土外貌的氯离子可通过吸附、扩散、渗透等多种途径进入混凝土内部,而且氧气和水交替供应,使内部的钢筋具备锈蚀生长的所有条件。浪溅区的供氧条件最为充实,锈蚀最严重。

我国《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ 275在大量观察研究的基础上,划分对浪溅区和潮汐区提出差别的要求。凭据海港工程的大量观察讲明,平均潮位以下的潮汐区,混凝土在落潮时露出水面时间短,且接触的大气的湿度很高,所含水分较难蒸发,所以混凝土内部饱水水平高、钢筋锈蚀没有浪溅区显著。但本尺度思量到潮汐区内举行修复的难度,将潮汐区与浪溅区按同一作用品级思量。南方炎热地域温度高,氯离子扩散系数增大,钢筋锈蚀也会加剧,所以炎热气候应作为一种加剧钢筋锈蚀的因素思量。

海洋和近海地域的大气中都含有氯离子。海洋大气区处于浪溅区的上方,海浪拍击发生巨细为0.1μm~20μm的细小雾滴,较大的雾滴积累于海面四周,而较小的雾滴可随风飘移到近海的陆上地域。海上桥梁的上部构件离浪溅区很近时,受到浓重的盐雾作用,在构件混凝土表层内积累的氯离子浓度可以很高,而且同时又处于干湿交替的情况中,因此处于很倒霉的状态。

在浪溅区与其上方的大气区之间,构件表层混凝土的氯离子浓度没有明确的界线,设计时应该凭据详细情况偏宁静地选用。虽然大气盐雾区的混凝土外貌氯离子浓度可以积累到与浪溅区的相近,但浪溅区的混凝土外貌氯离子浓度可认为从一开始就到达其最大值,而大气盐雾区则需许多年才气逐渐积累到最大值。靠近海岸的陆上大气也含盐分,其浓度与详细的地形、地物、风向、风速等多种因素有关。

凭据我国浙东、山东等沿海地域的观察,构件的腐蚀水平与离岸距离以及朝向有很大关系,靠近海岸且袒露于室外的构件应思量盐雾的作用。烟台地域的观察发现,离海岸100m内的室外混凝土构件中的钢筋均发生严重锈蚀。表6.2.1中对靠海构件情况作用品级的划分,尚有待积累更多观察数据后作进一步修正。

设计人员宜在观察工程所在地域详细情况条件的基础上,接纳适当的防腐蚀要求。6.2.2 海水急流对混凝土外貌有气蚀作用,海砂对构件外貌有磨蚀作用,因此相应的情况作用品级宜适当提高。

6.2.3 海底隧道结构的构件维修难题,宜取用较高的情况作用品级。一面接触海水另一面接触空气的混凝土构件,其内部钢筋的锈蚀危险性与是否能够同时接触到海水与空气相关。如果在使用周期内仅能接触到空气或者海水则情况作用品级较低,否则应提高情况作用品级。

隧道混凝土构件接触土体的外侧如无空气进入的可能,可按Ⅲ-D级的情况作用确定构件的混凝土掩护层厚度;如在外侧设置排水通道有可能引入空气时,应按Ⅲ-E级思量。隧道构件接触空气的内侧可能接触渗漏的海水,底板和侧墙底部应按Ⅲ-E级思量,其他部位可凭据详细情况确定,但不低于Ⅲ-D。隧道混凝土一般有防水品级的要求,但并不讲明海水在使用年限中不会渗入混凝土内部,只是渗入的水平差别而已,详细渗透深度与混凝土质料的水渗透系数以及外部海水压力有关。陪同着海水的渗入,内部钢筋的锈蚀危险性与内部氯离子浓度、质料孔隙中氧气漫衍以及钢筋位置有关。

本条的作用品级划分是对这一庞大历程的简化形貌。6.2.4 近海和海洋情况的氯化物对混凝土结构的腐蚀作用与当地海水中的含盐量有关。

本尺度表6.2.1的情况作用品级是凭据一般海水的氯离子浓度(约18g/L~20g/L)确定的。差别地域海水的含盐量可能有很大差异,沿海地域海水的含盐量受到江河淡水排放的影响并随季节而变化,海水的含盐量有时可能较低,可取年均值作为设计的依据。河口地域虽然水中氯化物含量低于海水中的,可是对于大气区和浪溅区,混凝土外貌的氯盐含量会不停积累,其恒久含盐量可以显着高于周围水体中的含盐浓度。

在确定氯化物情况的作用品级时,应充实思量到这些因素。Ⅱ 除冰盐等其他氯化物情况6.2.5 对于同一构件,应注意差别侧面的局部情况作用品级的差异。混凝土桥面板的顶面会受到除冰盐溶液的直接作用,所以顶面钢筋一般应按Ⅳ-E的作用品级设计,掩护层至少需60mm,除非在桥面板与路面铺装层之间有质量很高的防水层;而桥面板的底部钢筋通常可按一般情况中的室外情况条件设计,板的底部不受雨淋,无干湿交替,作用品级为Ⅰ-B,所需的掩护层可能只有25mm。

桥面板顶面的氯离子不行能迁移到底部钢筋,因为所需的时间很是长。可是桥面板的底部有可能受到从板的侧边流淌到底面的雨水或伸缩缝处渗漏水的作用,从而泛起干湿交替、重复冻融和盐蚀。所以必须接纳相应的排水结构措施,如在板的侧边设置滴水沿、排水沟等。

桥面板上部的铺装层一般容易开裂渗漏,防水层的寿命也较短,通常在确定钢筋的掩护层厚度时不思量其有利影响。设计时可凭据铺装层防水性能的实际情况,对桥面板顶部钢筋掩护层厚度作适当调整。水或土体中氯离子浓度的崎岖对与之接触并部门袒露于大气中构件锈蚀的影响,现在尚无确切试验数据,表6.2.5注1、2中划分的浓度规模可供参考。6.3 质料与掩护层厚度6.3.1 低水胶比的矿物掺和料混凝土,在恒久使用历程中的抗氯离子侵入的能力要比相同水胶比的硅酸盐水泥混凝土高得多,所以在氯化物情况中不宜单独接纳硅酸盐水泥作为胶凝质料。

为了增强混凝土早期的强度和耐久性生长,通常应在矿物掺和料中加入少量硅灰,可复合使用两种或两种以上的矿物掺和料,如粉煤灰加硅灰、粉煤灰加矿渣加硅灰。除冻融情况外,矿物掺和料占胶凝质料总量的比例宜大于40%,详细划定见本尺度附录B。不受冻融情况作用的氯化物情况也可使用引气混凝土,有试验讲明,含气量控制在4.0%~5.0%,可以降低氯离子扩散系数,提高抗氯离子侵入的能力。使用矿物掺和料混凝土,必须接纳合理的水胶比、搅拌匀称并在施工中具有良好的成型工艺,并满足本尺度划定的养护条件。

6.3.2 表6.3.2划定的混凝土最低强度品级大要与外洋规范中的相近,思量到我国的混凝土组成质料特点,最洪流胶比的取值则相对较低。表6.3.2划定的掩护层厚度凭据我国海洋地域混凝土工程的劣化现状调研以及比照外洋规范的数据而定,并使用质料劣化模型作了近似核对。

表6.3.2提出的只是最低要求,设计人员应该充实思量工程设计工具的详细情况,须要时接纳更高的要求。对于重要的桥梁等生命线工程,宜在设计中同时接纳防腐蚀附加措施。从总体看,如要确保工程在设计使用年限内不需大修,表6.3.2划定的掩护层最小厚度仍可能偏低,但如配合使用阶段的定期检测,应该能具有经济合理地被修复的能力。

国际上近年建成的一些大型桥梁的掩护层厚度都比力大,如加拿大的Northumber land海峡大桥(设计寿命100年),墩柱的掩护层厚度用75mm~100mm,上部结构50mm(混凝土水胶比0.34);丹麦Great Belt Link跨海桥墩用环氧涂层钢筋,掩护层75mm,上部结构50mm(混凝土水胶比0.35),同时为以后可能发生锈蚀时接纳阴极掩护预置须要的条件。6.3.3 矿物掺和料混凝土的界说见本尺度第2.1.21条。氯离子在混凝土中的扩散系数会随着混凝土的实验室养护龄期或现场袒露时间的增长而逐渐降低,这个衰减历程对于矿物掺和料混凝土尤其显著。

如果矿物掺和料与非矿物掺和料混凝土的早期(如28d或84d)扩散系数相同,非矿物掺和料混凝土中钢筋就会更早锈蚀。因此在Ⅲ-E和Ⅲ-F情况下不能接纳矿物掺和料混凝土时,需要降低混凝土水胶比或同时增加掩护层厚度,详细数值应凭据盘算或试验研究确定。

6.3.4 受盐冻的钢筋混凝土构件,需要同时思量盐冻作用(第5章)和氯离子引起钢筋锈蚀的作用(第6章)。以严寒地域50年设计使用年限的跨海桥梁墩柱为例:冬季海水冰冻,据本尺度表5.2.1冻融情况的作用品级为Ⅱ-E,所需混凝土最低强度品级为Ca40,最洪流胶比0.45;桥梁墩柱的浪溅区混凝土干湿交替,据本尺度表6.2.1海洋氯化物情况的作用品级为Ⅲ-E,所需掩护层厚度为60mm(C45)或55mm(≥C50);由于根据表5.3.2的要求必须引气,表6.3.2要求的强度品级可降低5N/mm2,成为60mm(Ca40)或55mm(≥Ca45),且均不低于情况作用品级Ⅱ-E所需的Ca40;故设计时可选掩护层厚度60mm(混凝土强度品级Ca40,最洪流胶比0.45),或掩护层厚度55mm(混凝土强度品级Ca45,最洪流胶比0.40)。6.3.5 与受弯构件差别,增加墩柱的掩护层厚度基本不会增大构件质料的事情应力,但能显著提高构件对内部钢筋的掩护能力。

氯化物情况的作用存在许多不确定性,为了提高结构使用年限的保证率,接纳增大掩护层厚度的措施要比附加防腐蚀措施更为经济。6.3.6 本条划定了氯化物情况中混凝土需要满足的抗氯离子侵入性指标。氯化物情况下的混凝土抗侵入性可用氯离子在混凝土中的扩散系数表现。

凭据差别测试方法获得的扩散系数在数值上不尽相同并各有其特定的用途。DRCM是在实验室内接纳快速电迁移的尺度试验方法(RCM法)测定的扩散系数。试验时将试件的两头划分置于上、下游溶液之间并施加电位差,上游溶液中含氯盐,在外加电场的作用下氯离子快速向混凝土内迁移,经由若干小时后劈开试件测出氯离子侵入试件中的深度,使用理论公式盘算得出扩散系数,称为非稳态快速氯离子迁移扩散系数。

这一方法最早由瑞典学者唐路平提出,现为北欧NT Build492尺度方法。该方法已获得较为广泛的应用,不仅可以用于施工阶段的混凝土质量控制,而且还可联合凭据工程实测获得的扩散系数随袒露年限的衰减纪律,用于估算混凝土中钢筋开始发生锈蚀的年限。本尺度推荐接纳RCM法,详细试验方法可参见国家尺度《普通混凝土恒久性能和耐久性能试验方法尺度》GB/T 50082-2009,其试验方法与历程与NT Build492尺度相同。

混凝土的抗氯离子侵入性也可以用其他试验方法及其指标表现。好比,美国ASTM C1202快速电量测定方法丈量一段时间内通过混凝土试件的电量,但这一方法用于水胶比低于0.4的矿物掺和料混凝土时误差较大;我国自行研发的NEL氯离子扩散系数快速试验方法丈量饱盐混凝土试件的电导率。表6.3.6中的数据主要参考近年来海内外重大工程接纳DRCM作为质量控制指标的实践并使用Fick模型举行了近似校核。本条并未给出使用年限为30年以及极端严重作用品级下的氯离子扩散系数的限制值。

对于使用年限为30年的混凝土构件,通过本尺度第6.3.1条和6.3.2条对混凝土质料以及掩护层的限定,一般能够到达使用年限,无需再划定氯离子扩散系数;对于极端严重作用下的混凝土构件,一般需要同时接纳防腐蚀附加措施与提高混凝土的致密性来保证使用年限,此时氯离子扩散系数可取为相同使用年限(50年、100年)很是严重作用品级对应的控制值。6.4 结构与措施6.4.4 与混凝土构件的设计使用年限相比,一般防水层的有效年限要短得多,在氯化物情况下只能作为辅助措施,不应思量其有利作用。

6.4.5 墩柱顶部混凝土由于施工中拌合物泌水等影响,密实性相对较差。这一部位又往往受到含盐渗漏水影响并处于干湿交替状态,所以宜通过增加掩护层厚度或者加设防腐蚀附加措施的措施来提高构件的抗锈蚀能力。

6.4.6 当情况作用品级很是严重或极端严重时,根据通例手段通过提高混凝土强度、降低混凝土水胶比和增加混凝土掩护层厚度的措施,仍然有可能保证不了50年或100年设计使用年限的要求。这时宜思量接纳一种或多种防腐蚀附加措施,并建设合理的多重防护计谋,提高结构使用年限的保证率。

本尺度附录C给出了氯盐情况中混凝土构件可接纳的防腐蚀附加措施。6.4.7 本条给出了在氯盐情况中使用了有明确掩护年限的防腐蚀附加措施后,混凝土强度要求可降低取用的原则。7 化学腐蚀情况7.1 一般划定7.1.1 本尺度思量的常见腐蚀性化学物质包罗土中和地表、地下水中的硫酸盐和酸类等物质以及大气中的盐分、硫化物、氮氧化合物等污染物质。

这些物质对混凝土的腐蚀主要是化学腐蚀,但盐类浸入混凝土也可能引起盐结晶导致的物理破坏。本章的化学腐蚀情况不包罗氯化物,后者已在第6章中单独作了划定。对于埋入盐渍土中、腐蚀情况严重的混凝土构件,设计可与混凝土质料供应方协商接纳非硅酸盐类水泥,并掺用矿物掺和料。7.1.2 化学腐蚀情况下混凝土结构的结构与措施见本章7.4节的详细要求。

7.2 情况作用品级Ⅰ 水、土中化学腐蚀情况7.2.1 本条凭据水、土情况中化学物质的差别浓度规模将情况作用划分为Ⅴ-C、Ⅴ-D和Ⅴ-E共3个品级。浓度低于Ⅴ-C品级的不需在设计中特别思量,浓度高于Ⅴ-E品级的应作为特殊情况另行看待。化学情况作用对混凝土的腐蚀,至今尚缺乏足够的数据积累和研究结果。

重要工程应在设计前作充实观察,以工程类比作为设计的主要依据。水、土中的硫酸盐对混凝土的腐蚀作用,除硫酸根离子的浓度外,还与硫酸盐的阳离子种类及浓度、混凝土外貌的干湿交替水平、情况温度以及土的渗透性和地下水的流动性等因素有很大关系。

腐蚀混凝土的硫酸盐主要来自周围的水、土,也可能来自原本受过硫酸盐腐蚀的混凝土骨料以及混凝土外加剂,如喷射混凝土中常使用的大剂量钠盐速凝剂等。在常见的硫酸盐中,对混凝土腐蚀的严重水平从强到弱依次为硫酸镁、硫酸钠和硫酸钙。腐蚀性很强的硫酸盐另有硫酸铵,此时需单独思量铵离子的作用,自然界中的硫酸铵不多见,但在恒久施加化肥的土地中则需要注意。

表7.2.1划定的土中硫酸根离子SO42-浓度,是在土样中加水溶出的浓度(水溶值)。有的硫酸盐(如硫酸钙)在水中的溶解度很低,在土样中加酸则可溶出土中含有的全部SO42-(酸溶值)。可是,只有溶于水中的硫酸盐才会腐蚀混凝土。差别国家的混凝土结构设计规范,对硫酸盐腐蚀的作用品级划分有较大差异,接纳的浓度测定方法也有较大收支,有的用酸溶法测定(如欧盟规范),有的则用水溶法(如美国、加拿大和英国)。

当用水溶法时,由于水土比例和浸泡搅拌时间的差异,溶出的量也差别。所以最好能同时测定SO42-的水溶值和酸溶值,以便于判断难溶盐的数量。硫酸盐对混凝土的化学腐蚀是两种化学反映的效果:一是与混凝土中的水化铝酸钙起反映形成钙矾石;二是与混凝土中氢氧化钙联合形成硫酸钙(石膏),两种反映均会造成体积膨胀,使混凝土开裂。

当含有镁离子时,同时还能和Ca(OH)2反映,生成疏松而无胶凝性的Mg(OH)2,这会降低混凝土的密实性和强度并加剧腐蚀。硫酸盐对混凝土的化学腐蚀历程很慢,通常要连续许多年,开始时混凝土外貌泛白,随后开裂、剥落破坏。当土中构件袒露于流动的地下水中时,硫酸盐得以不停增补,腐蚀的产物也被带走,质料的损坏水平就会很是严重。

相反,在渗透性很低的黏土中,当外貌浅层混凝土遭硫酸盐腐蚀后,由于硫酸盐得不到增补,腐蚀反映就很难举行。在干湿交替的情况下,水中的SO42-浓度如大于200mg/L(或土中SO42-大于1000mg/kg)就有可能损害混凝土;水中SO42-如大于2000mg/L(或土中的水溶SO42-大于4000mg/kg)则可能有较大的损害。水的蒸发可使水中的硫酸盐逐渐积累,所以混凝土冷却塔就有可能遭受硫酸盐的腐蚀。

地下水、土中的硫酸盐可以渗入混凝土内部,并在一定条件下使得混凝土毛细孔隙水溶液中的硫酸盐浓度不停积累,当凌驾饱和浓度时就会析出盐结晶而发生很大的压力,导致混凝土开裂破坏,这是纯粹的物理作用。硅酸盐水泥混凝土的抗酸腐蚀能力较差,如果水的pH值小于6,反抗渗性较差的混凝土就会造成损害。

酸对混凝土的腐蚀作用主要是与硅酸盐水泥水化产物中的氢氧化钙起反映,如果混凝土骨料是石灰石或白云石,酸也会与这些骨料起化学反映,反映的产物是水溶性的钙化物,其可以被水溶液浸出。对于硫酸来说,还会形成硫酸盐造成硫酸盐腐蚀。如果酸、盐溶液能到达钢筋外貌,还会引起钢筋腐蚀。

低水胶比的密实混凝土能够反抗弱酸的腐蚀,但硅酸盐水泥混凝土不能蒙受高浓度酸的恒久作用。水中的侵蚀性CO2在混凝土孔隙中溶解并电离出HCO3-离子,具有弱酸性,可降低孔隙溶液的碱性,并溶解固相质料中的钙质,恒久作用将降低混凝土质料的致密性。土中的化学腐蚀物质对混凝土的腐蚀作用需要通过溶于土中的孔隙水来实现。密实的弱透水土体提供的孔隙水量少,而且流动难题,靠近混凝土外貌的化学腐蚀物质与混凝土发生化学作用后被消耗,得不到充实的增补,所以腐蚀作用有限。

对弱透水土体的定量界定比力难题,一般认为其渗透系数小于10-5m/s或0.86m/d。7.2.2 当结构所处情况中含有多种化学腐蚀物质时,一般会加重腐蚀的水平。如Mg2+和SO42-同时存在时能引起双重腐蚀。

但两种以上的化学物质有时也可能发生相互抑制的作用。例如,海水情况中的氯盐就可能会削弱硫酸盐的危害。有资料报道,如无Cl-存在,浓度约为250mg/L的SO42-就能引起纯硅酸盐水泥混凝土的腐蚀,如Cl-浓度凌驾5000mg/L,则造成损害的SO42-浓度要提高到约1000mg/L以上,其原因是石膏(硫酸钙)和硅酸三钙在有NaCl存在时在水中的溶解度加大并被海水带走,从而缓解了钙矾石的生成。

海水中的硫酸盐含量很高,但有大量氯化物存在,所以不再单独思量硫酸盐的作用。可是,上述SO42-与Cl-之间的抑制作用在土中就可能很微弱。7.2.3 部门袒露于大气中而其他部门又接触含盐水、土的混凝土构件应特别思量盐结晶作用。

在日温差猛烈变化或干旱和半干旱地域,混凝土孔隙中的盐溶液容易浓缩并发生结晶或在外界低温历程的作用下析出结晶。对于一端置于水、土而另一端露于空气中的混凝土构件,水、土中的盐会通过混凝土毛细孔隙的吸附作用上升,并在干燥的空气中蒸发,最终因浓度的不停提高发生盐结晶。我国滨海和盐渍土地域电杆、墩柱、墙体等混凝土构件在地面以上1m左右高度规模内常泛起这类破坏。

对于一侧接触水或土而另一侧袒露于空气中的混凝土构件,情况也与此相似。表注中的干燥度系数界说为:式中:K——干燥度系数;∑t——日平均温度≥10℃稳定期的年积温(℃);γ——日平均温度≥10℃稳定期的年降水量(mm)。我国西部的盐湖地域,水、土中盐类的浓度可以横跨表7.2.1值的几倍甚至10倍以上,这些情况则需专门研究看待。Ⅱ 大气污染腐蚀情况7.2.4 大气污染情况的主要的作用因素有大气中SO2发生的酸雨,汽车和机车排放的NOx废气,以及盐碱地域空气中的盐分。

大气降水形成的酸雨,pH值上限一般为5.6;因此pH值小于该值的降水均应被视为酸雨。这些情况条件对混凝土结构的作用水平可有很大差异,宜凭据当地的观察情况确定其品级。含盐大气中混凝土构件的情况作用品级见7.2.5条的划定。7.2.5 处于含盐大气中的混凝土构件,应思量盐结晶的破坏作用。

大气中的盐分会附着在混凝土构件的外貌,情况降水可溶解混凝土外貌的盐分形成盐溶液侵入混凝土内部。混凝土孔隙中的盐溶液浓度在干湿循环的条件下会不停增高,到达临界浓度后发生庞大的结晶压力使混凝土开裂破坏。在常年湿润(植被地带的最大蒸发量和降水量的比值小于1)地域,孔隙水难以蒸发,不会发生盐结晶。

7.3 质料与掩护层厚度7.3.1 硅酸盐水泥混凝土抗硫酸盐以及酸类物质化学腐蚀的能力较差。硅酸盐水泥水化产物中的Ca(OH)2岂论在强度上或化学稳定性上都很弱,险些所有的化学腐蚀都与Ca(OH)2有关,在压力水、流动水尤其是软水的作用下Ca(OH)2还会溶析,是混凝土的单薄环节。在混凝土中加入适量的矿物掺和料对于提高混凝土反抗化学腐蚀的能力有良好的作用。

研究讲明,在合适的水胶比下,矿物掺和料及其形成的致密水化产物可以改善混凝土的微观结构,提高混凝土反抗水、酸和盐类物质腐蚀的能力,而且还能降低氯离子在混凝土中的扩散系数,提高反抗碱-骨料反映的能力。所以在化学腐蚀情况下,不宜单独使用硅酸盐水泥作为胶凝质料。通常用尺度试验方法对28d龄期混凝土试件测得的混凝土抗化学腐蚀的耐久性能参数,不能反映这种混凝土的性能在后期的变化。化学腐蚀情况中的混凝土结构耐久性设计必须有针对性,对于差别种类的化学腐蚀性物质,接纳的水泥品种和掺和料的身分及合适掺量并不完全相同。

在混凝土中加入少量硅灰一般都能起到比力显著的作用;粉煤灰和其他火山灰质质料因其自己的Al2O3含量有颠簸,效果差异较大,并非都是掺量越大越好。因此当单独掺加粉煤灰等火山灰质掺和料时,应当通过实验确定其最佳掺量。在西方,抗硫酸盐水泥或高抗硫酸盐水泥都是硅酸盐类的水泥,只不外水泥中C3A和C3S的含量差别水平地淘汰。

当情况中的硫酸盐含量异常高时,最好是接纳不含硅酸盐的水泥,如石膏矿渣水泥或矾土水泥。可是非硅酸盐类水泥的使用条件和配合比以及养护等都有特殊要求,需通过试验确定后使用。此外,要注意在硫酸盐腐蚀情况下的粉煤灰掺和料应使用低钙粉煤灰。7.4 结构与措施7.4.3 本条给出了在化学腐蚀情况中使用了有明确掩护年限的防腐蚀附加措施后,混凝土质料要求可降低取用的原则。

8 后张预应力体系的耐久性要求8.1 一般划定8.1.1 预应力混凝土结构由混凝土和预应力体系两部门组成。有关混凝土质料的耐久性要求,已在本尺度第4章到第7章中作出划定。预应力混凝土结构中的预应力施加方式有先张法和后张法两类。后张法还分为有粘结预应力体系、无粘结预应力体系、体外预应力体系等。

先张预应力筋的张拉和混凝土的浇筑、养护以及钢筋与混凝土的粘结锚固多在预制工厂条件下完成。相对来说,质量较易保证。后张法预应力构件的制作则多在施工现场完成,涉及的工序多而庞大,质量控制的难度大。

预应力混凝土结构的工程实践讲明,后张预应力体系的耐久性往往成为工程中最为单薄的环节,并对结构宁静组成严重威胁。本章专门针对后张法预应力体系的钢筋与锚固端提出防护措施与工艺、结构要求。8.1.2 对于严重情况作用下的结构,按现有工艺技术生产和施工的预应力体系岂论在耐久性质量的保证或在恒久使用历程中的宁静检测上均有可能满足不了却构设计使用年限的要求。

从宁静角度思量,可接纳可更换的无粘结预应力体系或体外预应力体系,同时也便于检测维修;或者在设计阶段预留预应力孔道以备再次设置预应力筋。8.2 预应力筋的防护8.2.1 表8.2.1列出了现在可能接纳的预应力筋防护措施,适用于体内和体外后张预应力体系。为利便起见,表中使用的序列编号代表相应的防护工艺与措施。

这里的预应力筋主要指对锈蚀敏感的钢绞线和钢丝,不包罗热轧高强粗钢筋。涉及体内预应力体系的防护措施有PS1,PS2,PS2a,PS3,PS4和PS5;涉及体外预应力体系的防护措施有PS1,PS2,PS2a,PS3,PS3a。这些防护措施的使用应凭据混凝土结构的情况作用种别和品级确定,详细见8.2.2条。

8.2.2 本条给出预应力筋在差别情况作用品级条件下耐久性综合防护的最低要求,设计人员可以凭据详细的结构情况、结构重要性和设计使用年限适当提高防护要求。对于体内预应力筋,基本的防护要求为PS2和PS4;对于体外预应力,基本的防护要求为PS2和PS3。

8.3 锚固端的防护8.3.1 表8.3.1列出了现在可能接纳的预应力锚固端防护措施,包罗了埋入式锚头和袒露式锚头。为利便起见,表中使用的序列编号代表相应的防护工艺与措施。涉及埋入式锚头的防护措施有PA1,PA2,,PA2a,PA3,PA4,PA5;涉及袒露式锚头的防护措施有PA1,PA2,PA2a,PA3,PA3a。

这些防护措施的使用应凭据混凝土结构的情况种别和作用品级确定,参见8.3.2条。8.3.2 本条给出预应力锚头在差别情况作用品级条件下耐久性综合防护的最低要求,设计人员可以凭据详细的结构情况、结构重要性和设计使用年限适当提高防护要求。对于埋入式锚固端,基本的防护要求为PA4;对于袒露式锚固端,基本的防护要求为PA2和PA3。

袒露式锚头的外部防护较为难题,在严重情况作用下易发生锚头元件的腐蚀,因此本尺度借鉴外洋现行技术尺度,不建议在很是严重和极端严重的情况作用品级下使用袒露式锚头的结构形式。8.4 结构与施工质量的附加要求8.4.2 本条划定的预应力套管应能蒙受的事情内压,参照了欧洲技术认可组织(European Organization for Technical Approvals)对后张法预应力体系组件的要求。

对高密度聚乙烯和聚丙烯套管的其他技术要求可参见现行行业尺度《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》JT/T 529的有关划定。8.4.3 水泥基浆体的压浆工艺对管道内预应力筋的耐久性有重要影响,详细压浆工艺和性能要求可参见中领土木匠程学会尺度《混凝土结构耐久性设计与施工指南》CCES 01-2004(2005年修订版)附录D的相关条文。8.4.4 在氯化物等严重情况作用下,封锚混凝土中宜外加阻锈剂或接纳水泥基聚合物混凝土,并外覆塑料密封罩。

对于桥梁等室外预应力构件,应接纳结构措施,防止雨水或渗漏水直接作用或流过锚固封堵端的外外貌。附录A 混凝土结构耐久性设计的定量方法A.0.1 本尺度的耐久性设计总体方法是定性和履历设计方法,对于重要的工程在严重情况作用下,辅以耐久性指标的划定。

同时本尺度允许并勉励在有充实科学研究与工程应用支撑的条件下使用定量方法实现耐久性设计。本附录给出混凝土结构耐久性定量设计的方法与原则。定量设计方法是本尺度履历设计方法的增补与延伸,其实质是实现耐久性设计的性能化,即将构件在情况作用下的性能劣化历程、相应的性能极限状态以及构件的设计使用年限联系起来,针对决议性能劣化历程的质料与结构参数举行定量设计。

本尺度3.1.1条提出对于氯化物情况下重要的混凝土结构的耐久性设计应举行定量校核。鉴于定性设计方法和差别情况下耐久性指标无法对使用年限和使用性能举行准确设计,本附录建议对于使用年限大于50年的重要混凝土结构,在有充实科学研究和工程应用支撑的前提下,针对性能劣化举行定量设计。

建议举行定量设计的情况包罗:混凝土结构使用寿命要求远大于50年、特别重大的工程结构(如核电站等)、极为严酷的使用情况、对于施工质量和结构使用期间的维护有特殊要求、结构中使用新型质料、既有混凝土结构的使用寿命评估、设计方案变换后的同等性能验证等。A.0.2 本条归纳综合了基于性能的耐久性定量设计的总体方法、要素和原则。首先,耐久性定量设计针对详细的性能劣化纪律,在定量设计中劣化纪律通常使用劣化(数学)模型来表现;其次,定量设计需要明确性能劣化的耐久性极限状态,即能够接受的最低性能水平;最后,定量设计需要明确设计使用年限,即耐久性设计的目的。以上三个方面是耐久性定量设计的基本要素。

耐久性定量设计的基本工具是形貌结构与构件性能劣化的模型,该模型应能够将耐久性设计的三要素联系起来。一般来讲,用于定量设计的模型需要划分表达情况作用(作用效应)和结构与构件的性能劣化抗力,且明确表达二者的关系。情况作用和结构与构件的详细袒露情况以及情况与构件外貌的相互作用有关,结构与构件性能劣化的抗力通常需要表达为结构参数和质料参数的函数;而且这些参数能够通过可靠的试验方法确定。耐久性定量设计就是通过设计模型,联合设计使用年限和耐久性极限状态来确定这些结构参数和质料参数。

结构和构件的情况作用及其作用效应涉及情况温、湿度等具有统计纪律的参数,结构和构件的详细性能劣化纪律仍存在很大的不确知性。因此,耐久性定量设计效果的可靠性就显得尤为重要。使用不确定性方法形貌设计参数和变量,有助于掌握设计效果的可靠性。耐久性定量设计的总体可靠性体现为对设计使用年限的保证率。

应该明确,现在的科学研究以及工程实践尚不能为所有的情况作用引起的结构和构件的性能劣化历程提供定量化的纪律,因此能够用于耐久性设计的定量模型仅限于混凝土表层碳化和氯离子侵入引起的钢筋锈蚀历程;其他历程如冻融、硫酸盐腐蚀和碱骨料反映等主要依靠定性划定来实现耐久性设计。A.0.3 这三种劣化水平都不会损害到结构的承载能力,与正常使用状态下的适用性相一致。

这三种性能的极限状态划分对应差别的劣化历程:极限状态(1)和(2)对应钢筋锈蚀历程的差别阶段,极限状态(3)对应针对情况作用下混凝土的腐蚀水平。A.0.4 钢筋锈蚀的主要诱因是表层混凝土碳化或者氯离子侵入混凝土掩护层。

一般认为,混凝土掩护层完全碳化和钢筋外貌积累的氯离子浓度到达临界浓度时钢筋外貌脱钝,钢筋锈蚀反映开始。这是为解决工程问题而对钢筋锈蚀反映起点相对守旧的简化表达。

对于碳化历程,实际工程观察发现,在没有干湿交替作用的情况条件下,碳化深度越过钢筋外貌后钢筋仍然未锈蚀的情况很常见。对于氯离子侵入历程,在空气(氧气)缺乏的水下区,钢筋锈蚀的阴极反映受到抑制,因此纵然氯离子浓度积累到钢筋脱钝的水平,锈蚀历程也相当微弱,这就不易确定钢筋开始锈蚀的详细时间。钢筋开始发生锈蚀的极限状态是对结构和构件耐久性保证率较高、相对守旧的极限状态,一般适用于重要的结构和构件,尤其是维护难度较大的构件。预应力筋和冷加工钢筋的延性差,破坏呈脆性,而且一旦开始锈蚀,生长速度较快。

所以也宜偏于宁静思量,以钢筋开始发生锈蚀作为耐久性极限状态。A.0.5 适量锈蚀到开始泛起顺筋开裂尚不会损害钢筋的承载能力,钢筋锈蚀深度到达0.1mm不至于显着影响钢筋混凝土构件的承载力。

可以近似认为,钢筋锈胀引起构件顺筋开裂(裂痕与钢筋掩护层外貌垂直)或层裂(裂痕与钢筋掩护层外貌平行)时的锈蚀深度约为0.1mm。两种开裂状态均使构件到达正常使用的极限状态。钢筋发生适量锈蚀的极限状态对构件耐久性的保证率低于钢筋开始发生锈蚀的极限状态,一般适用于可在使用年限内举行经济、合理维护的结构和构件。

该极限状态对应的钢筋锈蚀量以及构件外貌状态对应结构使用期间内宏观检测设备可以检测到的起锈状态。A.0.6 混凝土外貌发生轻微损伤的极限状态用于界定直接对混凝土有腐蚀作用的情况作用。冻融情况和化学腐蚀情况中的混凝土构件可按外貌轻微损伤极限状态思量。

A.0.7 情况作用引起的质料腐蚀在作用消失后不行恢复。对于不行逆的正常使用极限状态,可靠指标应大于1.5。欧洲一些工程用可靠度方法举行情况作用下的混凝土结构耐久性设计时,与正常使用极限状态相应的可靠指标一般取1.8,失效概率不大于5%。

A.0.8 本条明确了耐久性定量设计使用的性能劣化模型和设计参数的选取和确定原则。对于性能劣化纪律的模型不仅仅需要试验室数据的支撑,还需要有恒久观察效果举行验证;对于情况作用和作用效应需要参考同类情况下的恒久袒露试验的数据;对于质料抗力参数,如混凝土质料的CO2扩散系数或者氯离子扩散系数,需要有相应的试验方法作为设计支撑,同时应注意到使用尺度试验方法(通常短龄期混凝土质料上的加速试验方法)丈量获得的质料抗力参数在结构和构件恒久性能演变历程中可能会履历的变化。使用性能劣化模型举行耐久性定量设计中,模型的论证与选择,参数的选取可委托有同类研究履历和数据积累的专业机构举行。

A.0.9 从恒久袒露于现场氯离子情况的混凝土构件中取样,实测获得构件截面差别深度上的氯离子浓度漫衍数据,并按Fick第二扩散定律的误差函数剖析公式(其中假定在这一袒露时间内的扩散系数和外貌氯离子浓度均为定值)举行曲线拟合回归求得的扩散系数和外貌氯离子浓度,称为表观扩散系数和表观的外貌氯离子浓度。表观扩散系数的数值随袒露期限的增长而降低,其衰减纪律与混凝土胶凝质料的身分有关。设计取用的外貌氯离子浓度和扩散系数,应以类似工程中实测获得的表观值为依据,详细可参见中领土木匠程学会尺度《混凝土结构耐久性设计与施工指南》CCES 01。

A.0.10 本条明确了耐久性设计竣事后,如何在使用阶段实现对设计使用年限的保证。施工期间,对使用年限的保证体现在对耐久性设计的质料抗力参数如何通过施工给予保证,即耐久性的施工质量控制。施工期间质量控制的焦点是如何确保实际混凝土结构中的抗力参数(如混凝土氯离子扩散系数)即是或大于定量设计中的预定抗力参数。该参数可作为混凝土现场质量控制的重要指标,使用轻便且可靠的现场测试方法,直接或间接地反映现场混凝土的质量。

此外,使用无损检测技术监测实际混凝土结构中的抗力参数也是施工中的混凝土质量控制和质量保证关键所在。在结构使用期间,对使用年限的保证体现在通过恒久监测来掌握结构和构件的真实劣化纪律,通过维护实时纠正设计阶段对劣化历程预计的偏差。

由于数据积累和知识的局限性,在设计和施工中所确定的情况作用和结构的劣化抗力仍然存在很大的不确定性。因此,在混凝土结构的恒久使用历程中,这些因素必须通过有效的恒久监测来不停认知。同时,恒久监测获取的信息可以用来指导结构的维护以及耐久性的再设计。

附录B 混凝土原质料的选用B.1 混凝土胶凝质料B.1.1 凭据耐久性的需要,单元体积混凝土的胶凝质料用量不能太少,但过大的用量会加大混凝土的收缩,使混凝土越发容易开裂,因此应控制胶凝质料的最大用量。在强度与原质料相同的情况下,胶凝质料用量较小的混凝土,体积稳定性好,其耐久性能通常要优于胶凝质料用量较大的混凝土。泵送混凝土由于事情度的需要,允许适当加大胶凝质料用量。

B.1.2 本条划定了差别情况作用下,混凝土胶凝质料中矿物掺和料的选择原则。混凝土的胶凝质料除水泥中的硅酸盐水泥外,还包罗水泥中具有胶凝作用的混淆质料(如粉煤灰、火山灰、矿渣、沸石岩等)以及配制混凝土时掺入的具有胶凝作用的矿物掺和料(粉煤灰、磨细矿渣、硅灰等)。

对胶凝质料及其中矿物掺和料用量的详细划定可参考中领土木匠程学会尺度《混凝土结构耐久性设计与施工指南》CCES 01。B.1.6 本条提及的矿物掺和料混凝土的胶凝质料,其矿物掺和料的掺量规模见术语2.1.21及其条文说明。

B.2 混凝土中氯离子、三氧化硫和碱含量B.2.1 表B.2.1划定了各种构件中混凝土中氯离子含量的最大限值,包罗混凝土所有原质料中的氯离子含量。水泥和胶凝质料中氯离子含量的测定方法可参考现行国家尺度《水泥化学分析方法》GB/T 176,砂和外加剂中的氯离子含量的测试方法见本尺度附录E。混凝土拌合物和硬化混凝土的氯离子含量可以通过水溶法和酸溶法举行测试,详细试验方法可参考现行行业尺度《混凝土中氯离子含量检测技术规程》JGJ/T 322,但测试值均小于上述的混凝土总氯离子含量。其中,使用酸溶法测定的氯离子含量要高于水溶法的测试值。

在工程实践中,表B.2.1中划定可作为酸溶法测定氯离子含量的限定值。重要结构的混凝土不得使用海砂配制。一般工程由于取材条件限制不得不使用海砂时,混凝土水胶比应低于0.45,强度品级不宜低于C40,并适当加大掩护层厚度或掺入化学阻锈剂。

B.2.4 混凝土的含碱量为等效Na2O当量的含量。本条划定的含碱量为混凝土种种原质料含碱量的总和,种种原质料的含碱量测定方法可参考现行国家尺度《预防混凝土碱骨料反映技术规范》GB/T 50733。矿物掺和料带入混凝土中的碱可按水溶性碱的含量计入,当无检测条件时,对粉煤灰,可取其总碱量的1/6,磨细矿渣取1/2。

对于使用潜在活性骨料并常年处于湿润情况条件的混凝土构件,可参考海内外相关预防碱骨料反映的技术规程,如海内北京市预防碱骨料反映的地方尺度,铁路、水工等部门的技术文件,以及外洋相关尺度,如加拿大尺度CSA C23.2-27A等。加拿大尺度CSA C23.2-27A针对差别使用年限构件提出了详细要求,包罗硅酸盐水泥的最大含碱量、矿物掺和料的最低用量以及粉煤灰掺和料中的CaO最大含量。本条将干燥情况界说为相对湿度低于75%的情况条件,将湿润情况界说为相对湿度不低于75%的情况条件。

B.3 混凝土骨料B.3.3 海砂作为骨料在混凝土中使用主要问题在于其自己含有的氯离子,因此海砂用于混凝土质料之前必须举行清洗。我国行业尺度《海砂混凝土应用技术规范》JGJ 206-2010对混凝土用海砂的质量举行了划定,其中砂的水溶性氯离子含量限定在0.03%以内。最近的修建工业产物行业尺度《修建及市政工程用净化海砂》JG/T 494-2016对海砂氯离子含量划定越发严格,将混凝土用海砂的氯离子含量限定在0.003%以内。

附录C 混凝土结构防腐蚀附加措施C.0.1 在情况作用下,混凝土结构接纳防腐蚀附加措施是为了减轻情况对混凝土构件的作用、减缓混凝土构件的劣化历程,到达延长构件的使用年限的目的。从耐久性设计角度,如果接纳的防腐蚀附加措施的掩护作用连续周期较为明确,则可思量其对构件使用年限的孝敬,即这时混凝土构件和附加防腐蚀措施在情况作用下配合完成构件的使用年限;如果措施的掩护作用及其有效周期无定量研究和数据支撑,则可作为提高原混凝土构件对使用年限保证率的措施。防腐蚀附加措施的选择应思量详细的情况作用,详细情况条件或者构件局部情况的施工与维护条件便利与否。

如果使用的防腐蚀附加措施显著增加了工程造价,则需要综合思量防腐蚀附加措施的成本与其掩护效果,使构件的全寿命成本到达合理的水平。C.0.2 情况作用下混凝土结构的防腐蚀附加措施可以分为针对混凝土的措施和针对钢筋的措施。表C.0.2中的防腐蚀措施为在工程实践中使用较为广泛的技术措施。

混凝土的防腐蚀附加措施主要包罗外貌涂层和硅烷浸渍,两类措施都起到隔离混凝土外貌与周围情况的作用,因此能够阻止和延缓情况中侵蚀性介质进入混凝土内部。一般情况对混凝土结构的腐蚀主要是碳化引起的钢筋锈蚀。外貌涂层是在混凝土外貌形成一层隔离屏障,阻止情况中有害介质侵入混凝土,而硅烷浸渍是在混凝土外貌施涂一种可渗入混凝土表层的硅烷质料,在混凝土表层形成憎水层,从而阻止情况中水及有害离子侵入混凝土。

这两种措施均适用于以碳化为主要腐蚀特征的一般情况。对于冻融情况,外貌涂层和硅烷浸渍可有效阻止或减轻情况水渗入混凝土,对冻融破坏具有显著防护作用。

海洋情况、除冰盐及其他氯化物情况,腐蚀特征主要是情况中氯离子从混凝土外貌迁移到混凝土内部,当到达钢筋外貌的氯离子积累到一定浓度(临界浓度)后,引发钢筋锈蚀破坏。研究和工程均证明,外貌涂层和硅烷浸渍是最经济有效的防腐蚀措施之一,如我国华南湛江港海洋情况袒露实验站于20世纪80年月开展的环氧树脂、丙烯酸、氯化橡胶、聚氨酯等混凝土外貌涂层恒久袒露试验,5年~20年袒露试验效果讲明涂层阻止氯离子渗透效果显着;我国深圳盐田港集装箱码头二期工程是海内最早使用硅烷浸渍防腐蚀的工程,2012年工程观察和实体构件氯离子渗透检测情况讲明,氯离子很难渗透进混凝土表层3cm以上的深度。钢筋的防腐蚀附加措施针对 钢筋的防锈历程,其中环氧涂层钢筋在钢筋外貌通过涂刷环氧有机涂层形成对钢筋外貌的直接防护膜,阻遏钢筋和混凝土周围介质,延迟钢筋锈蚀历程;阻锈剂为化学试剂(如磷氟酸钠),能够有效提高钢筋锈蚀的临界氯离子浓度,延缓氯盐情况中钢筋锈蚀历程;阴极掩护直接对钢筋举行电化学掩护,使钢筋处于被掩护状态;外加电流阴极掩护即在钢筋混凝土构件上外加电场,给钢筋施加阴极电流,一方面使钢筋的电位负向增高,使其位于钝化区内,纵然氯离子浓度较高也不会发生钝化膜破坏,保证钢筋本体制止腐蚀;另一方面,钢筋和辅助阳极之间发生的电场使氯离子向辅助阳极移动,制止向钢筋积累而破坏钝化膜,因此,外加电流阴极掩护是氯盐情况下最有效可靠的防腐蚀措施。

设计人员可从表C.0.2中选择针对混凝土和钢筋的附加掩护层措施中的一种或者几种到达延长构件使用年限的目的。举行选择时,一方面需要综合思量结构设计使用年限、混凝土自己耐久性和防腐蚀措施的设计掩护年限;另一方面,如接纳两种或多重措施团结防腐时,各措施之间必须技术相容。

C.0.3 表C.0.3给出了针对混凝土外貌的外貌涂层、硅烷浸渍和针对钢筋的环氧钢筋和阴极掩护(外加电流)防腐蚀附加措施的最低掩护年限。这些防腐蚀附加措施的质料品质和技术要求应切合相关尺度的划定。

外貌涂层措施能够阻遏外部侵蚀性介质,尤其是氯离子,向混凝土内部的渗透,同时具备自身向混凝土表层渗透的能力,到达与混凝土外貌稳固联合的效果。凭据袒露情况和详细组成质料的差别,涂层通常设计为由底层、中间层和面层或底层和面层涂料组成的涂层体系。

涂层可用于干燥的混凝土外貌和湿润的混凝土外貌。涂层质料选择和技术要求应切合现行行业尺度《水运工程结构耐久性设计尺度》JTS 153的划定。硅烷浸渍主要用于干燥混凝土外貌的防护,该措施是在混凝土外貌施涂一种可渗入混凝土表层的硅烷质料,依靠毛细管渗入混凝土表层,与混凝土发生化学反映在混凝土表层形成憎水层,从而大大降低情况中水及有害离子侵入混凝土。对于外貌湿润或水下的混凝土构件,因其混凝土表层的毛细孔多处于充水状态,使得硅烷的浸渍渗透效果不理想,因此不宜接纳。

我国华南湛江工程袒露试验讲明:大气区和浪溅区袒露10年的硅烷浸渍试件的浸渍掩护效果仍很是有效;我国深圳盐田港集装箱码头二期工程实体观察也证明:15年硅烷浸渍掩护效果仍良好,预期可以掩护更长时间。硅烷浸渍质料身分和技术要求应切合现行行业尺度《水运工程结构耐久性设计尺度》JTS 153的划定。环氧涂层钢筋是接纳静电喷涂的措施在钢筋外貌涂装一层环氧粉末涂料,掩护钢筋纵然在氯离子渗透至钢筋外貌的情况下也能制止腐蚀。

环氧涂层钢筋可使用于海水水位变更区、浪溅区和除冰盐等氯化物侵蚀等恶劣腐蚀情况的混凝土结构。在美国、加拿大、欧洲、中东和我国香港地域,接纳环氧涂层钢筋作为防止钢筋混凝土结构在海水情况中腐蚀的一种方法,已乐成地广泛应用达30余年。

我国上海宝钢马迹山矿石码头、广东汕头LPG码头等是我国最早使用环氧涂层钢筋的水运工程,至今已有15年以上的应用,其仍具有良好的掩护效果。但应注意,使用环氧涂层钢筋后混凝土构件的性能受到一定影响,如钢筋锚固长度加长、构件外貌裂痕加大以及构件刚度降低等。环氧涂层钢筋制作所接纳的质料和加工工艺应切合现行国家尺度《钢筋混凝土用环氧涂层钢筋》GB/T 25826的有关划定;环氧涂层钢筋的施工操作应切合现行行业尺度《水运工程结构耐久性设计尺度》JTS 153的划定。

外加电流阴极掩护技术是迄今为止制止钢筋锈蚀的最有效方法,该方法不仅能恒久有效地阻止钢筋的腐蚀,还能阻止氯离子的渗入,抑制孔蚀等局部腐蚀等。该措施可以通过合理选择长寿命辅助阳极以及营运期的维护,最高能到达50年以上的掩护年限,并可阻止氯离子的渗入。该掩护措施一次性投资较大,需要外接供电源,系统组成较为庞大、需要恒久维护,但同时其对结构的掩护最可靠、长效,因此该掩护措施一般用于恶劣腐蚀情况中使用年限长、腐蚀风险高的重大工程重要构件关键部位。

阴极掩护电流密度是该措施设计的首要参数,与被掩护结构所处的情况条件(温度、湿度、盐度、供氧量等)、结构物庞大性、混凝土质量及掩护层厚度等诸多因素有关;掩护电位是判断阴极掩护实施结果与否的主要依据,阴极掩护的有效性是使钢筋电位极化到一定水平,可是掩护电位不能过低(负)。掩护电位过低(负)会发生析氢反映,造成钢筋脆化而引起钢筋断裂,即“氢脆”。

美国腐蚀工程师协会尺度NACE RP0290-2000和欧洲尺度EN 12696:2000对钢筋混凝土阴极掩护准则都包罗对最低掩护电位的限制。外加电流阴极掩护技术的阴极掩护电流密度、最低掩护电位以及详细掩护设计应切合现行行业尺度《水运工程结构耐久性设计尺度》JTS 153的划定。同类尺度还包罗《大气情况混凝土中钢筋的阴极掩护》GB/T 28721。钢筋的阻锈剂也是防止钢筋锈蚀的有效技术措施,可用于海水和除冰盐等氯化物侵蚀情况中混凝土结构对钢筋的掩护。

试验证明,阻锈剂可以显著提高引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度的阈值,接纳阻锈剂可适当提高混凝土的护筋性,但要保证掺阻锈剂恒久维持可靠的防腐蚀效果,仍有赖于混凝土掩护层自己具有恒久的高抗渗性和抗氯离子渗透性。因此,掺阻锈剂的同时还应接纳护筋性能好的高性能混凝土。

常用钢筋阻锈剂有无机、有机或复合型阻锈剂等,有些阻锈剂掺入混凝土后,会影响混凝土的事情性或力学性能,因此选择阻锈剂时应举行须要的试验论证。掺入的阻锈剂不应降低混凝土的抗氯离子渗透性,对混凝土的初终凝时间、抗压强度以及坍落度等应无倒霉影响。从现在工程使用来看,工程数据积累尚未形成对使用阻锈剂措施掩护年限的有效支撑,因此本条文并末包罗钢筋阻锈剂。钢筋阻锈剂仍然可以作为提高混凝土构件对钢筋锈蚀使用年限的保证率。

钢筋阻锈剂应切合现行行业尺度《水运工程结构耐久性设计尺度》JTS 153的划定。C.0.4 混凝土结构的防腐蚀附加措施生长迅速,新质料和新工艺的发现都能促进掩护措施的生长。

因此本尺度并不克制使用未列入的防腐蚀附加措施。新措施和新质料的应用应经由专门论证,证明其防腐蚀能力以及相应的掩护年限。附录E 混凝土耐久性参数与腐蚀性离子测定方法E.0.1 DF值的盘算依据是混凝土的快速冻融方法。

现在我国已有国家尺度和行业尺度制定了混凝土快速冻融的试验方法,这些方法均在美国ASTM C666快速冻融方法的基础上革新而成。其中,对温度控制试件(测温试件)的处置惩罚方法略有差别:《普通混凝土恒久性能和耐久性能试验方法尺度》GB/T 50082-2009的快冻法将测温试件置于防冻液中,而《水工混凝土试验规程》DL/T 5150-2017的混凝土抗冻性试验方法将测温试件置于与其他试件相同的冻融介质(淡水或海水)中。思量到降温和升温中冻融介质相变会发生和吸收热量,这个差异有可能会导致使用防冻液的测温试件中心温度与其他测试试件有所差别。

现在,测温试件的差别冻融介质对温度控制的影响尚有待比力分析。本尺度划定以上两种冻融试验方法均可用来确定DF值。


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