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混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南(中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CCES01-2004)湖南大學(xué):黃政宇教授混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的定義: 結(jié)構(gòu)的耐久性是結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在各種可能引起結(jié)構(gòu)材料性能劣化的作用下長(zhǎng)期維護(hù)其原有性能的能力?;炷两Y(jié)構(gòu)耐久性的影響因素:結(jié)構(gòu)(抗力)方面:設(shè)計(jì)方面材料方面施工方面環(huán)境(作用)方面:作用的類別作用的程度耐久性設(shè)計(jì)的基本規(guī)定耐久性設(shè)計(jì)的基本原則

根據(jù)不同的設(shè)計(jì)使用年限及其相應(yīng)的極限狀態(tài)和不同的環(huán)境類別及其作用等級(jí)進(jìn)行;

同一結(jié)構(gòu)中的不同構(gòu)件或同一構(gòu)件中的不同部位由于所處的局部環(huán)境條件有異,應(yīng)予區(qū)別對(duì)待;

結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)必須考慮施工質(zhì)量控制與質(zhì)量保證對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的影響,必須考慮結(jié)構(gòu)使用過程中的維修與檢測(cè)要求。通常應(yīng)是使用過程僅需維護(hù)(包括構(gòu)件表面涂刷等)而不需進(jìn)行大修的期限。僅當(dāng)技術(shù)條件不能保證結(jié)構(gòu)所有部件均能達(dá)到與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限相同的耐久性時(shí),或從經(jīng)濟(jì)等角度考慮認(rèn)為有必要時(shí),則在業(yè)主認(rèn)可的前提下,可在設(shè)計(jì)中規(guī)定結(jié)構(gòu)的某些構(gòu)件需要在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)進(jìn)行1~2次或更多次數(shù)的大修(包括更換)。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限處于良好環(huán)境條件下的一般民用建筑物,在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi),應(yīng)按僅需一般維護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。處于露天環(huán)境下的橋梁等結(jié)構(gòu)物,在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi),通常需對(duì)橋面板等個(gè)別結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期大修或更換。列為需要在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)進(jìn)行大修或更換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,應(yīng)具有能夠進(jìn)行修補(bǔ)事更換的施工操作條件。需要修補(bǔ)或更換的構(gòu)件,其使用年限可低于結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)使用年限。土中或水下缺乏修理?xiàng)l件的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)與結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)使用年限相同。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限級(jí)別設(shè)計(jì)使用年限名

稱示

例—約100年重要建筑物標(biāo)志性、紀(jì)念性建筑物,大型公共建筑物如大型的博物館、會(huì)議大廈和文體衛(wèi)生建筑,政府的重要辦公樓大型電視塔等重要土木基礎(chǔ)設(shè)施工程大型橋梁,遂道,高速和一級(jí)公路上的橋涵,城市干線上的大型橋梁、大型立交橋,城市地鐵輕軌系統(tǒng)等二約50年一般建筑物和構(gòu)筑物一般民用建筑如公寓、住宅以及中小型商業(yè)和文體衛(wèi)生建筑,大型工業(yè)建筑次要的土木設(shè)施工程二級(jí)和二級(jí)以下公路以及城市一般道路上的橋梁三約30年不需較長(zhǎng)壽命的結(jié)構(gòu)物可替換的易損構(gòu)件某些工業(yè)廠房根據(jù)工程的實(shí)際需求,結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限可高于表中的數(shù)值。對(duì)于特殊重要的結(jié)構(gòu)物,設(shè)計(jì)使用年限可大于100年。工礦建筑與構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限則宜與生產(chǎn)的設(shè)計(jì)服務(wù)年限相應(yīng);對(duì)于大城市中的高層建筑或大型賓館結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限宜不小于70年。某些工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限因現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的快速變更根據(jù)實(shí)際需要可定為30年。當(dāng)結(jié)構(gòu)的使用年限預(yù)期會(huì)因服務(wù)功能的快速變化(如橋梁通行能力的快速增長(zhǎng))而較早終結(jié),或當(dāng)環(huán)境特別嚴(yán)酷,采取較長(zhǎng)的使用年限受到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的制約時(shí),則在主管部門和業(yè)主的同意下,可按較低的設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì),但一般不宜低于30年。環(huán)境作用的類別和等級(jí)環(huán)境類別一般環(huán)境(無凍融、鹽、酸等作用)一般凍融環(huán)境(無鹽、酸等作用)除冰鹽凍融環(huán)境近?;蚝Q蟓h(huán)境鹽堿結(jié)晶環(huán)境大氣污染環(huán)境土中及地表、地下水中的化學(xué)腐蝕環(huán)境(海水環(huán)境除外)級(jí)別作用程度

級(jí)別環(huán)境作用的等級(jí)作用程度A

可忽略

D

嚴(yán)重環(huán)境作用按其對(duì)配筋混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕程度分B

為6級(jí):輕度E

非常嚴(yán)重C

中度F極端嚴(yán)重不同環(huán)境類別下的環(huán)境作用等級(jí)(一)環(huán)境類別環(huán)境條件等級(jí)示例室內(nèi)干燥環(huán)境A低濕度環(huán)境(RH<60%)中的室內(nèi)混凝土構(gòu)件一般環(huán)境(無凍融、鹽、非干濕交替的室內(nèi)潮濕環(huán)境和露天環(huán)境,長(zhǎng)期濕潤(rùn)環(huán)境B中、高濕度環(huán)境(RH>60%)的室內(nèi)混凝土構(gòu)件;不受雨淋或與水板接觸的露天構(gòu)件;長(zhǎng)期與水或濕潤(rùn)土體接觸的水中或土中構(gòu)件酸等作用)與泠凝結(jié)露水接觸的室內(nèi)天窗構(gòu)件和地下室頂板構(gòu)件,表面頻繁干濕交替環(huán)境C淋雨或與水接觸的室外構(gòu)件,靠近地表濕度受到地下水位變化影響構(gòu)件不同環(huán)境類別下的環(huán)境作用等級(jí)(二)環(huán)境類別環(huán)境條件等級(jí)示例一般凍融環(huán)境(無鹽、酸等作用)微凍地區(qū),混凝土高度飽水B水位變動(dòng)區(qū)的構(gòu)件,頻繁受雨淋的構(gòu)件水平表面嚴(yán)寒和寒冷地區(qū),混凝土中度飽水B受雨淋構(gòu)件的豎向表面嚴(yán)寒和寒冷地區(qū),混凝土高度飽水C水位變動(dòng)區(qū)的構(gòu)件,頻繁受雨淋的構(gòu)件水平表面除冰鹽凍融環(huán)境混凝土中度飽水D受除冰鹽濺射的構(gòu)件豎向表面混凝土高度飽水E直接接觸除冰鹽的構(gòu)件水平表面不同環(huán)境類別下的環(huán)境作用等級(jí)(三)環(huán)境類別環(huán)境條件等級(jí)示例除冰鹽凍融環(huán)境混凝土中度飽水D受除冰鹽濺射的構(gòu)件豎向表面混凝土高度飽水E直接接觸除冰鹽的構(gòu)件水平表面近海或海洋環(huán)境水下區(qū)D長(zhǎng)期浸沒于水中的橋墩大氣區(qū)輕度鹽霧區(qū)離平均水位15m以上的海上大氣區(qū),離漲潮岸線50m外至200m的陸上室外環(huán)境D靠海的陸上室外構(gòu)件橋梁上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件重度鹽霧區(qū)離平均水位上升15m以內(nèi)海上大氣區(qū),離漲潮岸線50m內(nèi)的陸上室外環(huán)境E靠海上的陸上室外構(gòu)件橋梁上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件水位變化區(qū)和浪濺區(qū),非炎熱地區(qū)E橋墩水位變化區(qū)和浪濺區(qū),南方炎熱地區(qū)F橋墩不同環(huán)境類別下的環(huán)境作用等級(jí)(四)環(huán)境類別環(huán)境條件等級(jí)示例鹽堿結(jié)晶環(huán)境輕度鹽堿結(jié)晶E與含鹽土壤接觸的電桿、墻柱等露出于地面以上的“吸咐區(qū)”重度鹽類結(jié)晶(大溫差、頻繁干濕交替)F大氣污染環(huán)境汽車或機(jī)車廢氣C受廢氣直射的結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于有限封閉空內(nèi)受廢氣作用的車庫或隧道構(gòu)件酸雨(酸雨P(guān)H值小于4時(shí)按E級(jí))D遭酸雨頻繁作用的構(gòu)件鹽堿地區(qū)含鹽分的大氣和雨水作用(鹽度很高的情況宜按E級(jí),較輕時(shí)可按C級(jí))D鹽酸地區(qū)的露天構(gòu)件,尤其是受淋雨迎風(fēng)構(gòu)件不同環(huán)境類別下的環(huán)境作用等級(jí)(五)作用等級(jí)BCDE水中SO42(mg/l)≤200200~1001000~40004000~10000土中SO42總量(mg/kg)強(qiáng)透水土層弱透水土層≤300≤1500300~15001500~50001500~60005000~150006000~1500015000~50000水中Mg2+(mg/l)≤300300~10001000~30003000~4500水中PH值水或強(qiáng)透水土層中≤6.55.5~6.54~4.54~4.5弱透水土層中≤5.54.5~5.54.0~4.53.5~4.0水中CO2(mg/l)

水或強(qiáng)透水土層中15~3030~6060~100弱透水土層中30~6060~100>100氯離子濃度

水中(mg/l)干濕交替長(zhǎng)期浸水土中(mg/kg)

潮濕100~500500~50005000~10000500~50005000~2000020000~40000150~750150~7507500~15000

當(dāng)結(jié)構(gòu)處于多項(xiàng)化學(xué)物質(zhì)同時(shí)作用的環(huán)境時(shí),應(yīng)根據(jù)具體情況取其中單項(xiàng)作用最高的等級(jí)或再提高一級(jí)作為結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的作用等級(jí),以考慮多項(xiàng)作用共同發(fā)生時(shí)可能加重的后果。對(duì)素混凝土結(jié)

構(gòu),可僅考慮凍融環(huán)境、鹽類結(jié)晶環(huán)境、大氣污染環(huán)境和水、土中化學(xué)腐蝕環(huán)境

的作用。

建筑物室內(nèi)的廚房、衛(wèi)房間和地下室等潮濕的構(gòu)件以及室外頻受雨淋的陽臺(tái)、外廊、女兒墻等構(gòu)件需按干濕交替的環(huán)境條件設(shè)計(jì)。冰凍地區(qū)受凍前可能接觸雨水或其他水體的建筑物室外構(gòu)件與橋梁露天構(gòu)件必須按凍融環(huán)境設(shè)計(jì)。

橋梁構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮由于路面層、防水層和橋面伸縮等各種連接部位的滲漏所造成的局部環(huán)境作用。對(duì)于橋面板的頂面以及可能遭受來自伸縮縫處滲漏水作用的下部梁、柱(墩)表面,應(yīng)按干濕交替的環(huán)境條件設(shè)計(jì),在冰凍地區(qū)需按一般凍融環(huán)境設(shè)計(jì)。對(duì)于除冰鹽環(huán)境,需考慮含除冰鹽的滲漏水作用。

冬季使用除冰鹽和將來可能使用除冰鹽來融化道路和橋梁積雪的冰凍地區(qū),其道路兩旁的構(gòu)件、橋梁構(gòu)件以附近的車庫構(gòu)件必須考慮除冰鹽的侵蝕作用。

沿海地區(qū)和鹽堿地區(qū)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)卮髿夂偷叵滤?、土中可能存在的腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的作用。這些

地區(qū)的構(gòu)件設(shè)計(jì)不應(yīng)該隨意套用一般的標(biāo)準(zhǔn)圖。

環(huán)境類別除可能引起鋼筋銹蝕腐蝕外,混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)還必須高度重視混凝土發(fā)生堿-骨料反應(yīng),鈣礬石延遲反應(yīng)和軟水浸出作用破壞的可能性。耐久性設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件應(yīng)列出的內(nèi)容結(jié)構(gòu)使用環(huán)境類別與環(huán)境條件。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限,并列出結(jié)構(gòu)各個(gè)部件使用年限的明細(xì)表,標(biāo)明在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)需要大修或更換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件部件名稱及其預(yù)期的修補(bǔ)事更換的期限。向施工單位提出耐久混凝土施工質(zhì)量控制與施工質(zhì)量保證的具體措施與要求;向工程業(yè)主和工程使用的運(yùn)營(yíng)管理單位提出使用過程中需要進(jìn)行正常維修以及設(shè)計(jì)預(yù)定的需要對(duì)某些部件進(jìn)行定期大修或更換的具體內(nèi)容與要求;對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)設(shè)施,需對(duì)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的全壽命投資費(fèi)用作出適當(dāng)?shù)脑u(píng)估與論證?;炷两Y(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)包括的內(nèi)容耐久混凝土結(jié)構(gòu)的選用。提出混凝土原材料、混凝土配比的主要參數(shù)及引氣等要求,根據(jù)需要提出混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)、抗凍耐久性指數(shù)或抗凍等級(jí)等具體指標(biāo),在設(shè)計(jì)施工圖和相應(yīng)說明中,必須標(biāo)明水膠比等與耐久混凝土相關(guān)的重要參數(shù)和要求;與結(jié)構(gòu)耐久性有關(guān)的結(jié)構(gòu)造措施與裂縫控制措施;為結(jié)構(gòu)使用過程中的檢測(cè)、維修或部件更換,設(shè)置必要的通道和空間;與結(jié)構(gòu)耐久性有關(guān)的施工質(zhì)量要求,特別是混凝土的養(yǎng)護(hù)方法以及保護(hù)層厚度的質(zhì)量控制與質(zhì)量保證措施;在設(shè)計(jì)施工圖上應(yīng)標(biāo)明鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度的施工允差及混凝土施工養(yǎng)護(hù)要求;結(jié)構(gòu)使用階段的定期維修與檢測(cè)要求當(dāng)環(huán)境作用非常嚴(yán)重或極端嚴(yán)重時(shí),應(yīng)考慮是否需要采取防腐蝕附加措施,還可以考慮在混凝土澆筑成型中采用特殊的織物襯里透水模板以有效提高表層混凝土的密實(shí)性。采用防腐附加措施,尤其是防腐新材料和新工藝的使用,需通過專門的論證;對(duì)于可能遭受氯鹽引起鋼筋銹蝕的重要混凝土工程,宜根據(jù)具體環(huán)境條件和適當(dāng)?shù)牟牧狭踊P?,進(jìn)行結(jié)構(gòu)使用年限的驗(yàn)算。不同設(shè)計(jì)使用年限的結(jié)構(gòu)物在不同環(huán)境作用等級(jí)下的耐久性設(shè)計(jì)內(nèi)容耐久性設(shè)計(jì)內(nèi)容混凝土材料結(jié)構(gòu)構(gòu)造和裂縫控制施工要求定期檢測(cè)使用階段防腐蝕附加措施使用年限級(jí)別環(huán)境作用級(jí)別—二三—二三—二三—二三—二三A●●●B●●●●●●▲C●●●●●●●●●●▲D●●●●●●●●●●●▲▲E●●●●●●●●●●●●▲▲▲F●●●●●●●●●●●●●▲▲注:1、混凝土材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和施工要求需同時(shí)滿足本《指南》提出的最低2、表中符號(hào)意義:●需要;▲可能需要。提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的一般設(shè)計(jì)原則采用的結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)盡可能有利于阻擋或減輕環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)的作用,便于施工并有利于保證施工質(zhì)量,便于工程今后使用過程中的檢查和維修。選用質(zhì)量穩(wěn)定并有利于改善混凝土密實(shí)性和抗裂性的水泥和骨料等原材料;盡可能降低混凝土的拌和水量與水膠比并在混凝土組成中摻入適量的礦物摻和料、高效減水劑和引氣劑;增加鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度;注重防、排水和密封等構(gòu)造措施,盡可能避免水和氯鹽等有害物質(zhì)接觸混凝土表面,盡可能防止混凝土在使用過程中遭受干濕交替;從混凝土耐久性出發(fā),提出混凝土施工質(zhì)量的要求,特別是混凝土養(yǎng)護(hù)的溫、濕度控制。對(duì)于嚴(yán)重環(huán)境作用下的重要工程,宜采用多重防護(hù)對(duì)策即綜合采用多種的防護(hù)措施。同一結(jié)構(gòu)中使有相同材質(zhì)的鋼筋有利于降低鋼材的電化學(xué)銹蝕程度。對(duì)非預(yù)應(yīng)力鋼筋,宜在設(shè)計(jì)中統(tǒng)一選用新三級(jí)鋼筋HRB400。在嚴(yán)重環(huán)境作用(D級(jí)及D級(jí)以上)下,采用預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)r,需對(duì)預(yù)應(yīng)力體系的使用年限作出專門評(píng)估。同時(shí),應(yīng)對(duì)材料、構(gòu)造、施工工藝及施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)提出具體要求。預(yù)應(yīng)力混凝土的施工必須由具有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)機(jī)構(gòu)完成?;炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì),需考慮到混凝土構(gòu)件開始暴露于環(huán)境作用時(shí)的不同齡期對(duì)耐久性的影響。應(yīng)盡量設(shè)法延遲新澆混凝土開始與氯鹽接觸或遭受冰凍的時(shí)間。當(dāng)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境作用等級(jí)非常嚴(yán)重或極端嚴(yán)重(E級(jí)或F級(jí))時(shí),應(yīng)在設(shè)計(jì)中提出必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)使用年限內(nèi)的定期檢測(cè)要求。第一次檢測(cè)需在結(jié)構(gòu)竣工使用后的3~5年內(nèi)進(jìn)行,并根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性做出評(píng)估。除目測(cè)外,檢測(cè)的重點(diǎn)在于確定表層混凝土的劣化現(xiàn)狀如混凝土的碳化深度,混凝土表層內(nèi)不同深處的氯離子濃度分布,鋼筋的銹蝕或銹蝕傾向等。以后的定期檢測(cè)間隔一般不超過10年。對(duì)于重要工程,應(yīng)在設(shè)計(jì)階段作出了結(jié)構(gòu)全壽命檢測(cè)的詳細(xì)規(guī)劃,在工程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置專供檢測(cè)取樣的構(gòu)件,后者在尺寸、材料、配筋、成型、養(yǎng)護(hù)以及暴露環(huán)境條件上應(yīng)能代表實(shí)際的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,必要時(shí)還可以在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的代表性部位上設(shè)置傳感元件以監(jiān)測(cè)銹蝕發(fā)展。一級(jí)設(shè)計(jì)使用年限的混凝土結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)的承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)將荷載效應(yīng)值乘以不低于1.1的重要性系數(shù)?;炷敛牧系倪x用配制耐久混凝土的一般途徑選用低水化熱和含堿量偏低的水泥、盡可能避免使用強(qiáng)水泥和高C3A含量的水泥;選用堅(jiān)固耐久、級(jí)配合格、粒形良好的潔凈骨料;使用優(yōu)質(zhì)粉煤灰、礦渣等礦物摻和料或復(fù)合礦物和料;除特殊情況外,礦物摻和料應(yīng)用為耐久混凝土的必需組分;使用優(yōu)質(zhì)的引氣劑,將適量引氣作為配制耐久混凝土的常規(guī)手段;盡量降低拌和水量,為此,應(yīng)外加高效減水劑或有高效減水功能的復(fù)合外加劑;限制單方混凝土膠凝材料的最高用量,為此應(yīng)特別重視混凝土骨料的級(jí)配以及粗骨料的粒形要求;盡可能減少混凝土膠凝材料中的硅酸鹽水泥用量。配筋混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)、最大水膠比和單方混凝土膠凝材料的最低用量應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定。單方混凝土的膠凝材料總量不宜高于400(C30以下)、450(C40-C50)和500(C60以上)kg/m3;滿足最大膠比限制和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)所要求的混凝土最低強(qiáng)度的前提下,不宜追求混凝土的高強(qiáng)。大摻量礦物摻和料的混凝土水膠比不宜大于0.42環(huán)境作用等級(jí)為E或F的重要工程,混凝土的拌和水用量應(yīng)予限制,一般不宜高于150kg/m3。最低強(qiáng)度等級(jí)、最大水膠比和膠凝材料最小用量(kg/m3)設(shè)計(jì)使用年限級(jí)別環(huán)境作用等級(jí)—100年二50年三30年AC30,0.55,280C25,0.6,260C25,0.65,240BC35,0.50,300C30,0.55,280C30,0.60,260CC40,0.45,320C35,0.50,300C35,0.50.300DC40,0.40,340C40,0.45,320C40,0.45,320EC45,0.36,360C40,0.40,340C40,0.40,340FC50,0.32,380C45,0.36,360C40,0.36,360對(duì)耐久性有較高的要求的混凝土結(jié)構(gòu),需在正式施工前的混凝土試配工作中,進(jìn)行混凝土的膠凝材料抗裂性能的對(duì)比試驗(yàn),并從中優(yōu)選抗裂性能良好的混凝土原材料和配比。凍融環(huán)境下的混凝土一般需采用引氣混凝土,并按環(huán)境作用等級(jí),滿足最低強(qiáng)度等級(jí)和最大水膠比等要求。對(duì)于環(huán)境等級(jí)為B的混凝土可不引氣,此時(shí)的最大水膠比應(yīng)按提高一個(gè)作用等級(jí)即按C級(jí)選用,且混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)不低于C40。凍融環(huán)境下的引氣混凝土,其含氣量與氣泡間距系數(shù)需符合要求。其他處于室外環(huán)境特別是化學(xué)腐蝕環(huán)境下的混凝土雖無抗凍要求,也可通過引氣(含氣量不小于

4%)提高其耐久性。混凝土含氣量環(huán)境條件

骨料最大粒徑(mm)混凝土高度飽水混凝土中度飽水鹽或化學(xué)腐蝕下凍融107.05.57.0156.55.06.5256.04.56.0405.54.05.5注:1、高度飽水指冰凍前長(zhǎng)期或頻繁接觸水或濕潤(rùn)土體,混凝土體內(nèi)高度水飽和;中度飽水指冰凍前偶受雨水或潮濕,混凝土土體內(nèi)飽水程度不高。2、氣泡間距系數(shù)(平均值)在高度飽水、中度飽水和鹽凍條件下宜不大于250、300和200μm.3、表中含氣量為現(xiàn)場(chǎng)新拌混凝土中取樣測(cè)得的數(shù)值,允許絕對(duì)誤差±為1.5%,但不小于4%;4、氣泡間距系數(shù)為從現(xiàn)場(chǎng)或模擬現(xiàn)場(chǎng)的硬化混凝土中取樣或取芯測(cè)得的數(shù)值,測(cè)定方法可參照有關(guān)標(biāo)混凝土的抗凍性(耐久性指數(shù))的要求使用年限級(jí)別—二三環(huán)境條件高度飽水中度飽水鹽或化學(xué)腐蝕下凍融高度飽水中度飽水鹽或化學(xué)腐蝕下凍融高度飽水中度飽水鹽或化學(xué)腐蝕下凍融嚴(yán)寒地區(qū)807085706080655075寒冷地區(qū)706080605070604565微凍地區(qū)606070504560504055硫酸鹽等化學(xué)腐蝕介質(zhì)作用下的混凝土不宜單獨(dú)使用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料,當(dāng)環(huán)境作用等級(jí)為C或C級(jí)以上時(shí),應(yīng)在硅酸鹽水泥中加入大摻量的礦物摻和料。對(duì)于硫

酸鹽環(huán)境需使用硅酸鹽類的抗硫酸鹽水或高抗

硫酸水泥,但也需摻有礦物摻和料。在極其嚴(yán)

重的硫酸鹽腐蝕環(huán)境下則不能使用硅酸鹽類水

泥而應(yīng)代以其他類型的水泥并需通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥也不能作為單獨(dú)的膠凝材料用來配制暴露于PH值小于5.5的酸性環(huán)境中的混凝土,此時(shí),必須加入較大摻量的礦物摻和料。氯鹽環(huán)境下的鋼筋混凝土重要工程,宜在設(shè)計(jì)中提出混凝土抗氯離子侵入性的指標(biāo),作為混凝土耐久性質(zhì)量的一種控制標(biāo)準(zhǔn)。使用年限級(jí)別—100年二50年作用等級(jí)抗侵入性指標(biāo)DEFDEF電量指標(biāo)(56天齡期)庫倉<1200<800<800<1500<1000<800氯離子擴(kuò)散系數(shù)DRCM(28天齡期)10~12m2

/s<8<5<4<10<7<5

氯鹽環(huán)境下的配筋混凝土應(yīng)采用較大摻量礦物摻和料的低水膠比混凝土。單摻粉煤灰的摻量不宜小于25%(如有抗凍要求時(shí),粉煤灰摻量宜以30為限),單摻磨細(xì)礦渣的摻量不宜小于50%,且宜復(fù)合使用粉煤灰加硅灰、粉煤灰加礦渣或兩種以上的礦物摻合料。同時(shí),應(yīng)嚴(yán)格限制混凝土各種材料(水泥、礦物摻合料、骨料、外加劑和拌和水等)中的氯離子含量,盡量降低從原材料引入混凝土中的氯離子。新拌混凝土不得超過膠凝材料重的0.06%。構(gòu)造措施和裂縫控制保證混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的必要構(gòu)造措施隔絕或減輕環(huán)境因素對(duì)混凝土的作用;防止或控制混凝土開裂;為鋼筋提供足夠厚度的保護(hù)層。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外形應(yīng)力求簡(jiǎn)潔,盡量減少暴露的表面積和棱角。結(jié)構(gòu)的形狀、布置和構(gòu)造應(yīng)有利于避免水、水汽和有害物質(zhì)在混凝土表面的積聚,便于施工時(shí)混凝土的搗固和養(yǎng)護(hù),減輕應(yīng)力集中與約束應(yīng)力。結(jié)構(gòu)的施工縫與各種連接縫位置,應(yīng)盡量避開可能遭受最不利局部環(huán)境作用下的部位。要盡可能減少伸縮縫的數(shù)量并改善拼縫的密閉性。對(duì)于可能遭受高濃度除冰鹽和氯鹽嚴(yán)重侵蝕的配筋的混凝土表面和部位,可采取防腐蝕附加措施;對(duì)于可能高度飽水并遭受凍融、硫酸鹽或碳酸嚴(yán)重侵蝕的混凝土構(gòu)件,應(yīng)考慮暴露面上混凝土的可能剝蝕對(duì)構(gòu)件(特別是薄壁構(gòu)件)承載力的損害,在設(shè)計(jì)時(shí)需適當(dāng)增加混凝土厚度,或同時(shí)采用防腐蝕附加措施。

普通鋼筋(主筋、箍筋和分布筋)的混凝土保護(hù)層厚度

C(鋼筋外緣到混凝土表面的距離),一般不應(yīng)小于保護(hù)層最小厚度Cmin與保護(hù)厚度施工負(fù)允差△之和;

施工負(fù)允差△對(duì)現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件可取5~10mm,對(duì)工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件可取0~5mm;

預(yù)應(yīng)力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度,一般不應(yīng)小于預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層最小厚度Cmin與保護(hù)層厚度施工負(fù)允差△之和對(duì)于具有防腐連續(xù)密封護(hù)套的預(yù)應(yīng)力鋼筋,保護(hù)層厚度為護(hù)套或孔道管外緣至混凝土表面的距離,保護(hù)層最小厚度Cmin可取與普通鋼筋的相同,但Cmin不應(yīng)小于護(hù)套或孔道管直徑的1/2。對(duì)于沒有防腐連續(xù)密封護(hù)套的預(yù)應(yīng)力鋼筋,保護(hù)層最小厚度Cmin應(yīng)比普通鋼筋的大10mm。預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層厚度的施工負(fù)允差△,可取與普通鋼筋的相同?;炷帘Wo(hù)層最小厚度Cmin(mm)環(huán)境作用等級(jí)ABCDEF板、墻等面形構(gòu)件使用年限30年151525354550使用年限50年152030405055使用年限100年203040455560梁、柱等條形構(gòu)件使用年限30年202530405055使用年限50年253035455560使用年限100年303545506065混凝土在荷載作用下的表面橫向裂縫寬度計(jì)算值應(yīng)不超過規(guī)定的限值使用環(huán)境鋼筋混凝土(mm)預(yù)應(yīng)力混凝土(氯離子腐蝕環(huán)境0.1一級(jí)裂縫控干濕交替和凍融環(huán)境(無氯鹽和硫酸鹽)0.2二級(jí)裂縫控水中和土環(huán)境(無氯鹽和硫酸鹽)0.3二級(jí)裂縫控干燥環(huán)境0.40.2施工要求混凝土原材料的選擇水泥配制耐久混凝土的硅酸鹽類水泥一般應(yīng)為品質(zhì)穩(wěn)定的硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥,其強(qiáng)度等級(jí)宜為42.5。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥宜與礦物摻和料一起使用。對(duì)于嚴(yán)重環(huán)境作用的混凝土,宜采用硅酸鹽水泥與大摻量礦物摻和料一起配制或采用專用水泥。使用含有混合材料的水泥則應(yīng)了解水泥中的混合材料的品種、質(zhì)量和摻量,與配制混凝土?xí)r加入的礦物摻和料一起計(jì)算混凝土中所有混合材料、摻和料占膠凝材料總量的份額百分比。水中10%)水泥細(xì)度不超過350m2/kg,游離氧化鈣不超過1.5%。硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥中的C3A含量一般不宜超過8%(海水泥的含堿量(按Na2O當(dāng)量計(jì))不宜超過水泥質(zhì)量的0.6%,否則混凝土內(nèi)的總含堿量應(yīng)不超過3.5kg/m3。礦物摻和料中的堿含量應(yīng)以其中的可溶性堿計(jì)算,按試樣中堿的溶出量試驗(yàn)確定。當(dāng)配筋混凝土的使用環(huán)境有氯鹽作用時(shí),應(yīng)選用氯離子含量盡可能低的水泥。如使用環(huán)境無氯鹽作用,配筋混凝土所用水泥的氯離子含量也不宜超過水泥重的0.2%(鋼筋混凝土)和0.06%(應(yīng)力混凝土)。礦物摻和料可用粉煤灰、磨細(xì)高爐水淬礦渣、硅灰、沸石巖粉、石灰石粉、天然火山灰等材料。摻和料必須品質(zhì)穩(wěn)定、來料均勻、來源固定。摻和料的摻量應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)混凝土各齡期強(qiáng)度,混凝土的工作性和耐久性以及施工條件和工程特點(diǎn)而定。礦物摻和料中應(yīng)不含放射性物質(zhì)、可溶性(包括可升華而釋放的)有毒物質(zhì)或?qū)炷列再|(zhì)有害的物質(zhì)應(yīng)有相應(yīng)的檢驗(yàn)證明和生產(chǎn)廠家出具的產(chǎn)品檢驗(yàn)合格證書。粉煤灰

粉煤灰的燒失量應(yīng)盡可能低(不宜大于5%),對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土和引氣混凝土不大于3%;三氧化硫含量不大于3%;需水量比宜不大于105%。

混凝土中的粉煤灰摻量應(yīng)不少于膠凝材料總量的

20%,當(dāng)摻量達(dá)30%以上時(shí),水膠比不宜大于0.42,并應(yīng)隨粉煤灰摻量的增加而減小,優(yōu)質(zhì)粉煤灰的最大摻量可到膠凝材料總量的50%甚至更多。

粉煤灰作為摻和料用于凍融和除冰鹽環(huán)境下的引氣混凝土?xí)r應(yīng)嚴(yán)格限制其燒失量,摻量宜控制在

30%以內(nèi)(與硅灰合用時(shí)摻量可適當(dāng)增加)。磨細(xì)礦渣磨細(xì)高爐礦渣的比表面積不宜小于350m2/kg,需水量比不宜大于105%,燒失量不大于l%。但過高細(xì)度的磨細(xì)礦渣有時(shí)也不利于控制混凝土水化熱和防裂。對(duì)于硫酸鹽腐蝕環(huán)境,特別是高溫下的硫酸鹽腐蝕環(huán)境和海水環(huán)境,宜將大摻量礦渣作為膠凝材料的必需組分,礦渣的最大摻量在低水膠比的混凝土中可達(dá)膠凝料總量的90%;對(duì)凍融部位的混凝土,礦渣的最大摻量不宜超過

50%。硅灰硅灰中的二氧化硅含量不應(yīng)小于85%,比表面積(BET-N2吸附法)不小于15000m2/kg。硅灰摻量一般不超過膠凝材料總量的8%。

硅灰宜用于配制特殊高強(qiáng)或高耐磨的混凝土,單摻硅灰會(huì)增加低水膠比高強(qiáng)混凝土的自收縮,并不利于降低混凝土溫升,在大體積混凝土中應(yīng)慎用。

硅灰一般應(yīng)與其他礦物摻和料復(fù)合使用,如將大摻量粉煤灰與占膠凝材料總重5%左右的硅灰復(fù)合,能明顯增強(qiáng)混凝土抗氯離子侵入的能力和早期性能。骨料

質(zhì)地均勻堅(jiān)固,粒形和級(jí)配良好、吸水率低、空隙率小粗骨料的壓碎指標(biāo)不大于7%,吸水率不大于2%,針、片狀顆粒不宜超過5%。用于高抗凍混凝土的粗骨料吸水率不宜大于l%。

處于凍融循環(huán)下的重要工程混凝土,宜進(jìn)行骨料的堅(jiān)固性試驗(yàn),堅(jiān)固性試驗(yàn)的失重率應(yīng)小于5%(細(xì)骨料)和8(粗骨料)。

對(duì)于可能處于干濕交替、凍融循環(huán)下的混凝土,粗、細(xì)骨料中的含泥量應(yīng)分別低于0.7%和1%;粗、細(xì)骨料中的水溶性氯化物折合氯離子含量均不應(yīng)超過骨料質(zhì)量的0.02%。

如使用環(huán)境的季節(jié)或日夜溫差劇烈,應(yīng)選用線脹系數(shù)較小的粗骨料,以提高混凝土的抗裂性。

氯鹽環(huán)境作用下的混凝土,不宜采用抗?jié)B透性較差的巖質(zhì)如某些花崗巖、砂巖等作為粗、細(xì)骨料。粗骨料的最大公稱粒徑不宜超過25mm(大體積混凝土除外),且不應(yīng)超過保護(hù)層厚度的2/3。

重要的配筋混凝土工程應(yīng)嚴(yán)禁使用海砂。一般工程由于條件限制不得不使用海砂時(shí),必須采取嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)制度,經(jīng)過沖洗后的氯離子量應(yīng)低于砂干重的0.02%。使用氯離子量超過0.02%但低于0.15%的海砂,需要適當(dāng)降低混凝上水膠比、加大鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度并配合使用化學(xué)阻銹劑。預(yù)應(yīng)力混凝土一般不得使用海砂

使用骨料前應(yīng)了解當(dāng)?shù)毓?yīng)的骨料有無潛在活性,對(duì)于潮濕環(huán)境下或可能接觸水的混凝上工程,使用的骨料應(yīng)通過專門的驗(yàn)證?;瘜W(xué)外加劑

各種外加劑應(yīng)有廠商提供的推薦摻量與相應(yīng)減水率、主要成分(包括復(fù)配組分)的化學(xué)名稱、氯離子含量、含堿量以及施工中必要的注意事項(xiàng)如超量或欠量使用時(shí)的有害影響、摻和方法和成功的使用證明等。

混合使用高效減水劑、引氣劑、緩凝劑、膨脹劑、阻銹劑及其他防腐劑時(shí),應(yīng)事先專門測(cè)定它們之間的相容性

外加劑中的氯離子含量不得大于混凝土中膠凝材料總重的0.02%,高效減水劑中的硫酸鈉含量不宜大于15%;

氯化鈣不能作為混凝土的外加劑使用,如用作冬季施工的防凍劑等。

各種阻銹劑的長(zhǎng)期有效性需經(jīng)檢驗(yàn),一般不能使用亞硝酸鈉類阻銹劑?;炷潦┕?/p>

耐久混凝土工程在正式施工前,應(yīng)針對(duì)工程特點(diǎn)和施工環(huán)境與施工條件,會(huì)同設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理及混凝土供

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