路径: 主页 > GB > 第51页 > GB 51081-2015 | 标准编号 | GB 51081-2015 (GB51081-2015) | | 中文名称 | 低温环境混凝土应用技术规范 | | 英文名称 | Technical code for application of concrete under cryogenic circumstance | | 行业 | 国家标准 | | 中标分类 | P25 | | 字数估计 | 81,823 | | 发布日期 | 2015-01-21 | | 实施日期 | 2015-09-01 | | 引用标准 | GB 50010; GB/T 50080; GB/T 50081; GB/T 50107; GB 50119; GB 50164; BG 50204; GB 50496; GB/T 50476; BG 50666; GB 175; GB 1596; GB/T 2611; GB/T 3722; GB 8076; GB/T 14684; GB/T 14685; GB/T 18046; GB/T 27690; JGJ 52; JGJ 55; JGJ 63; JGJ/T 193; JG/T 223 | | 标准依据 | 住房和城乡建设部公告第727号 | | 发布机构 | 中华人民共和国住房和城乡建设部;中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 | | 范围 | 为了规范低温环境混凝土的工程应用, 保证工程质量, 做到技术先进、安全可靠、经济合理, 制定本规范。本规范适用于工业建筑混凝土结构工程中低温环境混凝土的设计、施工、质量检验和验收。 | GB 51081-2015: 低温环境混凝土应用技术规范
GB 51081-2015 英文名称: Technical code for application of concrete under cryogenic circumstance
1 总 则
1.0.1 为了规范低温环境混凝土的工程应用，保证工程质量，做到技术先进、安全可靠、经济合理，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于工业建筑混凝土结构工程中低温环境混凝土的设计、施工、质量检验和验收。
1.0.3 低温环境混凝土的应用除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
2.1 术 语
2.1.1 低温环境 cryogenic circumstance
温度介于—40℃～—197℃时的工作环境或状态。
2.1.2 常温环境 normal circumstance
温度介于—40℃～60℃时的工作环境或状态。
2.1.3 低温环境混凝土 concrete under cryogenic circum-stance
适用于低温环境下的混凝土。
2.1.4 入模温度 temperature of mixture placing to form
混凝土拌和物浇筑入模时的温度。
2.2 符号
2.2.1 材料性能
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值(N／mm2)；
fCTck——低温环境混凝土轴心抗压强度标准值(N／mm2)；
fCTc——低温环境混凝土轴心抗压强度设计值(N／mm2)；
fCTtk——低温环境混凝土轴心抗拉强度标准值(N／mm2)；
fCTt——低温环境混凝土轴心抗拉强度设计值(N／mm2)；
Ec——常温环境混凝土的弹性模量(N／mm2)；
ECTc——低温环境混凝土的弹性模量(N／mm2)；
GCTc——低温环境混凝土的剪切模量(N／mm2)；
fCTcm——低温环境混凝土抗压强度的平均值(N／mm2)；
fCTtm——低温环境混凝土抗拉强度的平均值(N／mm2)；
αCTc——低温环境混凝土的热膨胀系数(1／℃)；
λCTc——低温环境混凝土的导热系数[W／(m·℃)]；
cCTc——低温环境混凝土的比热容[J／(kg·℃)]；
vCTc——低温环境混凝土的泊松比；
ρw——混凝土含水率(％)。
2.2.2 计算系数及其他
βCTc——低温环境混凝土低温硬化指标；
δCTc——低温环境混凝土强度的变异系数；
dCTc——低温环境混凝土单轴受压损伤演化参数；
αc,a——常温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线上升段的参数值；
αc,d——常温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线下降段的参数值；
αt,d——常温环境混凝土单轴受拉应力-应变曲线下降段的参数值；
αCTc,a——低温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线上升段的参数值；
αCTc,d——低温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线下降段的参数值；
αCTt,d——低温环境混凝土单轴受拉应力-应变曲线下降段的参数值；
T——作用的温度值(℃)。
3 基本规定
3.0.1 低温环境混凝土的设计参数除应满足本规范的规定外，尚应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定。
3.0.2 低温环境混凝土的强度等级应为C40～C60，且按本规范的要求进行材料选用、配合比设计、制作和质量检验。
3.0.3 低温环境混凝土的施工应编制专项施工技术方案。
3.0.4 低温环境混凝土的入模温度宜为5℃～30℃。
3.0.5 在低温环境混凝土养护期内，混凝土浇筑物的温度分布梯度不应超过35℃／m，且里表温差不宜超过20℃。
3.0.6 低温环境混凝土结构应根据设计要求在现场进行模拟施工试验。
3.0.7 低温环境混凝土属于大体积混凝土时，尚应符合现行国家标准《大体积混凝土施工规范》GB 50496的有关规定。
3.0.8 低温环境混凝土的耐久性除应满足本规范的要求外，尚应符合现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB／T 50476的有关规定。
4 设计参数
4.1 强度指标
4.1.1 低温环境混凝土强度等级，应按其在常温环境下的立方体抗压强度标准值确定。
4.1.2 低温环境混凝土的轴心抗压强度标准值应按表4.1.2-1采用，低温环境混凝土的轴心抗拉强度标准值应按表4.1.2-2采用。
表4.1.2-1 低温环境混凝土轴心抗压强度标准值fCTck(N／mm2)
表4.1.2-2 低温环境混凝土轴心抗拉强度标准值fCTtk(N／mm2)
4.1.3 低温环境混凝土的轴心抗压强度设计值应按表4.1.3-1采用，低温环境混凝土的轴心抗拉强度设计值应按表4.1.3-2采用。
表4.1.3-1 低温环境混凝土轴心抗压强度设计值fCTc(N／mm2)
表4.1.3-2 低温环境混凝土的轴心抗拉强度设计值fCTt(N／mm2)
4.2 模量指标
4.2.1 低温环境混凝土的弹性模量宜按下列公式计算：
式中：ECTc——低温环境混凝土的弹性模量；
Ec——常温环境混凝土的弹性模量；
βCTc——低温环境混凝土低温硬化指标；
fCTck——低温环境混凝土轴心抗压强度标准值；
fck——常温环境混凝土轴心抗压强度标准值。
4.2.2 低温环境混凝土的剪切变形模量GCTc可按本规范公式4.2.1-1低温环境混凝土弹性模量计算值的0.4倍采用。
4.3 应力-应变关系
4.3.1 低温环境混凝土单轴受压的应力-应变关系曲线宜按下列公式确定：
式中：σ——应力；
ε——应变；
dCTc——低温环境混凝土单轴受压损伤演化参数；
ECTc——低温环境混凝土的弹性模量；
fCTc,r——低温环境混凝土单轴抗压强度代表值，其值可根据设计分析计算的需要分别取fCTc、fCTck或fCTcm；
εCTc,r——与低温环境混凝土单轴抗压强度代表值相对应的压应变；
αCTc,a——低温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线上升段的参数值；
αCTc,d——低温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线下降段的参数值；
εc,r——与常温环境混凝土单轴抗压强度代表值相对应的压应变，应按表4.3.1取用；
αc,a——常温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线上升段的参数值，应按表4.3.1取用；
αc,d——常温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线下降段的参数值，应按表4.3.1取用；
εCTcu——低温环境混凝土应力-应变关系曲线下降段应力等于0.5fCTc,r时的压应变。
表4.3.1 常温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线的参数值
注：fc,r为与低温环境混凝土单轴抗压强度代表值fCTc、fCTck或fCTcm相对应的常温环境混凝土单轴抗压强度代表值fc(设计值)、fck(标准值)或fcm(平均值)。
4.3.2 低温环境混凝土单轴受拉的应力-应变关系曲线宜按下列公式确定：
式中：σ——应力；
ε——应变；
dCTt——低温环境混凝土单轴受拉损伤演化参数；
fCTt,r——低温环境混凝土单轴抗拉强度代表值，其值可根据实际结构设计分析计算的需要分别取fCTt、fCTtk或fCTtm；
εCTt,r——与低温环境混凝土单轴抗拉强度代表值相对应的拉应变；
αCTt,d——低温环境混凝土单轴受拉应力-应变关系曲线下降段的参数值；
εt,r——与常温环境混凝土单轴抗拉强度代表值相对应的拉应变，按表4.3.2取用；
αt,d——常温环境混凝土单轴受拉应力-应变关系曲线下降段的参数值，按表4.3.2取用。
表4.3.2 常温环境混凝土单轴受拉应力-应变关系曲线的参数值
注：ft,r为与低温环境混凝土单轴抗拉强度代表值fCTt、fCTtk或fCTtm相对应的常温环境混凝土单轴抗拉强度代表值ft(设计值)、ftk(标准值)或ftm(平均值)。
4.3.3 低温环境混凝土应力-应变关系曲线中的强度代表值宜根据设计分析计算的需要分别取其标准值(fCTck或fCTtk)、设计值(fCTc或fCTt)或平均值(fCTcm或fCTtm)。
4.3.4 低温环境混凝土抗压强度和抗拉强度的平均值可通过试验直接测定或按下列公式计算：
式中：fCTcm、fCTck——低温环境混凝土抗压强度的平均值、标准值；
fCTtm、fCTtk——低温环境混凝土抗拉强度的平均值、标准值；
δCTc——低温环境混凝土强度的变异系数，宜根据试验统计确定。
4.4 热工指标
4.4.1 低温环境混凝土的热膨胀系数、导热系数和比热容的取值宜按本规范第4.4.2条～第4.4.4条计算确定，且应满足下列条件：
1 混凝土在非特殊湿度环境中工作，其含水率应在2％～8％之间；
2 混凝土遭受非多次升降温循环作用时，在低温环境下的升降温速率不应大于20℃／min。
4.4.2 低温环境混凝土的热膨胀系数宜按下式计算：
式中：αCTc——低温环境混凝土的热膨胀系数(1／℃)；
ρw——低温环境混凝土的含水率(％)；
T——作用的温度值(℃)；
αc——低温环境混凝土热膨胀系数基本值，应按表4.4.2取用。
表4.4.2 低温环境混凝土热膨胀系数基本值αc(×10-61／℃)
4.4.3 低温环境混凝土的导热系数宜按下式计算：
式中：λCTc——低温环境混凝土的导热系数[W／(m·℃)]；
λc——低温环境混凝土导热系数基本值，应按表4.4.3取用。
表4.4.3 低温环境混凝土导热系数基本值λc[W／(m·℃)]
4.4.4 低温环境混凝土的比热容宜按下式计算：
式中：cCTc——低温环境混凝土的比热容[J／(kg·℃)]；
cc——低温环境混凝土比热容基本值，应按表4.4.4取用。
表4.4.4 低温环境混凝土比热容基本值cc[J／(kg·℃)]
4.5 泊 松 比
4.5.1 低温环境混凝土遭受非多次升降温循环作用时，其泊松比宜按下式计算：
式中：vCTc——低温环境混凝土的泊松比；
αv——低温环境混凝土泊松比的应力水平(σ／fCTck)影响系数。当σ／fCTck≤0.55时，αv＝1；当σ／fCTck＞0.55时，宜考虑应力水平对低温环境混凝土泊松比的影响。
5 材 料
5.1 细 骨 料
5.1.1 低温环境混凝土细骨料宜选用河砂，不得使用海砂。
5.1.2 低温环境混凝土用砂应采用中粗砂，其质量要求除应符合国家现行标准《建设用砂》GB／T 14684和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52的有关规定外，尚应符合表5.1.2的规定。
表5.1.2 低温环境混凝土用砂质量要求
5.1.3 低温环境混凝土细骨料应按现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52的规定对骨料进行碱活性检验。
5.1.4 低温环境混凝土细骨料抽检频率、检验标准及级配要求应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52的有关规定。
5.2 粗 骨 料
5.2.1 低温环境混凝土粗骨料应选用碎石。
5.2.2 低温环境混凝土用石，其质量要求除应符合国家现行标准《建设用卵石、碎石》GB／T 14685和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52的有关规定外，尚应符合表5.2.2的要求。
表5.2.2 低温环境混凝土用石子质量要求
5.2.3 低温环境混凝土粗骨料应按现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52的规定对骨料进行碱活性检验。
5.2.4 低温环境混凝土粗骨料抽检频率、检验标准及级配要求应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52的有关规定。
5.3 水 泥
5.3.1 低温环境混凝土应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
5.3.2 低温环境混凝土用水泥，其质量要求除应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB 175的有关规定外，尚应符合表5.3.2的要求。
表5.3.2 低温环境混凝土用水泥质量要求
5.3.3 低温环境混凝土用水泥应检测其水化热指标。
5.3.4 水泥进场时应对水泥品种、强度等级、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性、凝结时间等性能指标及其他设计要求的性能指标进行复检。
5.4 水
5.4.1 低温环境混凝土用水宜选用饮用水、地表水或地下水，不得使用海水或再生水。
5.4.2 低温环境混凝土拌合用水，其水质要求除应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ 63的有关规定外，尚应符合表5.4.2的要求。
表5.4.2 低温环境混凝土拌合用水水质要求
5.4.3 低温环境混凝土养护用水，其水质要求除应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ 63的有关规定外，尚应符合表5.4.3的要求。
表5.4.3 低温环境混凝土养护用水水质要求
5.5 外 加 剂
5.5.1 低温环境混凝土外加剂应符合国家现行标准《混凝土外加剂》GB 8076、《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119和《聚羧酸系高性能减水剂》JG／T 223的有关规定。
5.5.2 低温环境混凝土不宜使用防冻剂，不得使用含有氯盐类的外加剂。
5.5.3 低温环境混凝土用外加剂宜采用液态外加剂。
5.5.4 低温环境混凝土所采用的减水剂宜为高性能减水剂，其减水率不应低于20％。
5.5.5 低温环境混凝土用外加剂的品种和掺量应根据工程所用胶凝材料经试验确定，功能相同的不同品牌外加剂不得在同一拌和物中使用。
5.5.6 低温环境混凝土用外加剂的质最主要控制项目应包括掺外加剂混凝土的性能和外加剂匀质性。
5.5.7 低温环境混凝土可掺入引气剂，其拌和物的含气量不宜大于5％。
5.6 掺 和 料
5.6.1 低温环境混凝土用掺和料宜选用硅灰、粉煤灰或粒化高炉矿渣粉。
5.6.2 低温环境混凝土用掺和料应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB 1596、《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB／T 18046和《砂浆和混凝土用硅灰》GB／T 27690的有关规定。
5.6.3 低温环境混凝土用粒化高炉矿渣粉的质量等级宜选用S105级，不得采用S75级。
5.6.4 低温环境混凝土用粉煤灰不得采用Ⅲ级粉煤灰和高钙灰。
6 配合比设计
6.0.1 低温环境混凝土的原材料应符合下列要求：
1 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料；
2 粗骨料宜选用连续级配；
3 所选用的外加剂应与胶凝材料进行适应性试验。
6.0.2 低温环境混凝土的配合比设计除应符合现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55的有关规定外，尚应符合下列要求：
1 低温环境混凝土的最大水胶比和胶凝材料总量应符合表6.0.2的要求；
表6.0.2 低温环境混凝土最大水胶比和胶凝材料用量
2 外加剂和矿物掺和料的品种、掺量应通过试配确定，矿物掺和料掺量宜为胶凝材料总量的25％～40％，硅灰掺量宜为胶凝材料总量的5％；
3 低温环境混凝土拌和物中水溶性氯离子不应大于水泥质量的0.06％；
4 低温环境混凝土抗渗等级不应低于P8级，自然环境下抗冻等级不应低于F200级。
6.0.3 低温环境混凝土试配应按现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB／T 50080的有关规定执行，并进行拌和物经时坍落度损失试验，坍落度不宜大于200mm。
6.0.4 低温环境混凝土配合比的调整与确定应符合现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55的有关规定。
6.0.5 在有腐蚀性侵蚀环境下，低温环境混凝土应根据现行国家标准《混凝土质量控制标准》GB 50164进行抗氯离子渗透性能试验和抗硫酸盐侵蚀性能试验。
7 施 工
7.1 一般规定
7.1.1 低温环境混凝土的施工应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工规范》GB 50666的有关规定。
7.1.2 低温环境混凝土拌和物在运输和浇筑过程中严禁加水。
7.1.3 低温环境混凝土在不利气候条件下的施工，应采取有效措施确保工程质量。
7.2 施工准备
7.2.1 施工单位应对用于低温环境混凝土的原材料供应量、检验结果的符合性进行复核，满足要求后方可开始生产。
7.2.2 低温环境混凝土施工前应对混凝土的模板与支架、钢筋工程和预埋管(件)等进行验收，合格后方可施工。
7.2.3 施工现场的供水、供电应满足低温环境混凝土连续施工的要求。当有断水、断电可能时，应采用循环供水、双回路供电或自备应急电源措施。
7.2.4 混凝土拌和物的供应能力应满足低温环境混凝土连续施工的要求，不宜低于单位时间所需量的1.2倍。
7.2.5 用于低温环境混凝土施工的设备，在混凝土浇筑前应进行全面的检修和试运转。
7.2.6 施工缝的位置应在低温环境混凝土浇筑前按设计要求和施工方案确定。
7.2.7 低温环境混凝土宜延迟拆模时间，拆模后应采取预防突然降温和快速干燥的措施。
7.3 生产与运输
7.3.1 低温环境混凝土的原材料计量应按设计配合比称量，其每盘称量的允许偏差应符合表7.3.1的规定。
表7.3.1 原材料每盘称量的允许偏差
7.3.2 低温环境混凝土宜采用强制式搅拌机进行拌制，拌和时间从全部材料投完算起不应小于60s。
7.3.3 在生产过程中，应根据现场情况及时调整施工配合比，以满足设计配合比及施工的要求。
7.3.4 低温环境混凝土拌和物从装入搅拌运输车到入模的时间间隔不宜大于60min，到浇筑完成的时间间隔不宜大于90min。最高气温低于25℃时，可延长30min。
7.3.5 搅拌运输车的数量应满足低温环境混凝土浇筑的工艺要求，且在装料前应将罐内的积水排尽。
7.3.6 低温环境混凝土拌和物在搅拌运输过程中出现离析或因实际需要而使用外加剂进行调整时，搅拌运输车应进行不少于2min快速搅拌。无参考数据时外加剂的掺量和搅拌时间应经试验确定。
7.3.7 低温环境混凝土拌和物在运输过程中坍落度损失或离析严重，经补充外加剂或快速搅拌无法恢复低温环境混凝土拌和物的工作性能时，不得浇筑入模。
7.3.8 低温环境混凝土拌和物运送到现场后每100m3随机抽检不应少于1次。检验内容应包括测定坍落度、扩展度和温度；观察有无分层、离析、泌水及评定匀质性；有含气量要求的尚应测定其含气量。
7.4 浇 筑
7.4.1 低温环境混凝土连续浇筑时，板类构件分层厚度不宜大于0.5m，墙柱类构件浇筑高度不宜大于1.2m，并应在下层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕。
7.4.2 低温环境混凝土的最大自由下落高度不宜超过2m，在不出现分层离析的情况下，最大落料高度应控制在3m以内。
7.4.3 低温环境混凝土浇筑时应振捣密实，采取措施防止受力钢筋、预应力用波纹管和预埋(管)件的移位及变形，并应及时清除混凝土表面的泌水。
7.5 养 护
7.5.1 低温环境混凝土浇筑完成后应及时覆盖和保湿养护。
7.5.2 低温环境混凝土养护的时间不得少于14d。
7.5.3 在低温环境混凝土表面无法进行常规保湿养护时，可采用喷涂表面养护剂的方法进行养护。
7.5.4 低温环境混凝土抗压强度达到1.2N／mm2前，不得在其上面踩踏或安装模板及支架。
8 检验与验收
8.1 一般规定
8.1.1 低温环境混凝土拌和物的质量检验应符合现行国家标准《混凝土质量控制标准》GB 50164的有关规定。
8.1.2 低温环境混凝土应进行常温环境下的强度等级评定和低温环境下的强度检验。
8.1.3 低温环境混凝土在常温环境下的强度等级评定应按现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GB／T 50107的有关规定执行。
8.1.4 低温环境混凝土应按本规范附录A的检验方法进行低温环境下的抗压强度检验和热膨胀系数检验。
8.1.5 常温环境下混凝土强度评定用试件规格及强度换算方法应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的有关规定执行。试件成型方法、标准养护条件及强度试验方法应符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB／T 50080的有关规定。
8.1.6 低温环境混凝土应按本规范附录A的检验方法进行含水率检验。
8.2 检验项目和数量
8.2.1 用于检查低温环境混凝土常温强度的试件，应在混凝土的浇筑地点随机抽取。取样与试件留置应符合下列规定：
1 每拌制100盘且不超过100m3的同一配合比的低温环境混凝土，取样不得少于1次；
2 每工作班拌制的同一配合比的低温环境混凝土不足100盘时，取样不得少于1次；
3 当一次连续浇筑超过1000m3时，同一配合比的低温环境混凝土，每200m3取样不得少于1次；
4 每次取样应至少留置一组标准养护试件，同条件养护试件的留置组数应根据实际需要确定；
5 结构实体检验用同条件养护试件的留置及强度检验应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的有关规定。
8.2.2 低温环境混凝土配合比设计时，混凝土在低温环境下进行抗压强度检验的温度点宜按表8.2.2选用，并应包含表8.2.2中的最低温度点，且不宜少于3个，每个温度点的试件数量不应少于6个。
表8.2.2 各种低温环境混凝土低温抗压强度检验的温度点
8.2.3 低温环境混凝土配合比设计时，混凝土在低温环境下进行热膨胀系数检验的温度点宜按本规范表8.2.2选用，并应包含本规范表8.2.2中的最低温度点，且不宜少于3个，每个温度点的试件数量不应少于12个。......
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