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| 标准编号 | GB/T 50476-2019 (GB/T50476-2019) | | 中文名称 | 混凝土结构耐久性设计标准 | | 英文名称 | Standard for design of concrete structure durability | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | P25 | | 国际标准分类 | 91.080.40 | | 字数估计 | 120,127 | | 发布日期 | 2019 | | 实施日期 | 2019-12-01 | | 发布机构 | 中华人民共和国住房和城乡建设部;国家市场监督管理总局 |
GB/T 50476-2019: 混凝土结构耐久性设计标准
GB/T 50476-2019 英文名称: Standard for design of concrete structure durability
1 总则
1.0.1 为保证混凝土结构的耐久性达到规定的设计使用年限,确保工程结构的合理使用寿命,制定本标准。
1.0.2 本标准适用于各种自然环境作用下房屋建筑、桥梁、隧道等基础设施与一般构筑物中普通混凝土结构及其构件的耐久性设计。
本标准未考虑低周反复荷载和持久荷载引起的结构性能劣化,不适用于轻骨料混凝土、纤维混凝土及其他特种混凝土结构以及工业生产的高温高湿环境、微生物腐蚀环境、电磁环境、高压环境、杂散电流等特殊腐蚀环境下混凝土结构的耐久性设计。
1.0.3 本标准的耐久性规定,是使结构达到设计使用年限并具有规定保证率的最低要求。设计中可根据工程的具体特点、当地的环境条件与实践经验以及具体的施工条件等适当提高。
1.0.4 混凝土结构的耐久性设计,除应符合本标准的规定外,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 环境作用 environmental action
温、湿度及其变化以及二氧化碳、氧、盐、酸等环境因素对结构或材料性能的影响。
2.1.2 劣化 degradation
材料或结构在所处环境中性能随时间的衰减。
2.1.3 劣化模型 degradation model
描述材料或结构性能劣化过程的数学表达式或试验装置。
2.1.4 结构耐久性 structure durability
在环境作用和正常维护、使用条件下,结构或构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力。
2.1.5 一般环境 atmospheric enviroment
无冻融、氯化物和其他化学腐蚀物质作用的混凝土结构或构件的暴露环境。
2.1.6 冻融环境 freeze-thaw environment
混凝土结构或构件经受反复冻融作用的暴露环境。
2.1.7 氯化物环境 chloride environment
混凝土结构或构件受到氯盐侵入作用并引起内部钢筋锈蚀的暴露环境,具体包括海洋氯化物环境和除冰盐等其他氯化物环境。
2.1.8 化学腐蚀环境 chemical environment
混凝土结构或构件受到自然环境中化学物质腐蚀作用的暴露环境,具体包括水、土中化学腐蚀环境和大气污染腐蚀环境。
2.1.9 设计使用年限 design working life
设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。
2.1.10 氯离子扩散系数 chloride diffusion coefficient
表示氯离子在混凝土中从高浓度区向低浓度区扩散速率的参数。
2.1.11 抗冻耐久性指数 durability factor
采用标准试验方法、经规定次数快速冻融循环后混凝土的动弹性模量与初始动弹性模量的比值,通常用百分比表示。
2.1.12 引气 air entrainment
混凝土拌合时用表面活性剂在混凝土中形成均匀、稳定、球形封闭微气泡的工艺措施。
2.1.13 含气量 air content in concrete
混凝土中气泡体积与混凝土总体积的比值,用百分数表示。
2.1.14 气泡间隔系数 spacing factor of air voids
表示硬化混凝土或水泥浆体中相邻气泡边缘之间距离的参数。
2.1.15 维护 maintenance
为维持结构在使用年限内所需性能而采取的各种技术和管理活动。
2.1.16 修复 restore
通过修补、更换或加固,使受到损伤的结构恢复到满足正常使用所进行的活动。
2.1.17 大修 major repair
在一定期限内停止结构的正常使用,需大面积置换结构中的受损混凝土或更换结构主要构件的修复活动。
2.1.18 可修复性 restorability
受到损伤的结构或构件具有能够经济合理地被修复的能力。
2.1.19 胶凝材料 cementitious material,or binder
混凝土原材料中具有胶结作用的水泥和粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣粉等矿物掺和料的总称。
2.1.20 水胶比 water to binder ratio
单位体积混凝土拌合物中用水量与胶凝材料总量的质量比。
2.1.21 矿物掺和料混凝土 concrete with supplementary cementitious materials
胶凝材料中含有不小于30%的矿物掺和料(含水泥中的混合材)、需要采取较低的水胶比和特殊施工措施的混凝土。
2.1.22 钢筋的混凝土保护层 concrete cover to reinforcement
从混凝土表面到钢筋公称直径外边缘之间的最小距离;对后张法预应力筋,为套管或孔道外边缘到混凝土表面的距离。
2.1.23 防腐蚀附加措施 additional protective measures
在改善混凝土密实性、增加保护层厚度和利用防排水措施等常规手段的基础上,为进一步提高混凝土结构耐久性所采用的补充措施,包括混凝土表面涂层、环氧涂层钢筋、钢筋阻锈剂和阴极保护等。
2.1.24 保护年限 protection life
防腐蚀附加措施能够维持对混凝土或钢筋有效保护的年限。
2.1.25 多重防护措施 multiple protective measures
为确保混凝土结构和构件的使用年限而同时采取的多种防腐蚀附加措施。
2.1.26 耐久性再设计 durability redesign
根据结构检测在使用年限内为保持结构耐久性而采取的技术措施和方法。
2.1.27 混凝土结构 concrete structure
以混凝土为主制成的结构,包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构;无筋或不配置受力钢筋的结构为素混凝土结构,钢筋混凝土和预应力混凝土结构在本标准统称为配筋混凝土结构。
2.2 符号
c——钢筋的混凝土保护层厚度;
c1——钢筋的混凝土保护层厚度的检测值;
Ca30——强度等级为C30的引气混凝土;
DRCM——用外加电场加速离子迁移的标准试验方法测得的氯离子扩散系数;
DF——混凝土抗冻耐久性指数;
E0——经历冻融循环之前混凝土的初始动弹性模量;
E1——经历冻融循环后混凝土的动弹性模量;
w/b——混凝土的水胶比;
△——混凝土保护层施工允许负偏差的绝对值。
3 基本规定
3.1 设计原则
3.1.1 混凝土结构的耐久性应根据结构的设计使用年限、结构所处的环境类别和环境作用等级进行设计。
当具有定量的劣化模型时,可按本标准附录A的规定针对耐久性参数和指标进行定量设计;暴露于氯化物环境下的重要混凝土结构,应按附录A规定针对耐久性参数和指标进行定量设计与校核。
3.1.2 混凝土结构的耐久性设计应包括下列内容:
1 确定结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级;
2 采用有利于减轻环境作用的结构形式和布置;
3 规定结构材料的性能与指标;
4 确定钢筋的混凝土保护层厚度;
5 提出混凝土构件裂缝控制与防排水等构造要求;
6 针对严重环境作用采取合理的防腐蚀附加措施或多重防护措施;
7 采用保证耐久性的混凝土成型工艺、提出保护层厚度的施工质量验收要求;
8 提出结构使用阶段的检测、维护与修复要求,包括检测与维护必需的构造与设施;
9 根据使用阶段的检测必要时对结构或构件进行耐久性再设计。
3.1.3 混凝土结构的耐久性设计应建立结构在使用阶段的维护制度。维护制度应以施工结束或竣工验收状态为起点,根据使用周期中结构与构件的劣化规律与使用要求,综合考虑结构全寿命周期的性能与成本,确定合理的维护技术和维护频次。
3.2 环境类别和环境作用等级
3.2.1 混凝土结构暴露环境类别应按表3.2.1的规定确定。
表3.2.1 环境类别
3.2.2 当结构构件受到多种环境类别共同作用时,应分别针对每种环境类别进行耐久性设计。
3.2.3 配筋混凝土结构的环境作用等级应按表3.2.3的规定确定。
表3.2.3 环境作用等级
3.2.4 在长期潮湿或接触水的环境条件下,混凝土结构的耐久性设计应考虑混凝土可能发生的碱-骨料反应、钙矾石延迟生成反应和环境水对混凝土的溶蚀,在设计中采取相应的措施。对混凝土含碱量的限制应根据本标准附录B确定。
3.2.5 混凝土结构的耐久性设计尚应根据结构的实际使用条件,考虑高速流水、风沙以及车轮行驶对混凝土表面的冲刷、磨损等作用对耐久性的影响。
3.3 设计使用年限
3.3.1 混凝土结构的设计使用年限不应低于《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153等相关国家现行标准的规定。
3.3.2 一般环境下的民用建筑在设计使用年限内无需大修,其结构构件的设计使用年限应与结构整体设计使用年限相同。
环境作用等级为D、E、F的桥梁、隧道等混凝土结构,其部分构件可设计成易于更换的形式,或能够经济合理地进行大修。可更换构件的设计使用年限可低于结构整体的设计使用年限,并应在设计文件中明确规定。
3.4 材料要求
Ⅰ 混凝土
3.4.1 混凝土材料的强度等级、水胶比和原材料组成应根据结构所处的环境类别、环境作用等级和结构设计使用年限确定。
3.4.2 对重要工程或大型工程,应针对具体的环境类别和环境作用等级,分别提出抗冻耐久性指数、氯离子扩散系数等具体量化的耐久性指标。
3.4.3 结构构件的混凝土强度等级应同时满足耐久性和承载能力的要求。
3.4.4 配筋混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级应符合表3.4.4的规定。混凝土强度等级应根据28d或设计规定龄期的立方体抗压强度,并应按现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GB 50107确定。
表3.4.4 满足耐久性要求的混凝土最低强度等级
3.4.5 素混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级,一般环境不应低于C15;冻融环境和化学腐蚀环境规定应与本标准表3.4.4相同;氯化物环境可按本标准表3.4.4的Ⅲ-C或Ⅳ-C环境作用等级确定。
3.4.6 预应力构件的混凝土最低强度等级不应低于C40;大截面受压墩柱等普通钢筋混凝土构件,在加大钢筋保护层的前提下其混凝土强度可低于本标准表3.4.4的规定,但不应低于本标准第3.4.5条对素混凝土的规定。
Ⅱ 钢筋
3.4.7 直径为6mm的细直径热轧钢筋作为受力主筋,只限于在一般环境中使用。
3.4.8 预应力筋的公称直径不得小于5mm。冷加工钢筋不应作为预应力筋使用。
3.4.9 同一构件中的受力普通钢筋,宜使用同牌号的钢筋。
3.4.10 使用不同牌号热轧钢筋的混凝土构件,其耐久性设计要求相同。不锈钢钢筋和耐蚀钢筋等具有耐腐蚀性能的钢筋可用于环境作用等级为D、E、F的混凝土构件,其耐久性要求应经专门论证确定。
3.5 构造规定
3.5.1 不同环境作用下钢筋主筋、箍筋和分布筋,其混凝土保护层厚度应满足钢筋防锈、耐火以及与混凝土之间粘结力传递的要求,且混凝土保护层厚度设计值不得小于钢筋的公称直径。
3.5.2 预应力钢筋的混凝土保护层应符合下列规定:
1 具有连续密封套管的后张预应力筋,混凝土保护层厚度应取本标准规定值与孔道直径的1/2两者的较大值;没有密封套管的后张预应力钢筋,其混凝土保护层厚度应在本标准规定值的基础上增加10mm;
2 先张法构件中预应力钢筋在全预应力状态下的保护层厚度宜与普通钢筋相同,允许开裂构件的预应力筋的保护层厚度应比普通钢筋增加10mm;
3 直径大于16mm的预应力螺纹筋保护层厚度可与普通钢筋相同。
3.5.3 工厂预制的混凝土构件,其普通钢筋和预应力筋的混凝土保护层厚度可比现浇构件减少5mm。
3.5.4 根据耐久性要求,在荷载作用下配筋混凝土构件的表面裂缝最大宽度计算值不应超过表3.5.4中的限值。对裂缝宽度无特殊外观要求的,当保护层设计厚度超过30mm时,可将厚度取为30mm计算裂缝的最大宽度。
表3.5.4 表面裂缝计算宽度限值(mm)
续表3.5.4
注:1 括号中的宽度适用于采用钢丝或钢绞线的先张预应力构件;
2 裂缝控制等级为二级或一级时,按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的计算裂缝宽度;部分预应力A类构件或全预应力构件按现行行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362的计算裂缝宽度。
3.5.5 有自防水要求的混凝土构件,其横向弯曲的表面裂缝计算宽度不应超过0.20mm。
3.5.6 混凝土结构构件的形状和构造应有效地避免水、汽和有害物质在混凝土表面的积聚,并应采取下列构造措施:
1 受雨淋或可能积水的混凝土构件顶面应做成斜面,斜面应消除结构挠度和预应力反拱对排水的影响;
2 受雨淋的室外悬挑构件外侧边下沿,应做滴水槽、鹰嘴等防止雨水淌向构件底面的构造措施;
3 屋面、桥面应专门设置排水系统等防止将水直接排向下部构件混凝土表面的措施;
4 在混凝土结构构件与上覆的露天面层之间,应设置防水层;
5 环境作用等级为D、E、F的混凝土构件,应采取下列减小环境作用的措施:
1)减少混凝土结构构件表面的暴露面积;
2)避免表面的凹凸变化;
3)宜将构件的棱角做成圆角。
3.5.7 可能遭受碰撞的混凝土结构,应设置防止出现碰撞的预警设施和避免碰撞损伤的防护措施。
3.5.8 施工缝、伸缩缝等连接缝的设置宜避开局部环境作用不利的部位,当不能避开不利部位时应采取防护措施。
3.5.9 暴露在混凝土结构构件外的吊环、紧固件、连接件等金属部件,表面应采用防腐措施,具体措施可按现行行业标准《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ 275的规定执行;当环境类别为Ⅲ、Ⅳ时,其防腐范围应为从伸入混凝土内100mm处起至露出混凝土外的所有表面。
3.5.10 后张法预应力体系应按本标准第8章的规定采取多重防护措施。
3.5.11 混凝土结构可采用防腐蚀附加措施来确保构件的设计使用年限,不同环境类别下可采用的防腐蚀附加措施应符合本标准附录C的规定。
3.6 施工质量的附加要求
3.6.1 根据结构所处的环境类别与环境作用等级,混凝土的施工养护应符合表3.6.1的规定。
表3.6.1 施工养护制度要求
注:1 表中要求适用于混凝土表面大气温度不低于10℃的情况,否则应延长养护时间;
2 有盐的冻融环境中混凝土施工养护应按Ⅲ、Ⅳ类环境的规定执行;
3 矿物掺和料混凝土在Ⅰ-A环境中用于永久浸没于水中的构件。
3.6.2 处于Ⅰ-A,Ⅰ-B环境下的混凝土结构构件,其保护层厚度施工质量验收要求应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的规定执行。
3.6.3 环境作用等级为C、D、E、F的混凝土结构构件,保护层厚度的施工质量验收应符合下列规定:
1 对选定的每一配筋构件,选择有代表性的最外侧钢筋8根~16根进行混凝土保护层厚度的无破损检测;对每根钢筋,应选取3个代表性部位测量。
2 当同一构件所有测点有95%或以上的实测保护层厚度c1满足下式要求时,则应认为合格:
c1≥c-△ (3.6.3)
式中:c——保护层设计厚度;
△——保护层施工允许负偏差的绝对值,对梁、柱等条形构件取10mm,板、墙等面形构件取5mm。
3 不能满足第2款的要求时,可增加同样数量的测点进行检测,按两次测点的全部数据进行统计;仍不能满足第2款要求的,则判定为不合格,并应要求采取相应的补救措施。
4 一般环境
4.1 一般规定
4.1.1 一般环境下混凝土结构的耐久性设计,应控制正常大气作用引起的内部钢筋锈蚀。
4.1.2 当混凝土结构构件同时承受其他环境作用时,应按环境作用等级较高的有关要求进行耐久性设计。
4.1.3 一般环境下混凝土结构的构造要求除应符合本章规定外,尚应符合本标准第3.5节的规定。
4.1.4 一般环境下混凝土结构施工质量控制应按照本标准第3.6节的规定执行。
4.2 环境作用等级
4.2.1 一般环境对配筋混凝土结构的环境作用等级应按表4.2.1的规定确定。
表4.2.1 一般环境的作用等级
续表4.2.1
注:1 环境条件系指混凝土表面的局部环境;
2 干燥、低湿度环境指年平均湿度低于60%,中、高湿度环境指年平均湿度大于60%;
3 干湿交替指混凝土表面经常交替接触到大气和水的环境条件。
4.2.2 配筋混凝土墙、板构件的一侧表面接触室内干燥空气、另一侧表面接触水或湿润土体时,接触空气一侧的环境作用宜确定为Ⅰ-C等级。
4.3 材料与保护层厚度
4.3.1 一般环境中的配筋混凝土结构构件,其普通钢筋的保护层最小厚度与相应的混凝土强度等级、最大水胶比应符合表4.3.1的要求。
表4.3.1 一般环境中混凝土材料与钢筋的保护层最小厚度c(mm)
续表4.3.1
注:1 Ⅰ-A环境中使用年限低于100年的板、墙,当混凝土骨料最大公称粒径不大于15mm时,保护层最小厚度可降为15mm,但最大水胶比不应大于0.55;
2 处于年平均气温大于20℃且年平均湿度高于75%环境中的构件,除Ⅰ-A环境中的板、墙外,混凝土最低强度等级应比表中规定提高一级,或将钢筋的保护层最小厚度增加5mm;
3 预制构件的保护层厚度可比表中规定减少5mm;
4 预应力钢筋的保护层厚度按照本标准3.5.2条的规定执行。
4.3.2 当胶凝材料中粉煤灰和矿渣等矿物掺和料掺量小于20%时,混凝土水胶比按本标准表4.3.1规定低于0.45的,可适当增加。
4.3.3 长期浸没水中的地下结构构件,设计使用年限为100年时,混凝土强度等级不宜低于C35。
4.3.4 大截面混凝土墩柱在加大钢筋的混凝土保护层厚度的前提下,其混凝土强度等级可低于本标准表4.3.1中的要求,但降低幅度不应超过两个强度等级,且设计使用年限为100年和50年的构件,其强度等级不应低于C25和C20。
当采用的混凝土强度等级比本标准表4.3.1的规定低一个等级时,混凝土保护层厚度应增加5mm;当低两个等级时,混凝土保护层厚度应增加10mm。
4.3.5 直径为6mm的细直径热轧钢筋作为受力主筋,当环境作用等级为轻微(Ⅰ-A)和轻度(Ⅰ-B)时,构件的设计使用年限不得超过50年;当环境作用等级为中度(Ⅰ-C)时,设计使用年限不得超过30年。
4.3.6 公称直径不大于6mm的冷加工钢筋只能在一般环境中的Ⅰ-A、Ⅰ-B等级下作为受力钢筋使用,且构件的设计使用年限不得超过50年。
4.3.7 采用冷加工钢筋或直径6mm的细直径热轧钢筋作为构件的主要受力钢筋时,应在本标准表4.3.1规定的基础上将混凝土强度提高一个等级,或将钢筋的混凝土保护层厚度增加5mm。
4.4 构造与措施
4.4.1 在Ⅰ-A、Ⅰ-B环境中的室内混凝土结构构件,考虑建筑饰面对于钢筋防锈的有利作用时,其混凝土保护层最小厚度则可比本标准表4.3.1规定适当减小,但减小幅度不应超过10mm;在任何情况下板、墙等面形构件的最外侧钢筋保护层厚度不应小于10mm;梁、柱等条形构件最外侧钢筋的保护层厚度不应小于15mm。
在Ⅰ-C环境中频繁遭遇雨淋的室外混凝土结构构件,考虑防水饰面的保护作用时,其混凝土保护层最小厚度则可比本标准表4.3.1规定适当减小,但不应低于Ⅰ-B环境的要求。
4.4.2 直接接触土体浇筑的构件,其钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm;当采用混凝土垫层时,其保护层厚度可按本标准表4.3.1确定。
4.4.3 一般环境中混凝土构件采用的防腐蚀附加措施,可按本标准附录C的规定选取;当采取的防腐蚀附加措施符合本标准附录C规定的保护年限时,构件的混凝土强度可降低一个等级,但不应低于本标准表4.3.1对Ⅰ-A环境的要求。
4.4.4 受到高速气流、水流影响或受到风沙、泥沙冲刷、人员活动、车辆行驶等磨损影响的构件,其钢筋的保护层厚度宜在本标准表4.3.1规定的基础上增加10mm~20mm;设计使用年限达到100年的地下结构和构件,其迎水面的钢筋保护层厚度不应小于50mm。
4.4.5 一般环境中混凝土结构应采取裂缝控制措施,房屋建筑应按现行行业标准《建筑工程裂缝防治技术规程》JGJ/T 317的规定执行。
5 冻融环境
5.1 一般规定
5.1.1 冻融环境下混凝土结构的耐久性设计,应控制混凝土遭受长期冻融循环作用引起的损伤。
5.1.2 长期与水体直接接触并会发生冻融循环的混凝土结构构件,应考虑冻融作用。
5.1.3 冻融环境下混凝土结构的构造要求除应符合本章规定外,尚应符合本标准第3.5节的规定。
5.1.4 冻融环境下混凝土结构的施工质量控制应按本标准第3.6节的规定执行;且混凝土构件在施工养护结束至初次受冻的时间不得少于一个月并避免与水接触。冬期施工中混凝土接触负温时的强度应大于10N/mm2。
5.2 环境作用等级
5.2.1 冻融环境对混凝土结构的环境作用等级应按表5.2.1确定。
表5.2.1 冻融环境的作用等级
续表5.2.1
注:1 冻融环境按最冷月平均气温划分为微冻地区、寒冷地区和严寒地区,其平均气温分别为:-3℃~2.5℃、-8℃~-3℃和-8℃以下;
2 中度饱水指冰冻前处于潮湿状态或偶与雨、水等接触,混凝土内饱水程度不高;高度饱水指冰冻前长期或频繁接触水或湿润土体,混凝土内高度水饱和;
3 无盐或有盐指冻结的水中是否含有盐类,包括海水中的氯盐、除冰盐和有机类融雪剂或其他盐类。
5.2.2 处于冻融环境、海水变动区的混凝土构件,其环境作用等级应根据当地调查确定。无调查资料时,微冻地区可按Ⅱ-C等级考虑,寒冷和严寒地区可按Ⅱ-D等级考虑;考虑浮冰撞击对构件的影响,可将环境作用等级提高一个等级。
5.2.3 位于冰冻线以上土中的混凝土结构构件,其环境作用等级应根据当地实际和经验确定;无调查资料或经验数据时,环境作用等级可按本标准表5.2.1的规定降低一个等级。
5.2.4 直接接触积雪的混凝土墙、柱底部,宜适当提高环境作用等级,可比表5.2.1的规定提高一个等级。
5.2.5 最冷月平均气温高于2.5℃的地区,混凝土结构可不考虑冻融环境作用。在极端天气条件下,可能偶然遭受冻融作用的混凝土构件,其环境作用等级可按本标准表5.2.1的Ⅱ-C等级确定。
5.3 材料与保护层厚度
5.3.1 在冻融环境下,混凝土原材料的选用应符合本标准附录B的规定。环境作用等级为Ⅱ-D和Ⅱ-E的混凝土结构构件应采用引气混凝土,引气混凝土的含气量与气泡间隔系数应符合本标准附录D的规定。
5.3.2 冻融环境中的配筋混凝土结构构件,其普通钢筋的混凝土保护层最小厚度与相应的混凝土强度等级、最大水胶比应符合表5.3.2的规定。其中,有盐冻融环境中钢筋的混凝土保护层最小厚度,应按氯化物环境的有关规定执行。
表5.3.2 冻融环境中混凝土材料与钢筋的保护层最小厚度c(mm)
注:1 采取表面防水处理的附加措施时,可降低大体积混凝土对最低强度等级和最大水胶比的抗冻要求;
2 预制构件的保护层厚度可比表中规定减少5mm;
3 预应力钢筋的保护层厚度按照本标准3.5.2条的规定执行。
5.3.3 重要工程和大型工程,混凝土的抗冻耐久性指数不应低于表5.3.3的规定。
表5.3.3 混凝土的抗冻耐久性指数DF(%)
注:1 抗冻耐久性指数为混凝土试件经300次快速冻融循环后混凝土的动弹性模量E1与其初始值E0的比值,DF=100×E1/E0;在达到300次循环之前E1已降至初始值的60%或试件重量损失已达到5%的试件,以此时的循环次数N计算其DF值,DF=0.6×N/300×100;
2 对于厚度小于150mm的薄壁混凝土构件,其DF值宜增加5%。
5.4 构造与措施
5.4.1 冻融环境中混凝土结构的薄壁构件,宜增加构件厚度或采取有效的防腐蚀附加措施。
5.4.2 直接接触积雪的混凝土墙、柱底部,宜设置表面防护措施。
5.4.3 冻融环境中混凝土构件采用的防腐蚀附加措施,可按本标准附录C的规定选取;当采取的防腐蚀附加措施符合本标准附录C规定的保护年限时,构件的混凝土强度可降低一级,但不应低于表5.3.2对Ⅱ-C等级的规定。
6 氯化物环境
6.1 一般规定
6.1.1 氯化物环境中配筋混凝土结构的耐久性设计,应控制氯离子引起的钢筋锈蚀。
6.1.2 海洋和近海地区接触海水氯化物的配筋混凝土结构构件,应按海洋氯化物环境进行耐久性设计。
6.1.3 具有下列环境条件的配筋混凝土结构构件,应按除冰盐等其他氯化物环境进行耐久性设计:
1 降雪地区接触除冰盐或盐雾的桥梁、隧道、停车库、道路周围构筑物等的构件;
2 内陆地区接触含有氯盐的地下水、土的构件;
3 频繁接触含氯盐消毒剂的构件。
6.1.4 氯化物环境作用等级为E、F的配筋混凝土结构,应在耐久性设计中提出结构使用过程中定期检测的要求。重要工程尚应在设计阶段作出定期检测的详细规划,并设置专供检测取样用的构件。
6.1.5 氯盐环境下混凝土结构的构造要求除应符合本章规定外,尚应符合本标准第3.5节的规定。
6.1.6 氯化物环境中混凝土结构施工质量控制应按照本标准第3.6节的规定执行。
6.2 环境作用等级
Ⅰ 海洋氯化物环境
6.2.1 海洋氯化物环境对配筋混凝土结构构件的环境作用等级,应按表6.2.1确定。
表6.2.1 海洋氯化物环境的作用等级
注:1 近海或海洋环境中的水下区、潮汐区、浪溅区和大气区的划分,按现行行业标准《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ 275的规定确定。近海或海洋环境的土中区指海底以下或近海的陆区地下,其地下水中的盐类成分与海水相近。
2 轻度盐雾区与重度盐雾区界限的划分,宜根据当地的具体环境和既有工程调查确定。靠近海岸的陆上建筑物,盐雾对室外混凝土构件的作用尚应考虑风向、地貌等因素。密集建筑群,除直接面海和迎风的建筑物外,其他建筑物可适当降低作用等级。
3 炎热地区指年平均温度高于20℃的地区。
6.2.2 受到海水激流和海砂冲刷的混凝土构件,其环境作用等级宜按本标准表6.2.1的规定提高一级。
6.2.3 一侧接触海水或含有海水土体、另一侧接触空气的海中或海底隧道配筋混凝土结构构件,其环境作用等级不宜低于Ⅲ-E。
6.2.4 江河入海口水域和内陆盐湖的含盐量应根据实测确定。当含盐量明显低于海水时,其环境作用等级可根据具体情况低于本标准表6.2.1的规定。
Ⅱ 除冰盐等其他氯化物环境
6.2.5 除冰盐等其他氯化物环境对于配筋混凝土结构构件的环境作用等级宜根据调查确定;当无相应的调查资料时,可按表6.2.5确定。
表6.2.5 除冰盐等其他氯化物环境的作用等级
注:1 水中氯离子浓度的划分为:较低,100mg/L~500mg/L;较高,500mg/L~5000mg/L;高,大于5000mg/L;
2 土中氯离子浓度的划分为:较低,150mg/kg~750mg/kg;较高,750mg/kg~7500mg/kg;高,大于7500mg/kg;
3 除冰盐环境的作用等级与冬季喷洒除冰盐的具体用量和频度有关,可根据具体情况作出调整。
6.2.6 接触内陆盐湖的配筋混凝土结构构件,其大气区的环境作用等级可按本标准表6.2.1和第6.2.4条的规定确定,其接触含氯盐水体的环境作用等级可根据实际含盐量按本标准表6.2.5的规定确定。
6.2.7 设置直排式泄水孔的混凝土桥梁翼缘板,当其泄水孔附近受到除冰盐作用时环境作用等级宜确定为Ⅳ-D。
6.3 材料与保护层厚度
6.3.1 氯化物环境中应采用掺有矿物掺和料的混凝土。对混凝土的耐久性质量和原材料选用要求应符合本标准附录B的规定。
6.3.2 氯化物环境中的配筋混凝土结构构件,其普通钢筋的保护层最小厚度及其相应的混凝土强度等级、最大水胶比应符合表6.3.2的规定。
表6.3.2 氯化物环境中混凝土材料与钢筋的保护层最小厚度c(mm)
续表6.3.2
注:1 当满足本标准表6.3.6中规定的扩散系数时,C50和C55混凝土所对应的最大水胶比可分别提高到0.40和0.38;
2 预制构件的保护层厚度可比表中规定减少5mm;
3 预应力钢筋的保护层厚度按照本标准3.5.2条的规定执行。
6.3.3 海洋氯化物环境作用等级为Ⅲ-E和Ⅲ-F的配筋混凝土,宜采用矿物掺和料混凝土,否则应提高表6.3.2中的混凝土强度等级或增加钢筋的保护层最小厚度。
6.3.4 海水冰冻环境与除冰盐环境宜采用引气混凝土。当采用引气混凝土时,本标准表6.3.2中混凝土强度等级可降低一个等级,但引气混凝土的强度等级和最大水胶比仍应符合本标准表5.3.2的规定。
6.3.5 对大截面柱、墩等配筋混凝土受压构件中的钢筋,宜采用较大的混凝土保护层厚度,且相应的混凝土强度等级不宜降低。
6.3.6 对于氯化物环境中的重要配筋混凝土结构工程,设计时应提出混凝土的抗氯离子侵入性指标,并应满足表6.3.6的要求。
表6.3.6 混凝土的抗氯离子侵入性指标
注:1 表中的混凝土抗氯离子侵入性指标与本标准表6.3.2中规定的混凝土保护层厚度相对应,实际采用的保护层厚度高于表6.3.2的规定时,可对表中数据作适当调整;
2 表中的DRCM值适用于矿物掺和料混凝土,对于胶凝材料主要成分为硅酸盐水泥的混凝土,应采取更为严格的要求。
6.4 构造与措施
6.4.1 氯化物环境中配筋混凝土桥梁结构的构造要求应符合下列规定:
1 遭受氯盐腐蚀的混凝土桥面、墩柱顶面和车库楼面等部位应设置排水坡;
2 遭受雨淋的桥面结构,应防止雨水流到底面或下部结构构件表面;
3 桥面排水管道应采用非钢质或球墨铸铁等耐腐蚀材料,排水口应远离混凝土构件表面,并应与墩柱基础保持一定距离;
4 桥面铺装与混凝土桥面板之间应设置防水层;
5 应优先采用混凝土预制构件;
6 海水水位变动区和浪溅区,不宜设置施工缝与连接缝;
7 伸缩缝及附近部位的混凝土宜局部采取防腐蚀附加措施,处于伸缩缝下方的构件应采取防止渗漏水侵蚀的构造措施。
6.4.2 氯化物环境中钢筋混凝土结构构件的纵向受力钢筋直径不应小于16mm。
6.4.3 处于流动海水中或同时受水中泥沙冲刷的配筋混凝土构件,其钢筋的混凝土保护层厚度应在本标准表6.3.2规定的基础上增加10mm~20mm。
6.4.4 混凝土表面的防水层除经专门论证,不应考虑其对氯化物的阻隔作用。
6.4.5 受氯化物直接作用的混凝土墩柱顶面,宜加大钢筋的混凝土保护层厚度或采用防腐蚀附加措施。
6.4.6 重要配筋混凝土结构的构件,当氯化物环境作用等级为E、F级时应采用防腐蚀附加措施。
6.4.7 氯盐环境中混凝土构件采用的防腐蚀附加措施,可按本标准附录C的规定选取;当防腐蚀附加措施的保护年限符合本标准附录C的规定时,构件的混凝土强度等级可降低,但应符合下列规定:
1 当环境作用等级为C、D时,采用一种或以上的防腐蚀附加措施,混凝土强度可降低一个等级,但不应低于C40。
2 当环境作用等级为E、F时,采用一种防腐蚀附加措施,混凝土强度等级不得降低;采用两种附加措施后,混凝土强度可降低一个等级,但不应低于C45。
6.4.8 氯化物环境中,用于稳定周围岩土的混凝土初期支护,作为永久结构考虑则应满足相应的耐久性要求;否则不应考虑其中的钢筋和型钢在永久承载中的作用。
7 化学腐蚀环境
7.1 一般规定
7.1.1 化学腐蚀环境下混凝土结构的耐久性设计,应控制混凝土遭受化学腐蚀性物质长期侵蚀引起的损伤。
7.1.2 化学腐蚀环境下混凝土结构的构造要求除应符合本章规定外,尚应符合本标准第3.5节的规定。
7.1.3 化学腐蚀环境下混凝土结构的施工质量控制应按照本标准第3.6节的规定执行。
7.2 环境作用等级
Ⅰ 水、土中化学腐蚀环境
7.2.1 水、土中的硫酸盐和酸类物质对混凝土结构构件的环境作用等级可按表7.2.1确定。
表7.2.1 水、土中硫酸盐和酸类物质环境作用等级
注:1 表中与环境作用等级相应的硫酸根浓度,所对应的环境条件为非干旱高寒地区的干湿交替环境。当无干湿交替(长期浸没于地表或地下水中)时,可按表中的等级降低一级,但不得低于Ⅴ-C级。对于干早、高寒地区的环境条件可按本标准第7.2.3条确定。
2 当混凝土结构件处于弱透水土体中时,土中硫酸根离子、水中镁离子、水中侵蚀性二氧化碳及水的pH值的作用等级可按相应的等级降低一级,但不低于Ⅴ-C级。
3 高水压流动水条件下,应提高相应的环境作用等级。
4 表中硫酸根等含量的测定方法应符合本标准附录E的规定。
7.2.2 当有多种化学物质共同作用时,环境作用等级应按下列原则确定:
1 对含有较高浓度氯盐的地下水、土且不存在干湿交替作用时,可不单独考虑硫酸盐的作用;
2 当化学物质的腐蚀作用无叠加效应时,应取其中最高的环境作用等级;
3 当其中有两种及以上化学物质的作用等级相同且可能加重化学腐蚀时,其环境作用等级应再提高一级。
7.2.3 部分接触含硫酸盐的水、土而部分暴露于大气中的混凝土结构构件,可按本标准表7.2.1确定环境作用等级。当混凝土结构构件处于干旱、高寒地区,其环境作用等级应按表7.2.3确定。
表7.2.3 干旱、高寒地区硫酸盐环境作用等级
注:我国干旱区指干燥度系数大于2.0的地区,高寒地区指海拔3000m以上的地区。
Ⅱ 大气污染腐蚀环境
7.2.4 大气污染环境对混凝土结构构件的作用等级可按表7.2.4确定。
表7.2.4 大气污染环境作用等级
7.2.5 处于含盐大气中的混凝土结构构件环境作用等级可按Ⅴ-C级确定,对气候常年湿润的环境,可不考虑其环境作用。
7.2.6 污水管道、厩舍、化粪池等接触硫化氢气体或其他腐蚀性液体的混凝土结构构件,可将环境作用确定为Ⅴ-E级,当作用程度较轻时也可按Ⅴ-D级确定。
7.3 材料与保护层厚度
7.3.1 化学腐蚀环境下的混凝土不宜单独使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥作为胶凝材料,其原材料组成应根据环境类别和作用等级按本标准附录B确定。
7.3.2 水、土中的化学腐蚀环境、大气污染环境和含盐大气环境中的配筋混凝土结构构件,其普通钢筋的混凝土保护层最小厚度及相应的混凝土强度等级、最大水胶比应按表7.3.2确定。
表7.3.2 化学腐蚀环境下混凝土材料与钢筋的保护层最小厚度c(mm)
注:1 预制构件的保护层厚度可比表中规定减少5mm;
2 预应力钢筋的保护层厚度按本标准3.5.2条的规定执行。
7.3.3 水、土中的化学腐蚀环境、大气污染环境和含盐大气环境中的素混凝土结构构件,其混凝土的最低强度等级和最大水胶比应与配筋混凝土结构构件相同。
7.3.4 在干旱、高寒硫酸盐环境和含盐大气环境中的混凝土结构,宜采用引气混凝土,引气要求可按冻融环境中度饱水条件下的规定确定,引气后混凝土强度等级可按本标准表7.3.2的规定降低一级或两级。
7.4 构造与措施
7.4.1 严重化学腐蚀环境下的混凝土结构构件,应结合对当地环境和既有建筑物的调查,在混凝土表面加设防腐蚀附加措施或加大混凝土构件的截面尺寸。对于配筋混凝土结构薄壁构件宜增加其厚度。
7.4.2 当混凝土结构构件处于硫酸根离子浓度大于1500mg/L的流动水或pH值小于3.5的水中时,应在混凝土表面采取专门的防腐蚀附加措施。
7.4.3 化学腐蚀环境中混凝土构件采用的防腐蚀附加措施,可按本标准附录C的规定选取;当采取的防腐蚀附加措施符合本标准附录C规定的保护年限时,构件的混凝土强度可降低一个等级,但不应低于本标准表7.3.2对Ⅴ-C环境的规定。
8 后张预应力体系的耐久性要求
8.1 一般规定
8.1.1 后张预应力混凝土结构除应满足钢筋混凝土结构的耐久性要求外,尚应根据结构所处环境类别和作用等级对预应力体系采取相应的多重防护措施。
8.1.2 在严重环境作用下,当难以确保预应力体系的耐久性达到结构整体的设计使用年限时,应采用可更换的预应力体系。
8.2 预应力筋的防护
8.2.1 预应力筋(钢绞线、钢丝)的耐久性能可通过材料表面处理、预应力套管、预应力套管填充、混凝土保护层和结构构造措施等环节提供保证。预应力筋的耐久性防护措施应按表8.2.1的规定选用。
表8.2.1 预应力筋的耐久性防护措施
注:1 预应力筋钢材质量需要符合国家现行标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T 5223、《预应力混凝土用钢绞线》GB/T......
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