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鳗宗政
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1 混凝土结构耐久性设计规范介绍 GB/T 混凝土结构耐久性设计规范编写组李克非清华大学土木工程系

2 报告提纲 1. 耐久性背景与现状 2. 耐久性规范编写过程 3. 规范总体结构 4. 耐久性具体规定 5. 结语桥梁耐久性论坛, 广州 2 标准分享网免费下载

3 1 耐久性现状 (1) 结构类型民用房屋工业厂房海港码头桥梁隧道耐久性状况干湿交替的室外构件过早锈蚀,30~40 年大修年限 20~30 年大修年限 10~20 年, 浪溅区最严重除冰盐侵蚀, 大修年限 10~20 年渗漏严重标准耐久性要求一般工程 :50 年,95% 保证率不需大修, 平均不大修 90 年重要工程 :100 年桥梁耐久性论坛, 广州 3

4 1 耐久性现状 (2) 预应力腐蚀事故时有发生 (2001 年四川宜宾南门大桥桥面坍塌事故 ) 1994 年铁路部门的统计 : 桥梁总数座, 病害结构 6137 座, 预应力结构 2675 座, 维修费用约 4 亿元预应力结构, 尤其是后张法预应力结构的耐久性问题亟需解决 ( 混凝土结构耐久性设计与施工指南 CCES ) 桥梁耐久性论坛, 广州 4 标准分享网免费下载

5 1 耐久性现状 (3) 调查下限调查上限民用建筑工业厂房海港码头桥梁 ( 除冰盐 ) 桥梁耐久性论坛, 广州 5

6 1 耐久性现状 > 耐久性问题尺度力学的尺度 Chong (2003) m 10-9 m 10-6 m 10-3 m 10-0 m m 尺度量子力学分子, 纳米力学微观力学材料力学结构力学结构系统物理进程化学进程 - 物理, 化学 - 纳米技术藕合现象力学效果 - 断裂破坏力学 - 热力学承载能力耐久性 - 结构力学 - 可靠度理论不同材料层次材料 - 结构层次桥梁耐久性论坛, 广州 6 标准分享网免费下载

7 1 耐久性现状 > 谁的任务? DURABILITY ( 耐久性 ): 共同问工程材料与工程结构的共同问题桥梁耐久性论坛, 广州 7

8 2. 规范编写过程桥梁耐久性论坛, 广州 8 标准分享网免费下载

9 2 规范编写 > 立项桥梁耐久性论坛, 广州 9

10 2 规范编写 > 编写技术背景混凝土结构耐久性设计与施工指南 CCES 铁路混凝土结构耐久性暂行规定铁建设 [2005] 157 号海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范交通部 JTJ 275 公路工程混凝土结构防腐蚀设计规范交通部交通部 JTG 2005 混凝土结构耐久性设计规程山东省技术标准 DBJ14-S6 混凝土结构耐久性设计规范推荐国标 ( 送审 ) 各个具体重要工程有自身的耐久性设计文件桥梁耐久性论坛, 广州 10 标准分享网免费下载

11 2 规范编写 > 参编单位单位名称主编单位清华大学土木工程系参与单位中国建筑科学研究院国家建筑工程质量监督检验中心北京市市政工程设计研究总院同济大学西安建筑科技大学大连理工大学交通部四航局工程技术研究院天津港湾工程研究所路桥集团桥梁技术有限公司桥梁耐久性论坛, 广州 11

12 2 规范编写 > 编写组分工人员 ( 姓氏拼音为序 ) 主要执笔人陈肇元邸小坛李克非廉慧珍徐有邻编写组成员巴恒静包琦玮鲍卫刚陈蔚凡邓德华干伟忠郝挺宇黄士元金伟良冷发光路新瀛缪昌文潘德强钱稼茹孙伟王铠王庆霖王清湘谢永江邢锋尤天直张鑫赵筠赵铁军朱万旭桥梁耐久性论坛, 广州 12 标准分享网免费下载

13 2 立项与编写 > 编写历程时间编写历程规范立项, 组成编写组规范讨论稿 ( 初稿 )( 印发 300 份 ) 形成规范正式讨论稿与工业建筑防腐蚀设计规范, 岩土工程勘查设计规范成立三规范协调工作小组编写组会议, 讨论修改讨论稿 ( 正式 ) 征求意见稿 ( 印发 400 份,3 个全国性会议 ) 征求意见汇总规范送审稿送审报告规范送审会三次报批审改规范正式发布, 编号 GB/T 规范正式实施桥梁耐久性论坛, 广州 13

14 3. 规范总体结构桥梁耐久性论坛, 广州 14 标准分享网免费下载

15 3 总体结构 > 技术标准定位耐久性设计与规范体系 : 欧洲耐久性规定耐久性设计与规范体系 : 我国混凝土结构设计与结构混凝土控制 GB50010 混凝土结构设计规范 GB/T 混凝土质量控制标准 GB/T 普通混凝土力学性能试验方法标准缺少统一的混凝土性能技术标准 JGJ55 普通混凝土配合比设计规范混凝土耐久性技术标准独立的技术标准桥梁耐久性论坛, 广州 15

16 3 总体结构 > 耐久性设计内容 1. 结构总体选型与布置 ( 概念设计 ) 2. 基于耐久性的材料选取 ( 材料设计 ) ( 结构设计 ) 3. 基于耐久性的结构构造 ( 结构设计 ) 4. 严酷环境的附加措施 ( 防腐设计 ) 5. 基于耐久性的施工质量要求 ( 施工控制 ) 6. 使用阶段的维护与检测 ( 运营控制 ) 桥梁耐久性论坛, 广州 16 标准分享网免费下载

17 3 总体结构 > 规范目录章节目次第一章总则 ( 编制目的适用范围规范定位 ) 第二章第三章第四章 ~ 第六章术语与符号耐久性设计基本规定 ( 使用年限环境作用等级材料与构造要求等 ) 一般环境 ( 第四章 ) 冻融环境 ( 第五章 ) 氯化物环境 ( 第六章 )( 环境作用等级划分材料与构造要求 ) 第七章化学腐蚀环境 ( 土水环境盐结晶大气污染 ) 第八章附录 (A-D) 后张法预应力结构耐久性规定耐久性极限状态混凝土原材料成分与选用引气混凝土规定耐久性指标测量方法桥梁耐久性论坛, 广州 17

18 4. 耐久性具体规定桥梁耐久性论坛, 广州 18 标准分享网免费下载

19 4.1 总则总则内容编制目的适用范围规范的使用规范的定位条款规定为保证混凝土结构具有经济合理的使用年限, 确保工程的合理使用寿命要求, 制订本规范本规范适用于常见环境作用下房屋建筑城市桥梁隧道等市政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规范的规定为混凝土结构耐久性设计的最低要求根据工程, 必要时应适当调整耐久性设计要求混凝土结构的耐久性设计除本规范已作出的规定以外, 尚应符合国家现行有关标准的规定桥梁耐久性论坛, 广州 19

20 4.1 总则 > 使用年限的确定原则工程的业主和设计人应该关注工程的功能需要和经济性程的功, 而社会和公众的根本利益则由国家批准的法规和技术标准所规定的最低年限要求予以保证设计人在工程设计前应该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标, 确定主体结构的合理使用年限受过去计划经济年代的长期影响, 我国设计人员习惯于直接照搬技术标准中规定的结构最低使用年限要求, 而不是首先征求业主意见来共同确定是否需要采取更长的合理使用年限作为主体结构的设计使用年限在许多情况下, 结构的设计使用年限与工程的经济性并不矛盾, 合理的耐久性设计在造价不明显增加的前提下就能大幅度提高结构物的使用寿命, 使工程具有优良的长期使用效益桥梁耐久性论坛, 广州 20 标准分享网免费下载

21 4.1 总则 > 规范适用范围适用范围本规范适用的工程对象除房屋建筑和一般构筑物外, 还包括城市市政基础设施工程, 如桥梁涵洞隧道地铁轻轨管道等公路桥涵混凝土结构可比照本规范的有关规定进行耐久性设计不适用范围本规范仅适用于普通混凝土制作的结构及构件, 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, 这些混凝土材料在环境作用下的劣化机理与速度不同于普通混凝土低周反复荷载和持久荷载的作用也能引起材料性能劣化, 与结构强度直接相关, 有别于环境作用下的耐久性问题, 故不属于本规范考虑的范畴桥梁耐久性论坛, 广州 21

22 4.2 术语与符号 > 结构耐久性基本概念 1: : 环境作用种类划分结构耐久性在设计确定的环境作用和维修使用条件下, 结构构件在规定的期限内保持其适用性和安全性的能力基本概念 3: : 耐久性极限状态基本概念 2: : 结构使用年限桥梁耐久性论坛, 广州 22 标准分享网免费下载

23 4.2 术语与符号 > 结构耐久性结构使用性能耐久性设计三个要素老化 ( 劣化 ) 过程 ( 性能 ) 极限状态使用年限 o 使用年限 A 时间桥梁耐久性论坛, 广州 23

24 4.3 基本规定 > 设计方法混凝土结构的耐久性应根据结构的设计使用年限和结构所处的环境类别及其作用等级进行设计对于氯化物环境下的重要混凝土结构, 尚应按本规范附录 A 的规定采用定量方法进行辅助性校核规范耐久性设计的基本方法材料劣化 ( 环境类别与等级 ) 结构使用年限 ( 经济合理年限 ) 耐久性经验设计方法定量方法 1. 材料种类与组成 2. 耐久性防护措施 3. 构件耐久性构造 4. 耐久性施工方法桥梁耐久性论坛, 广州 24 标准分享网免费下载

25 4.3 基本规定 > 环境作用局部环境 ( 亚宏观环境 ) 地区环境 ( 宏观环境 ) 表面环境 ( 微环境 ) 温度, 湿度微环境 : 材料与结构劣化的真正边界与起点表层材料表面温度积聚表面湿度循环侵蚀物质积聚侵蚀物质 ( 离子 ) 桥梁耐久性论坛, 广州 25

26 4.3 基本规定 > 环境作用划分环境类名称腐蚀机理别 Ⅰ 一般环境表层混凝土碳化引起钢筋锈蚀 Ⅱ 冻融环境反复冻融导致混凝土损伤 Ⅲ 海洋氯化物环境氯盐引起钢筋锈蚀 Ⅳ 除冰盐等其他氯化物环境氯盐引起钢筋锈蚀 Ⅴ 化学腐蚀环境硫酸盐等化学物质对混凝土腐蚀桥梁耐久性论坛, 广州 26 标准分享网免费下载

27 4.3 基本规定 > 环境作用程度作用程度 A B C D E F 环境类别轻微轻度中度严重非常严极端严重重一般环境 I-A I-B I-C 冻融环境 - - II-C II-D II-E - 海洋氯化物环境 - - III-C III-D III-E III-F 除冰盐等其他氯化物环境 - - IV-C IV-D IV-E - 化学腐蚀环境 - - V-C V-D V-E 桥梁耐久性论坛, 广州 27

28 4.3 基本规定 > 使用年限混凝土结构的设计使用年限应按建筑物的合理使用年限确定, 不应低于工程结构可靠性设计统一标准 GB50153 的规定 ; 对于城市桥梁等市政工程结构按照表的规定确定设计使用年限不低于 100 年不低于 50 年表混凝土结构的设计使用年限适用范围城市快速路和主干道上的桥梁以及其它道路上的大型桥梁隧道, 重要的市政设施等城市次干道和一般道路上的中小型桥梁, 一般市政设施桥梁耐久性论坛, 广州 28 标准分享网免费下载

29 4.3 基本规定 > 使用年限表 A.1.3 房屋建筑结构的设计使用年限类别设计年限 ( 年 ) 示例 GB 附录 A 1 5 临时性建筑结构 2 25 易于替换的结构构件 3 50 普通房屋和构筑物标志性和特别重要的建筑结构 A.2.3 铁路桥涵结构的设计使用年限应为 100 年表 A.3.3 公路桥涵结构的设计使用年限类别设计年限 ( 年 ) 示例 1 30 小桥涵洞 2 50 中桥重要小桥特大桥大桥重要中桥表 A.4.3 港口工程设计使用年限分类要与规范条结合使用类别设计年限 ( 年 ) 示例 1 5~10 安全等级为三级的港口工程结构 2 50 安全等级为一级和二级的港口工程结构桥梁耐久性论坛, 广州 29

30 4.3 基本规定 > 材料规定 >> 原则配有钢筋的混凝土材料质量, 应根据不同环境类别和作用等级, 同时满足混凝土最低强度等级最大水胶比和在限定范围内选用混凝土原材料的不同要求对于重要和大型工程, 应在设计中针对具体的环境类别和作用等级, 提出对混凝土材料耐久性指标的量值规定, 如冻融环境下的抗冻耐久性指数或抗冻等级, 氯化物环境下氯离子在混凝土中的扩散系数等桥梁耐久性论坛, 广州 30 标准分享网免费下载

31 4.3 基本规定 > 构造规定 >> 混凝土保护层环境作用下各种钢筋 ( 包括主筋箍筋和分布筋 ) 混凝土保护层厚度的设计值 ( 用于构件截面计算和标注于施工图上的数值 ), 均应满足钢筋防锈的最小厚度要求, 并包含施工允许负偏差实测保护层厚度分布施工允差保护层监测基准值最小厚度失效概率 (~5%) 桥梁耐久性论坛, 广州 31

32 4.3 基本规定 > 构造规定 >> 裂缝宽度根据耐久性要求, 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表面裂缝计算宽度的允许值 (mm) 环境作用等级钢筋混凝土有粘结预应力混凝土构件构件 A B (0.15) 1 C D 0.20 按二级裂缝控制或按部分预应力 A 类构件控制 2 E 0.15 按一级裂缝控制或按全预应力类构件控制 2 F 0.10 按一级裂缝控制或按全预应力类构件控制桥梁耐久性论坛, 广州 32 标准分享网免费下载

33 4.3 基本规定 > 施工质量 >> 养护规定表施工养护制度要求环境作用等级混凝土类型养护制度 I-A I-B,I-C,II-C, III-C IV-C, V-C II-D, V-D II-E, V-E III-D, IV-D III-E, IV-E III-F 一般混凝土大掺量矿物掺和料混凝土一般混凝土大掺量矿物掺和料混凝土大掺量矿物掺和料混凝土至少养护 1 天浇筑后立即覆盖并加湿养护, 至少养护 3 天养护至现场混凝土的强度不低于 28 天标准强度的 50%, 且不少于 3 天浇筑后立即覆盖并加湿养护, 养护至现场混凝土的强度不低于 28 天标准强度的 50%, 且不少于 7 天浇筑后立即覆盖并加湿养护, 养护至现场混凝土的强度不低于 28 天标准强度的 50%, 且不少于 7 天加湿养护结束后应继续用养护喷涂或覆盖保湿防风一段时间至现场混凝土的强度不低于 28 天标准强度的 70% 桥梁耐久性论坛, 广州 33

34 4.4 一般环境 > 一般规定耐久性设计目的一般环境下混凝土结构的耐久性设计, 应控制在正常大气作用下混凝土碳化引起的内部钢筋锈蚀范围与其它环境关系当混凝土结构构件同时承受其它环境作用时, 应按环境作用等级较高的有关要求进行耐久性设计桥梁耐久性论坛, 广州 34 标准分享网免费下载

35 4.4 一般环境 > 劣化机理混凝土 H 2 O O 2 ph H+ OH - OH - CO 2 钢筋阴极 e - 阳极 e - 阴极混凝土碳化反应钢筋的活化反应 ( OH ) + CO CaCO H O Ca Fe 2 O H 2 Fe + 3 H 2 O 阳极反应阴极反应 n+ Fe Fe + ne Fe n+ + noh Fe ( OH ) n O + 2 H O+ 4e 4 OH 2 2 必要条件 CO 2 O 2 H 2 O 桥梁耐久性论坛, 广州 35

36 4.4 一般环境 > 环境作用等级环境影响因素 : 环境湿度干湿交替表一般环境的作用等级环境作用等级环境条件结构构件示例 I-A I-B 室内干燥环境常年干燥的低湿度室内构件 ; 永久浸没于静水中的环境所有表面均永久处于静水下的构件非干湿交替室内潮湿环境中高湿度环境中的室内构件 ; 非干湿交替露天环境不接触或偶尔接触雨水的室外构件 ; 长期与水或湿润土体接触的水中或土中长期湿润环境构件 I-C 干湿交替环境与冷凝结露水接触的室内天窗构件 ; 地下室顶板构件 ; 表面频繁淋雨或频繁与水接触的室外构件 ; 处于水位变动区的大气中构件桥梁耐久性论坛, 广州 36 标准分享网免费下载

37 4.4 一般环境 > 材料与保护层 >> 原材料附录 B1: 胶凝材料桥梁耐久性论坛, 广州 37

38 4.4 一般环境 > 材料与保护层 >> 保护层设计使用年限环境作用等级板墙等面形构件梁柱等条形构件 I-A I-B I-C I-A I-B I-C 100 年 50 年 30 年最低强度等级最大水胶比 c 最低强度等级最大水胶比 c 最低强度等级最大水胶比 C C C C C35 C40 C40 C45 C50 C30 C C30 C35 C35 C40 C C25 C30 C35 C C C C C C C C C C40 C45 C C35 C40 C C35 C40 C c 桥梁耐久性论坛, 广州 38 标准分享网免费下载

39 4.4 一般环境 > 规范比较一类环境 : 使用年限 50 年, 作用等级 I-C Concr rete cove er (mm) ACI (No.6-18) ACI (No.5,W31,D31 ) CCES01 EuroCode CCES01 CCES01 EuroCode ACI (No.5,W31,D31 ) ACI (No.6-18) CCES01 10 Cube strength at 28 days (MPa) 桥梁耐久性论坛, 广州 39

40 4.5 冻融环境 > 一般规定耐久性设计目的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冻融环境范围长期与水体直接接触并会发生反复冻融的混凝土结构构件, 应考虑冻融环境的作用最冷月平均气温高于 o C 的地区, 混凝土结构可不考虑冻融环境作用桥梁耐久性论坛, 广州 40 标准分享网免费下载

41 4.5 冻融环境 > 环境作用等级环境作用等级环境条件结构构件示例 II-C 微冻地区 1 : 混凝土高度饱水 2, 无盐 3 严寒和寒冷地区 : 混凝土中度饱水, 无盐严寒和寒冷地区 : 混凝土高度饱水, 无盐微冻地区的水位变动区构件和频繁受雨淋的构件水平表面严寒和寒冷地区受雨淋构件的竖向表面严寒和寒冷地区的水位变动区构件和频繁受雨淋的构件水平表面微冻地区的的盐冻环境 : 有氯盐微冻地区的水位变动区构件和频繁 II-D 混凝土高度饱水, 有盐受雨淋的构件水平表面 II-E 严寒和寒冷地区的盐冻环境 : 混凝土中度饱水, 有盐严寒和寒冷地区的盐冻环境 : 混凝土高度饱水, 有盐有氯盐严寒和寒冷地区受雨淋构件的竖向表面有氯盐严寒和寒冷地区的水位变动区构件和频繁受雨淋的构件水平表面桥梁耐久性论坛, 广州 41

42 4.5 冻融环境 > 材料要求在冻融环境下, 混凝土原材料的选用应符合本规范附录 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规范附录 C 的规定附录 B1: 胶凝材料附录 C 桥梁耐久性论坛, 广州 42 标准分享网免费下载

43 4.5 冻融环境 > 材料与保护层设计使用年限 100 年 50 年 30 年环境作用等级最低强度等级最大水胶比 c 最低强最大水最低强最大水 c 度等级胶比度等级胶比 c 板墙面形构件 II-C 无盐 II-D C C C C C C C a C a C a 无盐 C a C a C a 有盐 1 II-E 有盐 1 C a C a C a 柱条形构件 II-C 无盐无盐 II-D 有盐 1 C45 C50 C a C40 C45 C a C40 C45 C a C a C a C a II-E 有盐 1 C a C a C a 桥梁耐久性论坛, 广州 43

44 4.5 冻融环境 > 耐久性指标对于重要工程和大型工程, 混凝土的抗冻耐久性指数 DF 应不低于表所示的数值使用年限 100 年 50 年 30 年环境条件高度中度盐或化学高度中度盐或化学腐高度中度饱水饱水腐蚀下冻融饱水饱水蚀下冻融饱水饱水盐或化学腐蚀下冻融严寒地区寒冷地区微冻地区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= E1/ E0 ; 如在达到 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%, 以此时的循环次数 N 计算 DF 值,DF = 0.6 N 300; 桥梁耐久性论坛, 广州 44 标准分享网免费下载

45 4.5 冻融环境 > 规范比较二类环境 : 使用年限 50 年, II-D,E 等级 0.60 CCES01(II-E),6% CCES01(II-D),6% Ratio (-) Water to Binder EuroCode (XF3,XF4),4% ACI (Severe),6% ACI(Moderate),4.5% ACI (Severe),6% ACI(Moderate), CCES01(II-D),6% EuroCode CCES01(II-E),6% 4.5% (XF3,XF4),4% Strength Class (MPa) 桥梁耐久性论坛, 广州 45

46 4.6 氯化物环境 > 一般规定耐久性设计目的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海洋氯化物环境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除冰盐氯化物环境降雪地区接触除冰盐 ( 雾 ) 的桥梁隧道停车库道路周围道路构筑物, 内陆地区接触含有氯盐的地下水土以及频繁接触含氯盐消毒剂的配筋混凝土结构的构件, 久性设计降雪地区新建的城市桥梁和停车库楼板, 应按除冰盐氯化物环境作用进行耐桥梁耐久性论坛, 广州 46 标准分享网免费下载

47 4.6 氯化物环境 > 劣化机理混凝土 H 2 O O 2 OH - OH - Cl - 钢筋阴极 e - 阳极 e - 阴极钢筋活化反应 Fe 2+ + Cl FeCl 2 阳极反应阴极反应 n+ Fe Fe + ne Fe n+ + noh O + 2H O+ 4e 4OH 2 2 Fe ( OH ) n 必要条件 Cl - O 2 H 2 O 桥梁耐久性论坛, 广州 47

48 4.6 氯化物环境 > 海洋氯离子作用等级 air + Cl - 1 : 淹没区域 3 : 飞沫区域盐雾 2 : 海浪区域 4 : 空气区域 4 Cl - 含盐空气 4 飞沫海浪 2 盐雾 3 air + Cl - 盐雾 air + Cl - Cl - Cl - 扩散海水 H 2 O + Cl - Cl 飞沫沉积 H 2 O 蒸发飞沫沉积 H 2 O + Cl - Cl - 沉积扩散桥梁耐久性论坛, 广州 48 标准分享网免费下载

49 4.6 氯化物环境 > 海洋氯离子作用等级表海洋氯化物环境的作用等级环境作用环境条件结构构件示例等级 III-C 水下区和土中区 : 桥墩, 基础周边永久浸没于海水或埋于土中 III-D 大气区 ( 轻度盐雾 ): 距平均水位 15m 高度以上的海上大气区 ; 桥梁上部结构构件 ; 靠海的陆上建筑外墙涨潮岸线以外 m 内的陆上室外环境及室外构件大气区 ( 重度盐雾 ): 桥梁上部结构构件 ; III-E 距平均水位上方 15m 高度以内的海上大气区 ; 离涨潮岸线 100m 以内低于海平面以上 15m 的陆上室外环境靠海的陆上建筑外墙及室外构件潮汐区和浪溅区, 非炎热地区桥墩, 码头 III-F 潮汐区和浪溅区, 炎热地区桥墩, 码头环境因素 : 氯离子浓度, 环境 ( 温 ) 湿度, 干湿交替桥梁耐久性论坛, 广州 49

50 4.6 氯化物环境 > 除冰盐作用等级表除冰盐等氯化物环境的作用等级环境作用等级 IV-C IV-D IV-E 环境条件结构构件示例受除冰盐盐雾轻度作用离开行车道 10m 以外接触盐雾的构件四周浸没于含氯化物水中接触较低浓度氯离子 1 水体, 有干湿交替受除冰盐水溶液轻度溅射作用地下水中构件处于水位变动区, 或部分暴露于大气部分在地下水土中的构件桥梁护墙, 立交桥桥墩接触较高浓度 1 氯离子水体, 有干海水游泳池壁 ; 处于水位变动区, 或部分暴露于湿交替大气部分在地下水土中的构件直接接触除冰盐溶液受除冰盐水溶液重度溅射或重度盐雾作用路面, 桥面板, 与含盐渗漏水接触的桥梁帽梁墩柱顶面桥梁护栏护墙, 立交桥桥墩 ; 车道两侧 10m 以内的构件接触高浓度氯离子 1 水体, 有干湿处于水位变动区, 或部分暴露于大气部分在地部分在地交替下水土中的构件桥梁耐久性论坛, 广州 50 标准分享网免费下载

51 4.6 氯化物环境 > 材料要求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附录 B 的规定桥梁耐久性论坛, 广州 51

52 4.6 氯化物环境 > 材料与保护层设计使用年限环境作用等级板墙等面形构件梁柱等条形构件 100 年 50 年 30 年最低强度等级最大水胶比 c 最低强度等级最大水胶比 c 最低强度等级最大水胶比 III-C,IV-C C C C III-D,IV-D III-E,IV-E III-F C45 C C C C C C C C C C C c C III-C,IV-C C C C III-D,IV-D III-E,IV-E III-F C C C50 C C C C45 C C C C C C 桥梁耐久性论坛, 广州 52 标准分享网免费下载

53 4.6 氯化物环境 > 耐久性指标对于氯化物环境中的重要混凝土工程, 作为混凝土耐久性质量氯离侵入性指标的控制标准, 宜在设计中提出混凝土的氯离子侵入性指标, 并满足表的要求表混凝土的氯离子侵入性指标设计使用年限 100 年 50 年作用等级 28d 龄期氯离子扩散系数 D RCM (10-12 m 2 /s) ) D E D E 桥梁耐久性论坛, 广州 53

54 4.6 氯化物环境 > 规范比较三四类环境 : 使用年限 50 年, E,F 等级 60 CCES01 Concre ete Cove er (mm) CCES01(III-F) CCES01(III-E,IV-E) EuroCode(XS3,XD3) (XS3XD3) ACI (No.6-18) (III-E,IV-E) CCES01 (III-E,IV-E) EuroCode (XS3,XD3) Strength Class (MPa) 桥梁耐久性论坛, 广州 54 标准分享网免费下载

55 4.7 化学腐蚀环境 > 一般规定耐久性设计目的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化学腐蚀环境范围化学腐蚀环境主要包括 : 地下水土中硫酸盐和酸类等物质, 干湿交替作用下硫酸盐结晶环境, 大气污染环境桥梁耐久性论坛, 广州 55

56 4.7 化学腐蚀环境 > 水土环境水土中的硫酸盐和酸类物质对混凝土构件的环境作用等级水可按表确定当表中多种化学物质共同作用时, 应取其中最高的作用等级作为设计的环境作用等级如其中有两种或多种化学物质的作用等级相同时, 应将设计的环境作用等级再提高一个等级, 以考虑可能加重的化学腐蚀后果作用因素作用等级表水土中的化学腐蚀环境的作用等级水中硫酸根土中硫酸根水中镁离离子浓度离子浓度 ( 水溶值 ) 子浓度 SO 2-4 (mg/l) SO 2-4 (mg/kg) (mg/l) 水中酸碱度 (ph 值 ) 水中侵蚀性二氧化碳浓度 (mg/l) V-C V-D V-E < 桥梁耐久性论坛, 广州 56 标准分享网免费下载

57 4.7 化学腐蚀环境 > 材料要求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, 应根据环境作用种类和等级按照本规范附录 B 的限定范围选择混凝土的原材料桥梁耐久性论坛, 广州 57

58 4.7 化学腐蚀环境 > 材料与保护层表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) 设计使用年限 100 年 50 年环境作用等级最低强度等级最大水胶比 c 最低强度等级最大水胶比 c 板墙等面形构件梁柱等条形构件 V-C C C C C V-D C C V-E C C V-C V-D V-E C45 C C40 C C C C C C55 C C50 C 桥梁耐久性论坛, 广州 58 标准分享网免费下载

59 4.7 化学腐蚀环境 > 规范比较五类环境 : 使用年限 50 年 ratio (-) Water to binder CCES01 CCES01(Dry) EN206-1 ACI,CSA Sulfate concentration in water (ppm) 桥梁耐久性论坛, 广州 59

60 4.8 后张法预应力 > 施力段 >> 防护措施 PS0 预应力钢丝材料混凝土管道内浆体 PS1 钢丝表面处理 PS2 预应力套管填充 PS3 预应力套管预应力管道预应力钢丝 PS4 PS5 混凝土保护层混凝土表面涂层桥梁耐久性论坛, 广州 60 标准分享网免费下载

61 4.8 后张法预应力 > 施力段 >> 防护策略表预应力筋的总体防护措施预应力体系环境分类与等级体内预应力体系体外预应力体系 I 大气环境 I-A,I-B PS0, PS2, PS4 PS0, PS2, PS3 I-C PS0, PS2, PS3, PS4 PS0, PS2a, PS3 II 冻融环境 II-C,II-D( II-D( 无盐 ) PS0, PS2, PS3, PS4 PS0, PS2a, PS3 II-D( 有盐 ),II-E PS0, PS2a, PS3, PS4 PS0, PS2a, PS3a III 海洋环境 III-C,III-D PS0, PS2a, PS3, PS4 PS0, PS2a, PS3a III-E PS0, PS2a, PS3, PS4, PS5 PS0, PS1, PS2a, PS3 III-F PS0, PS1, PS2a, PS3, PS4, PS5 PS0, PS1, PS2a, PS3a IV 除冰盐 IV-C,IV-D PS0, PS2a, PS3, PS4 PS0, PS2a, PS3a IV-E PS0, PS2a, PS3, PS4, PS5 PS0, PS1, PS2a, PS3 V 化学腐蚀 V-C,V-DV-D PS0, PS2a, PS3, PS4 PS0, PS2a, PS3a V-E PS0, PS2a, PS3, PS4, PS5 PS0, PS1, PS2a, PS 桥梁耐久性论坛, 广州 61

62 4.8 后张法预应力 > 锚固端 >> 防护措施 PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 锚具组件材料锚具表面处理锚头封罩内部填充锚头封罩锚固端封端层锚固端表面涂层桥梁耐久性论坛, 广州 62 标准分享网免费下载

63 4.8 后张法预应力 > 锚固端 >> 防护策略表预应力锚固端的总体防护措施锚固端类型环境类别与作用等级埋入式锚头暴露式锚头 I 大气环境 I-A,I-B PA0, PA4 PA0, PA2, PA3 I-C PA0, PA2, PA3, PA4 PA0, PA2a, PA3 II 冻融环境 II-C,II-D( 无盐 ) PA0, PA2, PA3, PA4 PA0, PA2a, PA3 II-D( 有盐 ),II-E PA0, PA2a, PA3, PA4 PA0, PA2a, PA3a III 海洋环境 III-C,III-D PA0, PA2a, PA3, PA4 PA0, PA2a, PA3a III-E PA0, PA2a, PA3, PA4, PA5 不宜使用 III-F PA0, PA1, PA2a, PA3, PA4, PA5 不宜使用 IV 除冰盐 IV-C,IV-DIV-D PA0, PA2a, PA3, PA4 PA0, PA2a, PA3a IV-E PA0, PA2a, PA3, PA4, PA5 不宜使用 V 化学腐蚀 V-C,V-D PA0, PA2a, PA3, PA4 PA0, PA2a, PA3a V-E PA0, PA2a, PA3, PA4, PA5 不宜使用桥梁耐久性论坛, 广州 63

64 4.9 附录 A > 耐久性极限状态 A.0.1 结构构件耐久性极限状态应按正常使用下的适用性极限状态考虑, 且不应损害到结构的承载能力和可修复性要求 A.0.2 混凝土结构构件的耐久性极限状态可分为以下三种 : (1) 钢筋开始发生锈蚀的极限状态 ; (2) 钢筋发生适量锈蚀的极限状态 ; (3) 混凝土表面发生轻微损伤的极限状态桥梁耐久性论坛, 广州 64 标准分享网免费下载

65 4.9 附录 A > 模型分析 ( 用于设计 ) 环境作用环境侵蚀因素量化根据概念设计确定使用年限结构材料劣化数学模型结合明确量化的耐久性极限状态材料组成指标 ( 水胶比, 扩散系数 ) 构造指标 ( 保护层, 裂缝 ) 桥梁耐久性论坛, 广州 65

66 4.9 附录 A > 模型分析 ( 用于验算预测 ) 环境作用环境侵蚀因素量化验算使用年限结构材料劣化数学模型使用年限结合明确量化的耐久性极限状态材料组成指标 ( 水胶比, 扩散系数 ) 构造指标 ( 保护层, 裂缝 ) 桥梁耐久性论坛, 广州 66 标准分享网免费下载

67 4.9 附录 A > 模型分析极限状态保证率 A.0.6 与耐久性极限状态相对应的结构设计使用年限应具有规定的保证率, 并应满足正常使用下适用性极限状态的可靠度要求根据适用性极限状态失效后果的严重程度, 保证率宜为 90%~95%, 相应的失效概率宜为 5%~ 10% 模型选择原则 A.0.7 混凝土结构耐久性定量设计的材料劣化数学模型, 其有效性应经过验证并应具有可靠的工程应用经验定量计算得出的保护层厚度和使用年限, 必须满足本规范第 A.0.6 条的保证率规定桥梁耐久性论坛, 广州 67

68 5. 结语桥梁耐久性论坛, 广州 68 标准分享网免费下载

69 5 结语 > 总体定位我国首部混凝土结构耐久性专用技术标准, 反映我国工程界整体的认识与认知水平我国首部兼顾混凝土材料与结构耐久性的技术标准, 首次明确了材料与结构工程师的设计责任我国首部系统使用指标化方法进行耐久性设计的技术标准, 通过耐久性指标来保证结构的设计使用年限桥梁耐久性论坛, 广州 69

70 5 结语... 混凝土结构耐久性设计规范管理组北京清华大学土木工程系 ( 邮编 :100084; jiegou@tsinghua.edu.cn) edu 桥梁耐久性论坛, 广州 70 标准分享网免费下载

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