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《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476-2008

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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,确保工程的合理使用寿命要求,制定本规范。
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1.0.2 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,不适用于轻骨料混凝土及其他特种混凝土结构。
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1.0.3 本规范规定的耐久性设计要求,应为结构达到设计使用年限并具有必要保证率的最低要求。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。
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1.0.4 混凝土结构的耐久性设计,除执行本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定.
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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的作用。

2.1.2 劣化 degradation

材料性能随时间的逐渐衰减。

2.1.3 劣化模型 degradation model

描述材料性能劣化过程的数学表达式。

2.1.4 结构耐久性 structure durability

在设计确定的环境作用和维修、使用条件下,结构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 结构使用年限 structure service life

结构各种性能均能满足使用要求的年限。

2.1.6 氯离子在混凝土中的扩散系数 chloridediffusioncoef-ficient of concrete

描述混凝土孔隙水中氯离子从高浓度区向低浓度区扩散过程的参数。

2.1.7 混凝土抗冻耐久性指数 DF (durability factor)

混凝土经规定次数快速冻融循环试验后,用标准试验方法测定的动弹性模量与初始动弹性模量的比值。

2.1.8 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、稳定球形微气泡的工艺措施。

2.1.9 含气量 concrete air contem

混凝土中气泡体积与混凝土总体积的比值。对于采用引气工艺的混凝土,气泡体积包括掺入引气剂后形成的气泡体积和混凝土拌合过程中挟带的空气体积。

2.1.10 气泡间隔系数 air bubble spacing

硬化混凝土或水泥浆体中相邻气泡边缘之间的平均距离。

2.1.11 维修 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。 

2.1.12 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。

2.1.13 大修 major repair

需在一定期限内停止结构的正常使用,或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。

2.1.14 可修复性 restorability

受到损伤的结构成构件具有能够经济合理地被修复的能力。

2.1.15 胶凝材料 cementitious material,or binder

混凝土原材料中具有胶结作用的硅酸盐水泥和粉煤灰、硅灰、磨细矿渣等矿物掺合料与混合料的总称。

2.1.16 水胶比 water to binder ratio

混凝土拌合物中用水量与胶凝材料总量的重量比。

2.1.17 大掺量矿物掺合料混凝 concrete with high-volume supplementary cementitious materials

胶凝材料中含有较大比例的粉煤灰、硅灰,磨细矿渣等矿物掺合料和混合料,需要采取较低的水胶比和特殊施工措施的混凝土。
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2.1.18 钢筋的混凝土保护层 concrete cover to reinforcement

从混凝土表面到钢筋 (包括纵向钢筋、箍筋和分布钢筋) 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。

2.1.19 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取的补充措施,包括混凝土表面涂层、防腐蚀面层,环氧涂层钢筋,钢筋阻锈剂和阴极保护等。

2.1.20 多重防护策略 multiple protective strategy

为确保混凝土结构和构件的使用年限而同时采取多种防腐蚀附加措施的方法。

2.1.21 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规范统称为配筋混凝土结构。
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2.2 符号

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及作用等级进行设计。

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。
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3.1.2 混凝土结构的耐久性设计应包括下列内容:

1 结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级;

2 有利于减轻环境作用的结构形式、布置和构造;

3 混凝土结构材料的耐久性质量要求;

4 钢筋的混凝土保护层厚度;

5 混凝土裂缝控制要求;

6 防水、排水等构造措施;

7 严重环境作用下合理采取防腐蚀附加措施或多重防护策略;

8 耐久性所需的施工养护制度与保护层厚度的施工质量验收要求;

9 结构使用阶段的维护,修理与检测要求。
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3.2 环境类别与作用等级

3.2.1结构所处环境按其对钢筋和混凝土材料的腐蚀机理可分为5类,并应按表3.2.1确定。    
    

注:一般环境系指无冻融,氯化物和其他化学腐蚀物质作用。
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3.2.2 环境对配筋混凝土结构的作用程度应采用环境作用等级表达,并应符合表3.2.2的规定。


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3.2.3 当结构构件受到多种环境类别共同作用时,应分别满足每种环境类别单独作用下的耐久性要求。
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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、钙矾石延迟反应和软水对混凝土的溶蚀,在设计中采取相应的措施。对混凝土含碱量的限制应根据附录B确定。
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3.2.5 混凝土结构的耐久性设计尚应考虑高速流水,风沙以及车轮行驶对混凝土表面的冲刷,磨损作用等实际使用条件对耐久性的影响。
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3.3 设计使用年限

3.3.1 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,不应低于现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的规定;对于城市桥梁等市政工程结构应按照表3.3.1的规定确定。
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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。

严重环境作用下的桥梁、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。
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3.4 材料要求

3.4.1 混凝土材料应根据结构所处的环境类别,作用等级和结构设计使用年限,按同时满足混凝土最低强度等级、最大水胶比和混凝土原材料组成的要求确定。
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3.4.2 对重要工程或大型工程,应针对具体的环境类别和作用等级,分别提出抗冻耐久性指数、氯离子在混凝土中的扩散系数等具体量化耐久性指标。
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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。
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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。

 注:1 预应力混凝土构件的混凝土最低强度等级不应低于  ;

2 如能加大钢筋的保护层厚度.大截面受压墩.柱的混凝土强度等级可以低于表中规定的数值,但不应低于3.4.5条规定的素混凝土最低强度等级。
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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应根据本规范表5.3.2、表7.3.2的规定确定;氯化物环境可按本规范表6.3.2的Ⅲ-C或N-C环境作用等级确定。
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3.4.6 直径为6mm的细直径热轧钢筋作为受力主筋,应只限在一般环境(I类)中使用,且当环境作用等组为轻微(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。

3.4.7 冷加工钢筋不宜作为预应力筋使用,也不宜作为按塑性设计构件的受力主筋。

公称直径不大于6mm的冷加工钢筋应只在I-A、I-B等级的环境作用中作为受力钢筋使用,且构件的设计使用年限不得超过50年。
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3.4.8 预应力筋的公称直径不得小于5mm。
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3.4.9 同一构件中的受力钢筋,宜使用同材质的钢筋。
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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.
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3.5.2 具有连续密封套管的后张预应力钢筋,其混凝土保护层厚度可与普通钢筋相同且不应小于孔道直径的1/2:否则应比普通钢筋增加10mm。

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可与普通钢筋相同,否则应比替通钢筋增加10mm。

直径大于16mm的热轧预力钢筋保护层厚度可与普通钢筋相同。
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3.5. 3 工厂预制的混凝土构件.其普通钢筋和预应力钢筋的混凝土保护层厚度可比现浇构件减少5mm.
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3.5. 4 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。

注:1 括号中的宽度适用于采用钢丝或钢胶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 D62计算裂缝宽度。

3 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;
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3.5.5 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,并应采取以下构造措施:

1 受雨淋或可能积水的露天混凝土构件顶面,宜做成斜面,并应考虑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侧边下沿,应做滴水槽、鹰嘴或采取其他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,且不得将水直接排向下部混凝土构件的表面;

4 在混凝土结构构件与上覆的屏天面层之间,应设置可靠的防水层。

3.5.6 当环境作用等级为D、E、F级时,应减少混凝土结构构件表面的暴露面积,并应避免表面的凹凸变化,构件的棱角宜做成圆角。
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3.5.7 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,否则应采取有效的防护措施。
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3.5.8 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,表面应采用可靠的防腐措施;后张法预应力体系应采取多重防护措施。
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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作用等级,混凝土耐久性所需的施工养护应符合表3.6.1的规定。

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 大掺量矿物掺合料混凝士在Ⅰ-A环境中用于永久浸没于水中的构件。
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3.6.2 处于Ⅰ-A、Ⅰ-B环境下的混凝土结构构件,其保护层厚度的施工质量验收要求按照现行国家标准《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的混疑土结构构件,应按下列要求进行保护层厚度的施工质量验收:

1 对选定的每一配筋构件,选择有代表性的最外侧钢筋8~16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 对同一构件所有的测点,如有95%或以上的实测保护层厚度  满足以下要求,则认为合格:

式中c——保护层设计厚度,

 ——保护层施工允许负偏差的绝对值,对粱柱等条形构件取10mm,板墙等面形构件取5mm。

3 当不能满足第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,如仍不能满足第2款的要求,则判定为不合格,并要求采取相应的补救措施。
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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,应控制在正常大气作用下混凝土碳化引起的内部钢筋锈蚀。
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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应符合本规范第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规范第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根据具体情况按表4.2.1确定。
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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等级宜按干湿交替环境确定。
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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。
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4.3.2 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规范表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规范表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。

 

 

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 年平均气温大于20℃且年平均湿度大于75%的环境,除Ⅰ-A环境中的板,墙构件外,混凝土最低强度等级应比表中规定提高一级,或将保护层最小厚度增大5mm;

3 直接接触土体浇筑的构件,其混凝土保护层厚度不应小于70mm;有混凝土垫层时,可按上表确定;

4 处于流动水中或同时受水中泥沙冲刷的构件,其保护层厚度宜增加10~20mm;

5 预制构件的保护层厚度可比表中规定减少5mm;

6 当胶凝材料中粉煤灰和矿渣等掺量小于20%时,表中水胶比低于0.45的,可适当增加;

7 预应力钢筋的保护层厚度按照本规范第3.5.2条的规定执行。
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4.3.3 在Ⅰ-A、Ⅰ-B环境中的室内混凝土结构构件,如考虑建筑饰面对于钢筋防锈的有利作用,则其混凝土保护层最小厚度可比本规范表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,如考虑防水饰面的保护作用,则其混凝土保护层最小厚度可比本规范表4.3.1规定适当减小,但不应低于Ⅰ-B环境的要求。
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4.3.4 采用直径6mm的细直径热轧钢筋或冷加工钢筋作为构件的主要受力钢筋时,应在本规范表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。


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。
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5.1.2 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2.5℃的地区,混凝土结构可不考虑冻融环境作用。
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5.1.3 冻融环境下混凝土结构的构造要求应符合本规范第3.5节的规定。对冻融环境中混凝土结构的薄壁构件,还宜增加构件厚度或采取有效的防冻措施。
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5.1.4 冻融环境下混凝土结构的施工质量控制应按照本规范第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/  。
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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。 

注:1 冻融环境按当地最冷月平均气温划分微冻地区、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 中度饱水指冰冻前偶受水或受潮,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,除冰盐或其他盐类;
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5.2.2 位于冰冻线以上土中的混凝土结构构件,其环境作用等级可根据当地实际情况和经验适当降低。
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5.2.3可能偶然遭受冻害的饱水混凝土结构构件,其环境作用等级可按本规范表5.2.1的规定降低一级。
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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,并宜增加表面防护措施。
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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。
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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。

注:1 如采取表面防水处理的附加措施,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规范第3.5.2条的规定执行。
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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。

 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横量 与其初始值的比值, ;如在达到300次循环之前 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=0.5×N/300;

2 对于厚度小于150mm的薄壁混凝土构件,其DF值宜增加5%。
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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。
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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。
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6.1.3 降雪地区接触除冰盐(雾)的桥梁,隧道,停车库、道路周围构筑物等配筋混凝土结构的构件,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,应按除冰盐等其他氯化物环境进行耐久性设计,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久性设计。
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6.1.4 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。
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6.1.5 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。
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6.1.6 氯化物环境中,用于稳定周围岩土的混凝土初期支护,如作为永久性混凝土结构的一部分,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。

6.1.7 氯化物环境中配筋混凝土桥梁结构的构造要求除应符合本规范第3.5节的规定外,尚应符合下列规定:

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件表面;

3 桥面排水管道应采用非钢质管道,排水口应远离混凝土构件表面,并应与墩柱基础保持—定距离;

4 桥面铺装与混凝土桥面板之间应设置可靠的防水层;

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。

6.1.8 氯化物环境中混凝土结构施工质量控制应按照本规范第3.6节的规定执行。


6.2 环境作用等级

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。

 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,按国家现行标准《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 海水激流中构件的作用等级宜提高一级;

3 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;

4 炎热地区指年平均温度高于20℃的地区;

5 内陆盐潮中氯化物的环境作用等级可比照上表规定确定。
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6.2.2 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。
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6.2.3 江河入海口附近水域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表6.2.1的规定。
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6.2.4 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6.2.4确定。

 

注:1 水中氯离子浓度(mg/L)的高低划分为:较低100~500;较高500~5000;高>5000;土中氯离子浓度(mg/kg)的高低划分为:较低150~750;较高750~7500;高>7500;

2 除冰盐环境的作用等极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。
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6.2.5 在确定氯化物环境对配筋混凝土结构构件的作用等级时,不应考虑混凝土表面普通防水层对氯化物的阻隔作用。
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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合料的混凝土。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。
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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。

注:1 可能出现海水冰冻环境与除冰盐环境时,宜采用引气混凝土;当采用引气混凝土时,表中混凝土强度等级可降低一个等级,相应的最大水胶比可提高0.05,但引气混凝土的强度等级和最大水胶比仍应满足本规范表5.3.2的规定。

2 处于流动海水中或同时受水中泥沙冲刷腐蚀的混凝土构件,其钢筋的混凝土保护层厚度应增加10~20mm;

3 预制构件的保护层厚度可比表中规定减少5mm;

4 当满足本规范表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;

5 预应力钢筋的保护层厚度按照本规范第3.5.2条的规定执行。
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6.3.3 海洋氯化物环境作用等级为Ⅲ—E和Ⅲ—P的配筋混凝土,宜采用大掺量矿物掺合料混凝土,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。
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6.3.4 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。对于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。
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6.3.5 在特殊情况下,对处于氯化物环境作用等级为E、F中应提出混凝土构件,当采取可靠的防腐蚀附加措施并经过专门论证后.其混凝土保护层最小厚度可适当低于本规范表6.3.2中的规定。

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;

注:1 表中的混凝土抗氯离子侵入性指标与本规范表6.3.2中规定的混凝土保护层厚度相对应,如实际采用的保护层厚度高于表6.3.2的规定,可对本表中数据作适当调整。

2 表中的  值适用于较大或大掺量矿物掺合料混凝土,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。
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6.3.7 氯化物环境中配筋混凝土构件的纵向受力钢筋直径应不少于16mm。


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。
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7.1.2 化学腐蚀环境下混凝土结构的构造要求应符合本规范第3.5节的规定。

7.1.3 严重化学腐蚀环境下的混凝土结构构件,应结合当地环境和对既有建筑物的调查,必要时可在混凝土表面施加环氧树脂涂层、设置水溶性树脂砂浆抹面层或铺设其他防腐蚀面层,也可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。

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的酸性水中时,应在混凝土表面采取专门的防腐蚀附加措施。

7.1.4 化学腐蚀环境下混凝土结构的施工质量控制应按照本规范第3.6节的规定执行。


7.2 环境作用等级

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。当有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。
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7.2.2 部分接触含硫酸盐的水、土且部分暴露于大气中的混凝土结构构件,可按本规范表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7.2.2确定。

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,可按表中的作用等级降低—级,但不得低于V-C级;对于干旱,高寒地区的环境条件可按本规范第7.2.2条确定;

2 当混凝土结构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 对含有较高浓度氯盐的地下水、土,可不单独考虑硫酸盐的作用;

4 高水压条件下,应提高相应的环境作用等圾;

5 表中硫酸根等含量的测定方法应符合本规范附录D的规定。

 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。
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7.2.3 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。

7.2.4 大气污染环境对混凝土结构的作用等级可按表7.2.4确定。
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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。
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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照本规范附录B确定。
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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。

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照本规范第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规范表7.3.2的规定降低一级或两级。


8后张预应力混凝土结构

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。
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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。
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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本规范表8.2.1的规定选用。

注:1 预应力筋钢材质量需要符合现行国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223、《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224与现行行业标准《预应力钢丝及钢绞线用热轧盘条》YB/T 146的技术规定;

2 金属套管仅可用于体内预应力体系,并应符合本规范第8.4.1条的规定。
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8.2.2 不同环境作用等级下,预应力筋的多重防护措施可根据具体情况按表8.2.2的规定选用。
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8.3 锚固端的防护

8.3.1 预应力锚固端的耐久性应通过锚头组件材料、锚头封罩、封罩填充、锚固区封填和混凝土表面处理等环节提供保证。锚固端的防护工艺和措施应按本规范表8.3.1的规定选用。

注:1 锚具组件材料需要符合国家现行标准《预应力筋用锚具。夹具和连接器》GB/T 14370、《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ 85的技术规定;

2 锚固端封端层的细石混凝土材料应满足本规范第8.4.4条要求。
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8.3.2 不同环境作用等级下,预应力锚固端的多重防护措施可根据具体情况按表8.3.2的规定选用。
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8.4 构造与施工质量的附加要求

8.4.1 当环境作用等级为D、E、F时,后张预应力体系中的管道应采用高密度聚乙烯套管或架丙烯塑料套管;分节段施工的预应力桥梁结构,节段间的体内预应力套管不应使用金属套管。

8.4.2 高密度聚乙烯和聚丙烯预应力套管应能承受不小于1N/  的内压力。采用体内预应力体系时,套管的厚度不应小于2mm;采用体外预应力体系时,套管的厚度不应小于4mm。
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8.4.3 用水泥基浆体填充后张预应力管道时,应控制浆体的流动度、泌水率、体积稳定性和强度等指标。

在冰冻环境中灌浆,灌入的浆料必须在10~15℃环境温度中至少保存24h。
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8.4.4 后张预应力体系的锚固端应采用无收缩高性能细石混凝土封锚,其水胶比不得大于本体混凝土的水胶比,且不应大于0.4;保护层厚度不应小于50mm,且在氯化物环境中不应小于80mm。
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8.4.5 位于桥梁梁端的后张预应力锚固端,应设置专门的排水沟和滴水沿;现浇节段间的锚固端应在梁体顶板表面涂刷防水层;预制节段间的锚固端除应在粱体上表面涂刷防水涂层外,尚应在预制节段间涂刷或填充环氧树脂。


 附录A 混凝土结构设计的耐久性极限状态

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。
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A.0.3 钢筋开始发生锈蚀的极限状态应为混凝土碳化发展到钢筋表面,或氯离子侵入混凝土内部并在钢筋表面积累的浓度达到临界浓度。

对锈蚀敏感的预应力钢筋、冷加工钢筋或直径不大于6mm的普通热轧钢筋作为受力主筋时,应以钢筋开始发生锈蚀状态作为极限状态。
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A.0.4 钢筋发生适量锈蚀的极限状态应为钢筋锈蚀发展导致混凝土构件表面开始出现顺筋裂缝,或钢筋截面的径向锈蚀深度达到0.1mm。

普通热轧钢筋(直径小于或等于6mm的细钢筋除外)可按发生适量锈蚀状态作为极限状态。
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A.0.5 混凝土表面发生轻微损伤的极限状态应为不影响结构外观、不明显损害构件的承载力和表层混凝土对钢筋的保护。
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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%。
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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。
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A.0.8 采用定量方法计算环境氯离子侵入混凝土内部的过程,可采用Fick第二定律的经验扩散模型。模型所选用的混凝土表面氯离子浓度、氯离子扩散系数、钢筋锈蚀的临界氯离子浓度等参数的取值应有可靠的依据。其中,表面氯离子浓度和扩散系数应为其表观值,氯离子扩散系数、钢筋锈蚀的临界浓度等参数还应考虑混凝土材料的组成特性、混凝土构件使用环境的温、湿度等因素的影响。
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 附录B 混凝土原材料的选用

B.1 混凝土胶凝材料

B.1.1 单位体积混凝土的胶凝材料用量宜控制在表B.1.1规定的范围内。

注:1 表中数据适用于最大骨料粒径为20mm的情况,骨料粒径较大时宜适当降低胶凝材料用量,骨料粒径较小时可适当增加;

2 引气混凝土的胶凝材料用量与非引气混凝土要求相同;

3 对于强度等级达到C60的泵送混凝土,胶凝材料最大用量可增大至530kg/。
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B.1.2 配筋混凝土的胶凝材料中,矿物掺合料用量占胶凝材料总量的比值应根据环境类别与作用等级、混凝土水胶比、钢筋的混凝土保护层厚度以及混凝土施工养护期限等因素综合确定,并应符合下列规定。

1 长期处于室内干燥Ⅰ-A环境中的混凝土结构构件,当其钢筋(包括最外侧的箍筋、分布钢筋)的混凝土保护层≤20mm时,水胶比>0.55时,不应使用矿物掺和料或粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥,长期湿润Ⅰ—A环境中的混凝土结构构件,可采用矿物掺合料,且厚度较大的构件宜采用大掺量矿物掺合料混凝土。

2 Ⅰ-B、Ⅰ-C环境和Ⅱ-C、Ⅱ-D,Ⅱ-E环境中的混凝土结构构件,可使用少量矿物掺合料,并可随水胶比的降低适当增加矿物掺合料用量。当混凝土的水胶比W/B≥0.4时,不应使用大掺量矿物掺合料混凝土。 

3 氯化物环境和化学腐蚀环境中的混凝土结构构件,应采用较大掺量矿物掺合料混凝土,Ⅲ-D、Ⅳ-D、Ⅲ-E、Ⅳ-E、Ⅲ-F环境中的混凝土结构构件,应采用水胶比W/B≤0.4的大掺量矿物掺合料混凝土,且宜在矿物掺合料中再加入胶凝材料总重的3%~5%的硅灰。
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B.1.3 用作矿物掺合料的粉煤灰应选用游离氧化钙含量不大于10%的低钙灰。

B.1.4 冻融环境下用于引气混凝土的粉煤灰掺合料,其含碳量不宜大于1. 5%。

B.1.5 氯化物环境下不宜使用抗硫酸盐硅酸盐水泥。

B.1.6 硫酸盐化学腐蚀环境中,当环境作用为V-C和V-D级时,水泥中的铝酸三钙含量应分别低于8%和5%,当使用大掺量矿物掺合料时,水泥中的铝酸三钙含量可分别不大于10%和8%;当环境作用为V-E级时,水泥中的铝酸三钙含量应低于5%;并应同时掺加矿物掺合料。

硫酸盐环境中使用抗硫酸盐水泥或高抗硫酸盐水泥时,宜掺加矿物掺合料。当环境作用等级超过V-E级时,应根据当地的大气环境和地下水变动条件,进行专门实验研究和论证后确定水泥的种类和掺合料用量,且不应使用高钙粉煤灰。

硫酸盐环境中的水泥和矿物掺合料中,不得加入石灰石粉。

B.1.7 对可能发生碱骨料反应的混凝土,宜采用大掺量矿物掺合料;单掺磨细矿渣的用量占胶凝材料总重  ≥50%,单掺粉煤灰  ≥40%,单掺火山灰质材料不小于30%,并应降低水泥和矿物掺合料中的含碱量和粉煤灰中的游离氧化钙含量。


B.2 混凝土中氯离子、三氧化硫和碱含量

B.2.1 配筋混凝土中氯离子的最大含量(用单位体积混凝土中氯离子与胶凝材料的重量比表示)不应超过表B.2.1的规定。

注;对重要桥梁等基础设施,各种环境下氯离于含量均不应超过0.08%。
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B.2.2 不得使用含有氯化物的防冻剂和其他外加剂。

B.2.3 单位体积混凝土中三氧化硫的最大含量不应超过胶凝材料总量的4%。

B.2.4 单位体积混凝土中的含碱量(水溶碱,等效  当量)应满足以下要求:

1 对骨料无活性且处于干燥环境条件下的混凝土构件,含碱量不应超过3.5  ;当设计使用年限为100年时,混凝土的含碱量不应超过3 。

2 对骨料无活性但处于潮湿环境(相对湿度≥75%)条件下的混凝土结构构件,含碱量不超过3  。

3 对骨料有活性且处于潮湿环境(相对湿度≥75%)条件下的混凝土结构构件,应严格控制混凝土含碱量并掺加矿物掺合料。
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B.3 混凝土骨料

B.3.1 配筋混凝土中的骨料最大粒径应满足表B.3.1的规定。

B.3.2 混凝土骨料应满足骨料级配和粒形的要求,并应采用单粒级石子两级配或三级配投料。

B.3.3 混凝土用砂在开采、运输、堆放和使用过程中,应采取防止遭受海水污染或混用海砂的措施。


 附录C 引气混凝土的含气量与气泡间隔系数

C.0.1 引气混凝土含气量与气泡间隔系数应符合表C.0.1的规定。

注:1 含气量从运至施工现场的新拌混凝土中取样用含气量测定仪(气压法)测定,允许绝对误差为±1.0%,测定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;

2 气泡间隔系数为从硬化混凝土中取样(芯)测得的数值.用直线导线法测定,根据抛光混凝土截面上气泡面积推算三维气泡平均间隔,推算方法可按国家现行标准《水工混凝土试验规程》DL/T 5150 的规定执行;

3 表中含气量:C50混凝土可降低0.5%,C60混凝土可降低1%.但不应低于3.5%。


 附录D 混凝土耐久性参数与腐蚀性离子测定方法

D.0.1 混凝土抗冻耐久性指数DF和氯离子扩散系数  的测定方法应符合表D.0.1的规定。

D.0.2 混凝土及其原材料中氯离子含量的测定方法应符合表D.0.2的规定。

D.0.3 混凝土及水、土中硫酸根离子含量的测定方法应符合表D.0.3的规定。



 本规范用词说明

1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:

1)表示很严格,非这样做不可的:

正面词采用“必须”;

反面词采用“严禁”。

2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:

正面词采用“应”,

反面词采用“不应”或“不得”。

3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:

正面词采用“宜”,

反面词采用“不宜”。

表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2 条文中必须按指定的标准、规范或其他有关规定执行的写法为“应按……执行”或“应符合……要求(或规定)”。


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