DB33T_1128-2016_混凝土结构耐久性技术规程.pdf

DB 浙江省工程建设浙江省工程建设地方地方标准标准 DBDB3333- -T1128T1128- -20162016 混凝土结构耐久性技术规程混凝土结构耐久性技术规程 Technical Specifications for Durability of Technical Specifications for Durability of Concrete StructuresConcrete Structures 20201616- -1111- -1515 发布发布 20201717- -1 1- -1 1 实施实施 浙江省住房与城乡建设厅发布浙江省住房与城乡建设厅发布 I 前前 言言 本规程是根据浙江省住房与城乡建设厅“建设发［2007］139 号”文件要求， 由浙江大学会同有关单位共同编制而成。在编写过程中，编写组广泛调研了国内 外混凝土结构耐久性相关规范和耐久性设计、研究成果和工程实践经验。先后完 成了编写初稿、 征求意见稿和送审稿， 并以多种方式在全国范围内广泛征求意见， 经反复修改，最后审查定稿。 本规程的编写在明确浙江省典型区域环境特征的基础上， 遵循定量设计和评 估方法，涉及了混凝土结构寿命周期内耐久性设计、施工和使用全过程。规程共 分 14 章、6 个附录，章节主要内容为总则，术语和符号，基本规定，环境作 用等级与区划，耐久性极限状态，一般环境设计，氯化物环境设计，化学腐蚀环 境设计，耐久性构造设计，防腐附加措施，施工质量的耐久性要求，结构耐久性 检测与监测，结构耐久性评定，既有结构耐久性提升技术。 本规程由浙江省住房和城乡建设厅负责管理， 由浙江大学负责具体技术内容 的解释。为提高规范质量，请在使用本规范的过程中结合工程实践，积累经验与 资料，并将意见和建议寄交浙江大学结构工程研究所（地址浙江省杭州市西湖 区余杭塘路 866 号安中大楼 A605，邮编310058；E-mail hlwang） 。 本规程主编单位浙江大学结构工程研究所 浙江大学建筑设计研究院有限公司 本规程参编单位浙江省建筑科学设计研究院有限公司 杭州市建筑设计研究院 浙江省交通规划设计研究院 浙江省电力设计院 浙江工业大学工程设计集团有限公司 汉嘉设计集团股份有限公司 杭州铁路设计院有限责任公司 杭州市城市基础设施建设发展中心 浙江天海管桩有限公司 杜班建筑工程公司 浙江大学宁波理工学院 本规程主要起草人员 金伟良 王海龙 干 钢 杨学林 蔡颖天 马芹纲 汤永堂 赵羽习 童建国 单玉川 游劲秋 方鸿强 周兆弟 俞菊虎 陈 驹 段 安 夏 晋 许 晨 张大伟 吕清芳 武海荣 毛江鸿 本规程主要审查人员肖绪文 徐有邻 潘德强 牛荻涛 施祖元 叶军献 赵宏宇 李宏伟 II 目目 次次 1 总 则........................................................................................................................ 1 2 术语和符号................................................................................................................ 2 2.1 术语................................................................................................................... 2 2.2 符号................................................................................................................ 3 3 基本规定.................................................................................................................... 5 3.1 一般要求........................................................................................................ 5 3.2 材料要求........................................................................................................ 6 4 环境作用等级与区划.............................................................................................. 8 4.1 环境类别与作用等级...................................................................................... 8 4.2 环境作用等级区划.......................................................................................... 9 5 耐久性极限状态.................................................................................................... 10 5.1 一般规定........................................................................................................ 10 5.2 耐久性极限状态............................................................................................ 10 6 一般环境设计.......................................................................................................... 12 6.1 一般规定........................................................................................................ 12 6.2 环境作用等级分类........................................................................................ 12 6.3 材料与保护层厚度...................................................................................... 13 7 氯化物环境设计...................................................................................................... 15 7.1 一般规定...................................................................................................... 15 7.2 环境作用等级分类...................................................................................... 15 7.3 材料与保护层厚度........................................................................................ 17 8 化学腐蚀环境设计................................................................................................... 19 8.1 一般规定...................................................................................................... 19 8.2 环境作用等级分类...................................................................................... 19 8.3 材料与保护层厚度........................................................................................ 20 9 耐久性构造设计.................................................................................................... 22 9.1 一般规定........................................................................................................ 22 9.2 构造要求........................................................................................................ 22 10 防腐蚀附加措施.................................................................................................... 24 10.1 一般规定 ......................................................................................................... 24 10.2 涂层钢筋和耐蚀钢筋 ..................................................................................... 24 10.3 钢筋阻锈剂 ..................................................................................................... 24 10.4 混凝土表面涂层和防腐蚀面层 .................................................................... 25 10.5 电化学防护 ..................................................................................................... 25 11 施工质量的耐久性要求 ........................................................................................ 26 11.1 一般规定 ........................................................................................................ 26 11.2 施工要求 ........................................................................................................ 26 12.结构耐久性检测与监测......................................................................................... 28 12.1 一般规定 ......................................................................................................... 28 12.2 使用条件调查 ................................................................................................. 28 12.3 耐久性检测 ..................................................................................................... 29 12.4 耐久性监测 ..................................................................................................... 31 III 13.结构耐久性评定..................................................................................................... 33 13.1 一般规定...................................................................................................... 33 13.2 电位法与电流密度法钢筋锈蚀评定.......................................................... 33 13.3 氯离子含量评定.......................................................................................... 33 13.4 一般与氯盐环境下构件耐久性评定.......................................................... 34 13.5 结构耐久性评定.......................................................................................... 35 14 既有结构耐久性提升.......................................................................................... 36 14.1 一般规定 ..................................................................................................... 36 14.2 碳化后结构耐久性提升 ............................................................................. 36 14.3 氯盐侵蚀后结构耐久性提升 ..................................................................... 36 附录 A 基于环境作用等级区划的量化设计方法 .................................................. 38 附录 B 碳化深度、氯离子浓度计算模型 .............................................................. 44 附录 C 由混凝土锈胀裂缝宽度估算钢筋锈蚀深度 .............................................. 46 附录 D 多重环境时间相似评定方法 ...................................................................... 47 附录 E 电化学除氯与再碱化技术 .......................................................................... 49 附录 F 双向电渗技术 .............................................................................................. 51 本规范用词说明.......................................................................................................... 52 1 1 总总 则则 1.0.1 为规范混凝土结构耐久性设计、施工和运维， 规范既有混凝土结构耐久性 检测、评定和提升，保证混凝土结构耐久性要求，制订本规程。 1.0.2 本规程适用于浙江省范围内一般与腐蚀环境作用下工业与民用建筑和市 政基础设施工程混凝土结构耐久性设计、施工、运维，以及既有混凝土结构耐久 性检测、评定与提升。 1.0.3 本规程规定的耐久性基本要求， 是保证混凝土结构达到设计使用年限的最 低要求。 1.0.4 混凝土结构耐久性技术要求除执行本规程的规定外， 尚应符合国家和行业 现行有关标准的规定。 2 2 术语和符号术语和符号 2.1 术语术语 2.1.1 混凝土结构耐久性混凝土结构耐久性（（durability of concrete structure）） 在设计确定的环境作用和维修、使用条件下，混凝土结构构件在设计使用年 限内保持其安全性和适用性的能力。 条文说明条文说明 2.1.2 环境作用（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。 2.1.3 环境环境作用作用等级等级区划区划（（Durability Environmental Zonation）） 考虑环境对混凝土结构耐久性作用效应的区域差异性、 结构与材料个性差异 将环境作用等级划分为不同的环境单元。 2.1.4 结构使用年限结构使用年限 structural service life 结构各种性能均能满足使用要求的年限。 2.1.5 设计使用年限设计使用年限 design service life 在设计确定的环境作用和正常维修、使用条件下，作为结构耐久性设计依据 并具有一定保证率的使用年限。 2.1.6 混混凝土氯离子扩散系数凝土氯离子扩散系数 chloride diffusion coefficient 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， 用于评 价混凝土抵抗氯离子侵蚀的能力。 2.1.7 胶凝材料胶凝材料 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 物掺和料与混合料的总称。 2.1.8 水胶比水胶比 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。 2.1.9 防腐蚀附加措施防腐蚀附加措施 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 3 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。 2.1.10 多重防护策略多重防护策略 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。 2.1.11 既有混凝土结构既有混凝土结构 （（existing concrete structure）） 已经建成且已经投入使用的混凝土结构。 2.1.12 劣化劣化 deterioration 材料性能随时间的逐渐衰减。 2.1.13 退化退化 degradation 结构性能随时间的逐渐衰减。 2.1.14 混凝土碳化混凝土碳化 （（concrete carbonization）） 混凝土中水泥的水化物与环境中的二氧化碳作用生成碳酸钙或者其他物质 的现象。 2.1.15 提升提升 enhancement 通过各种措施使结构或材料性能有所提高。 2.1.16 电化学处理电化学处理 electrochemical anticorrosion 通过对钢筋混凝土结构施加电场，保障钢筋混凝土结构耐久性的防护技术。 2.1.17 双向电渗双向电渗 bidirectional electromigration 在外加电场作用下，有益阳离子向混凝土内部迁移，而有害阴离子向混凝土 外部迁移的过程。 2.2 符号符号 c 钢筋的混凝土保护层厚度； Ca 引气混凝土强度； D0t0时刻的氯离子有效扩散系数； erf－误差函数； Mcr引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度； 4 Ms混凝土表面氯离子浓度； ρ钢筋截面面积损失率 ； Ri未锈蚀钢筋的平均截面直径mm； Rf锈蚀钢筋的平均截面直径mm； ti结构建成至钢筋开始锈蚀的时间； tc钢筋开始锈蚀至保护层胀裂的时间； tc1钢筋开始锈蚀至混凝土表面锈胀裂缝宽度达到最大可接受的极限状态的时 间； tre 钢筋锈蚀损伤的剩余耐久年限； t0 结构建成至检测时确定 0 D的时间； W/B 混凝土的水胶比； Δ 混凝土保护层施工允许负偏差的绝对值. γd0结构耐久性重要系数 5 3 基本规定基本规定 3.1 一一般要求般要求 3.1.1 混凝土结构的耐久性设计应综合考虑结构的重要性、设计使用年限、结构 所处的环境类别及作用等级、构件的可检、可修和可换等要求。 3.1.2 设计文件应明确结构所处的环境类别及其作用等级。 3.1.3 混凝土结构耐久性设计应包括混凝土材料配合比与性能、 钢筋的混凝土保 护层厚度、混凝土裂缝控制等级、构造措施、施工养护与日常检测维修的原则要 求等方面的内容。 3.1.4 混凝土结构耐久性设计应考虑结构耐久性等级与结构耐久性重要系数，混 凝土结构的耐久性等级和结构耐久性重要系数按表 3.1.4 确定。 表表 3.1.4 结构耐久性等级与结构耐久性重要系数 γd0 结构耐久性等级 耐久性失效的影响 耐久性重要系数 一级 有很大影响，或不易修复、更换的重要结构 1.10 二级 有较大影响，或较易修复、更换的结构 1.05 三级 影响较小的结构 1.00 3.1.5 混凝土结构的设计使用年限应按建筑和构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） 等相关国家及行业标准的规定。 3.1.6 一般环境下的房屋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型式，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， 但应在设计文件中明确 规定。 3.1.7 结构构件的混凝土强度等级应同时满足耐久性和承载力的要求。 3.1.8 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 3.1.8 要求。 混凝土强度等级应根据 28d 或者设计规定龄期的立方体抗压强度， 按照现行国家 标准混凝土强度检验评定标准GB50107 确定。 表表 3.1.3.1.8 8 满足耐久性要求的混凝土最低强度等级满足耐久性要求的混凝土最低强度等级 环境类别与作用等级 设计使用年限 6 100 年 50 年 25 年 I-A C30 C25 C25 I-B C35 C30 C25 I-C C40 C35 C30 II-C Ca35, C45 Ca30, C45 Ca30, C40 II-D Ca40 Ca35 Ca35 II-E Ca45 Ca40 Ca40 III-C, IV-C, V-C, III-D, IV-D，V-D C45 C40 C40 III-E, IV-E，V-E C50 C45 C45 III-F C55 C50 C50 注 1 环境类别与作用等级划分见本规程 4.1 节 2 预应力混凝土构件的混凝土最低强度等级不应低于 C40； 3 如能加大钢筋的保护层厚度， 大截面受压构件的混凝土强度等级可以低于表中规定 的数值，但不应低于素混凝土最低强度等级。 4 桩基础的桩身混凝土最低强度等级 设计使用年限 100 年的可按表 50 年要求选用， 设计使用年限 50 年的可按表 25 年要求选用。 3.1.9 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；氯化物环境按本规程表 7.3.2 的 III-C 或 IV-C 环境作用等级确定；化学腐 蚀环境按本规程表 8.3.2 的规定确定。 3.2 材料要求材料要求 3.2.1 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。 3.2.2 单位体积混凝土的胶凝材料用量宜控制在表 3.2.2 规定的范围内。 表表 3.2.2 单位体积混凝土的胶凝材料用量单位体积混凝土的胶凝材料用量 最低 强度等级 最大 水胶比 最小用量 kg∕m3 最大用量 kg∕m3 C25 0.60 260 - C30 0.55 280 - C35 0.50 300 - C40 0.45 320 - C45 0.40 - 450 C50 0.36 - 500 ≥C55 0.33 - 550 7 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 当凝胶材料的矿物掺和料掺量大于 20时，最大水胶比不应大于 0.45。 3.2.3 结构耐久性等级为一级的工程，应针对具体的环境类别和作用等级提出混 凝土的耐久性量化指标。 3.2.4 混凝土细骨料中氯离子含量，对钢筋混凝土，按干砂的质量百分率计算不 得大于 0.06；对预应力混凝土，按干砂的质量百分率计算不得大于 0.02；且 不应在拌制过程中再引入氯离子等有害介质。 细骨料也可以选用符合国家标准的 机制砂和淡化海砂。 3.2.5 混凝土拌合用水应清洁， 未经处理的海水严禁用于钢筋混凝土结构和预应 力混凝土结构中混凝土的拌制和养护。 3.2.6 外加剂应根据使用目的和混凝土的性能要求适宜选择， 并通过试验及技术 经济比较确定用量。当混合使用不同外加剂时，应试验验证外加剂间的相容性和 外加剂与水泥的相容性。 3.2.7 砂、石集料应选用质地均匀坚固、粒形和级配良好、吸水率低、颗粒洁净 的砂石。应对不同料源的粗、细集料进行碱活性检验，不宜采用有碱活性反应的 集料。 3.2.8 同一结构中的钢筋宜使用同材质的钢筋，若采用不同材质钢筋时钢筋之间 应进行绝缘隔离。 3.2.9 直径为 6mm 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 25 年。 3.2.10 预应力筋的公称直径不得小于 5mm。冷加工钢筋不宜作为预应力筋使用。 3.2.11 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 耐久性要求需要经专门论证来确定。 8 4 环境作用等级与区划环境作用等级与区划 4.1 环境类别与作用等级环境类别与作用等级 4.1.1 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 4.1.1 确定。 表表 4.1.1 环境类别环境类别 环境类别 名称 腐蚀机理 I 一般环境 保护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 氯盐侵入引起钢筋锈蚀 IV 除冰盐等其他氯化物环境 氯盐侵入引起钢筋锈蚀 V 化学腐蚀环境 硫酸盐等化学物质对混凝土腐蚀 注注一般环境系指不存在冻融、氯化物和其他化学腐蚀物质影响的环境。 4.1.2 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 4.1.2 的规定。 表表 4.1.2 环境作用等级环境作用等级 环境作用等级 环境类别 A 轻微 B 轻度 C 中度 D 严重 E 非常严重 F 极端严重 一般环境 I-A I-B I-C - - - 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 - 4.1.3 当结构构件受到一般环境与氯化物环境共同作用时，应分别满足每种环境 类别单独作用下的耐久性要求。 4.1.4 在长期潮湿或接触水的环境条件下， 应考虑混凝土可能发生的碱-骨料反应、 钙矾石延迟反应和水对混凝土的溶蚀，在设计中采取相应措施。单位体积混凝土 中的含碱量应满足以下要求 1 对骨料无活性且处于相对湿度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。 7.3 材料与保护层厚度材料与保护层厚度 7.3.1 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规程第 3 章的规定。 7.3.2 氯化物环境中的混凝土结构构件， 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 7.3.2 的规定。 表表 7.3.2 氯化物环境氯化物环境中混凝土材料与钢筋的中混凝土材料与钢筋的保护层最小厚度保护层最小厚度c（mm）的基本要求的基本要求 设计使用年限 环境 作用等级 100 年 50 年 25 年 混凝土 强度等级 最大 水胶比 c 混凝土 强度等级 最大 水胶比 c 混凝土 强度等级 最大 水胶比 c 板、 墙等 面形 构件 III-C,IV-C C45 0.40 45 C40 0.42 40 C40 0.42 35 III-D,IV-D C45 ≥C50 0.40 0.36 55 50 C40 ≥C45 0.42 0.40 50 45 C40 ≥C45 0.42 0.40 45 40 III-E,IV-E C50 ≥C55 0.36 0.36 60 55 C45 ≥C50 0.40 0.36 55 50 C45 ≥C50 0.40 0.36 45 40 III-F C50 ≥C55 0.36 0.33 65 C50 ≥C55 0.36 0.36 60 55 C50 0.36 55 梁、 柱 等条 形构 件 III-C,IV-C C45 0.40 50 C40 0.42 45 C40 0.42 40 III-D,IV-D C45 ≥C50 0.40 0.36 60 55 C40 ≥C45 0.42 0.40 55 50 C40 ≥C45 0.42 0.40 50 40 III-E,IV-E C50 ≥C55 0.36 0.33 65 60 C45 ≥C50 0.40 0.36 60 55 C45 ≥C50 0.40 0.36 50 45 III-F C50 ≥C55 0.36 0.33 70 65 C50 ≥C55 0.36 0.36 65 60 C50 0.36 55 注 1 预制构件的保护层厚度可比表中规定减少 5mm； 2 当满足本规范表 7.3.2 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； 18 3 预应力钢筋的保护层厚度按照本规程 9.2.8 规定执行。 7.3.3 氯化物环境中应采用掺有矿物掺和料的混凝土。 氯化物环境下不宜使用抗 硫酸盐硅酸盐水泥。海洋氯化物环境作用等级为 III-E 和 III-F 的配筋混凝土，宜 采用大掺量矿物掺和料混凝土。 7.3.4 对大截面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受压构 件顶面，宜加大钢筋的混凝土保护层厚度。 7.3.5 在特殊情况下， 对处于氯化物环境作用等级为 E、 F 中的配筋混凝土构件， 应采取可靠的防腐蚀附加措施，其混凝土保护层最小厚度可适当低于本规范表 7.3.2 中的规定。 7.3.6 对于氯化物环境中的重要配筋混凝土结构工程， 应明确混凝土的氯离子扩 散系数，氯离子扩散系数应满足表 7.3.6 的要求。 表表 7.3.6 混凝土的氯离子混凝土的氯离子扩散系数扩散系数 设计使用年限 100 年 50 年 作用等级 D E D E 28d 龄期氯离子扩散系数 DRCM（10-12 m2/s）  7  4  10  6 注1 表中的混凝土氯离子扩散系数与本规范表 7.3.1 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 7.3.1 的规定，可