混凝土结构耐久评定标准.doc

混凝土结构耐久性评定标准混凝土结构耐久性评定标准 送审稿 标准编制组 2005 11 1 目目 录录 1 总 则 2 2 术语 符号 3 2 1 术 语 3 2 2 符 号 3 3 耐久性评定准则和基本程序 6 4 使用条件调查与耐久性检测 8 4 1 使用条件调查 8 4 2 结构耐久性检测 8 5 钢筋锈蚀与冻融损伤混凝土耐久性评定 10 5 1 一般规定 10 5 2 大气环境下钢筋锈蚀的耐久性评定 10 5 3 氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀的耐久性评定 14 5 4 混凝土冻融损伤耐久性评定 19 6 碱 集料反应与杂散电流腐蚀评定 21 6 1 碱 集料反应评定 21 6 2 杂散电流腐蚀评定 22 7 构件 构件项和结构耐久性评定 23 附录 A 由锈胀裂缝宽度估算钢筋锈蚀深度 24 附录 B 碳化系数计算 25 附录 C 碳化 中性化 引起的钢筋锈蚀验算 26 附录 D 锈蚀后钢筋混凝土受弯构件变形验算 28 附录 E 锈蚀后钢筋混凝土构件承载力验算 29 附录 F 误差函数表 31 条文说明 35 2 1 总总 则则 1 0 1 为评定已有混凝土结构的耐久性 保证结构在目标使用年限内的安全和正常使用 特制订本 标准 1 0 2 本标准适用于现有房屋 桥梁及一般构筑物的混凝土结构耐久性评定 不适用于高性能混凝 土 轻骨料混凝土及其它特种混凝土结构 1 0 3 本标准仅考虑环境作用对混凝土结构耐久性的影响 包括中性化 碳化 氯腐蚀引起的钢筋 锈蚀 冻融损伤等 本标准不包括疲劳荷载 火灾等对混凝土结构耐久性影响的评定 1 0 4 本标准可与 工业建筑可靠性鉴定标准 民用建筑可靠性鉴定标准 配合使用 也可单独 应用本标准进行混凝土结构耐久性评定 1 0 5 混凝土结构耐久性评定应委托专业技术机构进行 3 2 术语 符号术语 符号 2 1 术术 语语 2 1 1 耐久性损伤 durability damage 由化学 物理等因素作用造成结构功能随时间退化的累积损伤 2 1 2 耐久年限 life of durability 结构在限定的使用条件和正常维护条件下 无需采取修复措施 保持其预定功能的时间 2 1 3 剩余耐久年限 remainder life of durabitity 结构使用若干年后 在限定的使用条件和正常维护条件下 无需采取修复措施 继续保持其预 定功能的时间 2 1 4 目标使用年限 expectation service life 根据结构的使用要求和结构当前技术状况确定的期望继续使用的时间 2 1 5 维修 maintance 为维持结构或其构件性能而采取的各种技术和管理活动 包括维护和修理 2 1 6 修复 restore 为恢复已明显退化结构的原有性能而进行的工作 2 1 7 耐久性失效 durability failure 结构或其构件由耐久性损伤造成某项性能丧失而不能满足使用要求 2 1 8 耐久性状态 durability state 结构受各种因素影响产生的耐久性损伤状况 2 1 9 耐久性极限状态 durability ultimate state 结构或其构件由耐久性损伤造成某项性能丧失而不能满足使用要求的临界状态 2 1 10 裕度比 ratio of abundance 指标评定值与效应值之比 2 2 符符 号号 混凝土强度标准值或评定值 cuk f 混凝土轴心抗压强度设计值 c f 达到目标使用年限时有冻融损伤的混凝土轴心抗压强度 cf f 钢筋锈蚀前和锈蚀后的强度设计值 y f yc f 矩形截面宽度 T 型 I 型截面的腹板宽度 b 截面高度及截面有效高度 h 0 h 混凝土截面的等效宽度和高度 e b e h 混凝土保护层厚度 c 钢筋直径 d 4 腐蚀电流密度 i 碳化系数 混凝土表面的氯离子聚集常数 k 中性化引起的钢筋锈蚀局部环境影响系数 m 氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀局部环境影响系数 cl m 配筋指标 0 q 目标使用年限 e t 结构建成至钢筋开始锈蚀所需时间 i t 结构建成至保护层锈胀开裂所需时间 cr t 结构建成至保护层锈胀开裂所需时间 d t 结构建成至检测时已使用时间 0 t 结构剩余耐久年限 re t 碳化残量 0 x 实测碳化深度 c x 锈胀裂缝宽度 w 氯离子扩散系数的时间依赖系数 承载力计算时锈蚀钢筋的参与工作系数 c 锈蚀后受拉钢筋强度利用系数 s 保护层损伤系数 cc 粘结力退化引起的锈蚀梁刚度折减系数 r 结构或构件重要性系数 0 钢筋锈蚀深度 混凝土保护层锈胀开裂时的临界钢筋锈蚀深度 cr 性能严重退化时的钢筋锈蚀深度 u 钢筋锈蚀截面损失率 s 保护层锈胀开裂前中性化引起的钢筋锈蚀速度 0 保护层锈胀开裂后中性化引起的钢筋锈蚀速度 1 保护层锈胀开裂前氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀速度 cl 保护层锈胀开裂后氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀速度 cl1 混凝土电阻率 钢筋锈蚀后的截面面积 sc A 5 考虑截面损失后按现行规范计算的梁短期刚度 s B 锈蚀钢筋混凝土梁的短期刚度 sc B 氯离子有效扩散系数 D 保护层厚度 混凝土强度 钢筋直径 环境温度 环境湿 c F f F d F T F RH F m F 度 局部环境对性能严重退化时间的影响系数 保护层厚度 混凝土强度 钢筋直径 环境温度 环 c H f H d H T H RH H m H 境湿度 局部环境对保护层锈胀开裂时间的影响系数 碳化速度 保护层厚度 局部环境对钢筋开始锈蚀时间的影响系数 k K c K m K 钢筋位置对钢筋锈蚀速度的影响系数 cl K 混凝土浇注 养护对碳化速度的影响系数 kt K 混凝土应力状态对碳化速度的影响系数 ks K 碳化位置对碳化速度的影响系数 kl K 浓度对混凝土碳化影响系数 2 CO K 2 CO 临界氯离子浓度 cr M 混凝土表面氯离子浓度 s M 钢筋表面氯离子浓度 s1 M 环境年平均相对湿度 RH 环境年平均温度 T 6 3 耐久性评定准则和基本程序耐久性评定准则和基本程序 3 0 1 结构耐久性根据需要按不同的耐久性极限状态评定 分项目 构件 构件项 和结构耐久性 评定 确定评定项目时应将处于同一环境条件的结构构件划归为同一评定单元 3 0 2 结构耐久性根据耐久性损伤评定方法不同 可按其剩余耐久年限或按耐久性状态评定 剩余 耐久年限为结构耐久性失效的时间减去已使用的时间 耐久性状态则由结构某项耐久性能与其相应 的耐久性指标确定 3 0 3 根据工程实际情况与要求 可以对评定对象进行耐久性等级评定 也可对其耐久性能用文字 表述 3 0 4 耐久性等级按三级划分 划分标准为 a 级 目标使用年限内满足耐久性要求或耐久性状态良好 可不采取修复或其它提高耐久性的 措施 b 级 目标使用年限内总体上满足耐久性要求或耐久性状态尚可 视具体情况不采取或部分采 取修复或其它提高耐久性的措施 c 级 目标使用年限内不满足耐久性要求或耐久性状态较差 需要采取修复或其它提高耐久性 的措施 3 0 5 当结构或构件因耐久性损伤需要进行安全性鉴定时 可参考本标准相关内容按相应鉴定标准 进行鉴定评级 3 0 6 需要进行钢筋锈蚀后承载力验算的构件 可参照附录 E 有关条款进行验算 3 0 7 对变形有严格要求的锈蚀受弯构件 可参照附录 D 的有关条款进行变形验算 3 0 8 结构耐久性应按图 3 0 8 所示的基本程序评定 3 0 9 结构耐久性评定的目的 范围和内容 应根据委托方提出的评定原因和要求 经现场初步调 查后协商确定 3 0 10 初步调查和初步评价应包括下列内容 1 调查建筑物的用途 使用历史等情况 2 调查建筑物的设计 施工 维修加固 改造扩建 维护监测 事故和处理等情况 3 调查建筑物的使用环境和结构的各种防护设施 4 根据调查结果对建筑物及其环境进行核查 包括结构构件的外观损伤检查 对重要构件和问 题严重的构部件进行初步分析 5 根据调查结果和核查结果做出初步评价 6 对需要详细调查 检测的结构 制定详细调查 检查测试计划和试验方案 3 0 11 详细调查 检测与分析评定按本标准第 4 5 6 章有关条款进行 3 0 12 耐久性评定报告应包括下列内容 1 报告概要 2 工程概况 3 评定目的 范围和内容 4 调查 检测结果 5 耐久性分析与评定 7 图图 3 0 8 结构耐久性评定的基本程序 6 结论和建议 7 附件 8 4 使用条件调查与耐久性检测使用条件调查与耐久性检测 4 1 使用条件调查使用条件调查 4 1 1 根据工程结构所处环境和耐久性评定的需要 进行下列相应项目调查 1 大气年平均温度 月平均最高与最低温度 最冷月的平均温度 最低温度 年低于 0 的天 数 2 大气年平均空气相对湿度 月平均最高和最低湿度 3 构件所处工作环境的年平均温度 年平均湿度 温度 湿度变化以及干湿交替的情况 4 侵蚀性气体 二氧化硫 酸雾 二氧化碳 液体 各种酸 碱 盐 和固体 硫酸盐 氯 盐 碳酸盐等 的影响程度及范围 必要时测定有害成份含量 5 冻融交替的情况 6 承受冲刷 磨损的情况 4 1 2 原始设计资料调查 1 可行性报告 环境条件 该工程项目对环境的影响 污染治理 2 地质勘查报告 地下水位 土质及水质化学成分和含量 3 设计技术资料 建筑结构设计 生产工艺流程 废气 污水处理方式及排放路线 4 1 3 竣工验收资料调查 水泥品种 胶凝材料成份及含量 骨料品种 外加剂品种 水灰比 留盘试件强度 混凝土施 工时间和持续浇注时间等 4 1 4 使用历史调查 1 历年来使用 管理 维护情况 2 用途改变 改建或扩建情况 3 遭受灾害的情况 4 事故处理和修复情况 5 其它异常情况 4 1 5 目标使用期内的情况调查 调查使用环境 用途 条件等的变化情况 4 1 6 结构或构件所处环境可分为 1 一般环境 主要指不存在冻融损伤和不含盐 酸等腐蚀性介质的大气 因混凝土碳化引起钢 筋锈蚀的环境 2 大气污染环境 主要指含有微量盐 酸等腐蚀性介质 因混凝土中性化引起钢筋锈蚀的环境 3 氯腐蚀环境 主要指受盐雾或海水作用因氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀的近海环境 除冰盐环境 4 一般冻融环境 主要指无其他盐害仅因冰冻造成混凝土损伤且易加速钢筋锈蚀的环境 9 4 2 结构耐久性检测结构耐久性检测 4 2 1 结构耐久性检测应根据结构所处环境 结构的技术状况及耐久性评定的需要进行 包括 构 件的几何参数 保护层厚度 混凝土抗压强度 混凝土碳化深度 裂缝及缺陷 混凝土氯离子含量 钢筋锈蚀状况 高温 冻融 化学腐蚀损伤等项内容 4 2 2 结构耐久性检测参照相关技术标准进行 并应满足本章的各项要求 4 2 3 保护层厚度按下列要求检测 1 混凝土保护层厚度检测可采用非破损检测方法 但宜用微破损检测方法进行校准 2 在混凝土保护层厚度检测时 同类构件含有测区的构件数为 5 10 且不应少于 6 个 当 均匀性很差时 应增加检测构件 被测构件应能反映不同工作条件及不同混凝土质量 3 每个测试构件的测区数不应少于 3 个 测区应均匀布置 每测区测点不应少于 3 个 构件有 角部钢筋时 应量测角部钢筋的保护层厚度 每个测点应量测双向的保护层厚度 4 保护层厚度取值原则上按构件类型 取平均值作为保护层厚度 但应注明最小保护层厚度和 恶劣环境下的保护层厚度 作为单个构件评定的依据 4 2 4 混凝土碳化深度按下列要求检测 1 混凝土碳化深度可采用喷射酚酞或彩虹喷剂方法进行测试 测试方法参见 回弹法检测混凝 土抗压强度技术规程 2 测区及测孔布置应符合以下规定 1 同环境 同类构件含有测区的构件数一般取 5 10 但不应少于 6 个 当同类构件数小 于 6 个时 宜逐个测试 根据构件类别 测区应能代表不同条件及不同混凝土质量的部位 2 测试构件一般选取 3 4 个测区 测区应分别布置在两个相互垂直的侧面 3 每一测区宜布置三个测孔 呈 品 字排列 孔距应大于 2 倍孔径 4 测孔距构件边角的距离应大于 2 5 倍保护层厚度 或直接测试钢筋处的碳化深度 3 混凝土碳化深度按相应部位的碳化深度平均值取用 但应注明最大碳化深度及其部位 作为 对单个构件进行评定的依据 4 测区布置宜优先布置在量测保护层厚度的测区内 4 2 5 混凝土中氯离子含量按检测技术标准测定 并应符合以下规定 1 同环境 同类构件抽样构件数不少于 6 个 同类构件数少于 6 个时宜逐个取样 取样时应 注明取样部位 2 需要测定氯离子含量在混凝土内的分布时 应自表面沿深度每 15 20mm 取样 且沿深度不 少于 6 个 4 2 6 当需要按锈胀裂缝宽度推断钢筋锈蚀量时 可参照附录 A 确定 10 5 钢筋锈蚀与冻融损伤混凝土耐久性评定钢筋锈蚀与冻融损伤混凝土耐久性评定 5 1 一般规定一般规定 5 1 1 结构耐久性评定应考虑结构和构件的重要性 结构所处的环境条件 结构当前的耐久性损伤 状况及可修复性进行 5 1 2 结构及构件的重要性等级和耐久性重要性系数按表 5 1 2 确定 表表 5 1 2 结构及构件的重要等级和重要性系数 0 重要性等级耐久性失效的影响重要性系数 一级有很大影响 且不易修复的重要结构1 1 二级有较大影响 较易修复或替换的一般结构1 0 三级影响较小的次要结构0 9 5 1 3 结构 构件 的耐久性等级按裕度比或评定指标确定 裕度比由剩余耐久年限与目标使用年 限的比值或某项耐久性能指标限值与其耐久性能指标的比值确定 5 1 4 若评定的剩余耐久年限超过 30 50 年 在后续使用过程中宜在中期再次进行耐久性评定 5 2 大气环境下钢筋锈蚀的耐久性评定大气环境下钢筋锈蚀的耐久性评定 5 2 1 钢筋锈蚀引起的耐久性损伤分为钢筋开始锈蚀 保护层胀裂 性能严重退化三个阶段 可按 对结构构件正常使用的影响确定耐久性失效的标准 1 对于在目标使用年限内不允许钢筋锈蚀或严格不允许保护层胀裂的构件 如预应力构件中预 应力筋 可将钢筋开始锈蚀时间 作为耐久性失效的时间 i t 2 对于在目标使用年限内一般不允许出现锈胀裂缝的构件 可将保护层胀裂时间 作为 cr t 耐久性失效的时间 3 对于在目标使用年限内允许出现锈胀裂缝或局部破损的构件 可将性能严重退化时间 d t 作为耐久性失效的时间 5 2 2 大气环境下钢筋开始锈蚀时间按下式估算 5 2 2 ikcm 15 216t KKK 式中 结构建成至钢筋开始锈蚀的时间 a i t 分别为碳化速度 保护层厚度 局部环境对钢筋开始锈蚀时间的影响系数 kcm KKK 分别由碳化系数 k 保护层厚度 c 及局部环境系数按表 5 2 2 1 5 2 2 3 取用 m 表表 5 2 2 1 碳化速度影响系数 k K 碳化系数k mm a 1 02 03 04 56 07 59 0 k K 2 2671 5451 1960 9420 8000 7050 636 11 表表 5 2 2 2 保护层厚度影响系数 c K 表表 5 2 2 3 局部环境影响系数 m K 注 注 1 局部环境系数按表 5 2 4 取用 2 当所评估的构件参数在表中参数范围以外时 可参照附录 C 所列公式计算 5 2 3 碳化系数 k 按下式计算 5 2 3 c 0 x k t 式中 实测碳化深度 mm c x 结构建成至检测时已使用的时间 a 0 t 注 注 1 碳化深度的实测部位应与评定钢筋锈蚀的部位一致 实测碳化深度不在角部时 角部钢筋处的碳化深度可取 非角部的 1 4 倍 2 构件有可碳化覆盖层时 碳化应考虑覆盖层的作用 以覆盖层当量厚度计入 覆盖层当量厚度可通过实测碳 化数据统计得到 3 当缺乏碳化系数或数据不足 碳化系数可按附录 B 公式 B 0 1 估算 5 2 4 局部环境系数根据环境类别按表 5 2 4 取用 表表 5 2 4 环境类别 环境等级及局部环境系数 m 环境类别环境状况局部环境系数m a 一般室内环境 一般室外不淋雨环境1 0 b 室内潮湿和长期与水或湿润土体接触的构件1 5 2 0 c 室内高温 高湿度变化环境2 0 2 5 d 室内干湿交替环境 表面淋水或结露 3 0 3 5 e 干燥地区室外环境 室外淋雨 3 5 4 0 一般环境 f 潮湿地区室外环境 室外淋雨 室外大气污染环境4 0 4 5 a 室内轻微污染环境 类 钢铁 有色 化工企业机修类 1 2 2 0 b 室内轻微污染环境 类 炼钢等 2 0 3 0 c 室内轻微污染环境 类 焦化 化工 3 0 4 0 d 酸雨环境 大气污染环境 e 盐碱地区室外环境 注 注 b c大气环境对应于 工业建筑防腐设计规范 中气态介质的中等腐蚀和弱腐蚀等级 工业大气环境条件复杂 局部环境取值时 尚应根据有无干湿交替 有害介质含量等具体情况合理取用 5 2 5 保护层锈胀开裂时间按下式估算 5 2 5 1 cric ttt 5 2 5 2 ccfdTRHm AtHHHHHH 式中 钢筋开始锈蚀至保护层胀裂的时间 a c t 分别为保护层厚度 混凝土强度 钢筋直径 环境温 c H f H d H T H RH H m H 度 环境湿度 局部环境对保护层锈胀开裂时间的影响系数 按表 5 2 5 1 表 5 2 5 6 取用 A 特定条件下 各项影响系数为 1 0 时 构件自钢筋开始锈蚀到保护层胀裂的时间 对室 外杆件取 A 1 920 室外墙 板取 A 4 851 对室内杆件取 A 4 173 室内墙 板取 A 12 090 保护层厚度c mm 5101520253040 c K 0 5380 7501 0001 2891 6171 9622 672 局部环境系数m1 01 52 02 53 03 54 5 m K1 5051 2371 0620 9400 8500 7810 684 12 表表 5 2 5 1 保护层厚度影响系数 c H 保护层厚度 mm 5101520253040 杆 件0 3790 6831 0001 3391 7012 0882 932 室外 墙 板0 3260 6231 0001 4782 0712 7884 619 杆 件0 3710 6761 0001 3491 7252 1293 016 室内 墙 板0 3090 6081 0001 5072 1432 9184 912 表表 5 2 5 2 混凝土强度影响系数 f H 混凝土强度 MPa 10152025303540 杆 件0 2050 4670 8561 3872 0762 9373 986 室外 墙 板0 1720 4060 7631 2621 9212 7593 792 杆 件0 2120 4840 8871 4382 1513 0444 131 室内 墙 板0 1740 4100 7701 2731 9392 7853 828 表表 5 2 5 3 钢筋直径影响系数 d H 钢筋直径 mm 481216202528 杆 件2 4301 6561 3991 2701 1921 1301 104 室外 墙 板4 6502 1141 5001 2481 1171 0240 987 杆 件2 2261 5231 2881 1711 1011 0441 020 室内 墙 板4 0991 8731 3351 1130 9980 9160 884 表表 5 2 5 4 环境温度影响系数 T H 环境温度 481216202428 杆 件1 5041 4161 3371 2671 2031 1461 094 室外 墙 板1 3931 3111 2381 1731 1141 0611 013 杆 件1 3911 3091 2371 1721 1131 0601 012 室内 墙 板1 2521 1781 1131 0541 0020 9540 911 表表 5 2 5 5 环境湿度影响系数 RH H 环境湿度0 550 600 650 700 750 800 85 杆 件2 3991 8301 5111 3021 1531 0411 041 室外 墙 板2 2291 7011 4041 2101 0720 9670 967 杆 件3 0371 9131 4601 2051 0390 9200 920 室内 墙 板2 7501 7321 3221 0910 9410 8330 833 表表 5 2 5 6 局部环境影响系数 m H 局部环境系数m1 01 52 02 53 03 54 5 杆 件3 7392 4931 8701 4961 2461 0680 831 室外 墙 板3 4962 3311 7481 3991 1650 9990 777 杆 件3 3992 2661 6991 3591 1330 9710 755 室内 墙 板3 0912 0611 5451 2361 0300 8830 687 5 2 6 性能严重退化时间按下式估算 13 5 2 6 1 dic1 ttt 5 2 6 2 c1cfdTRHm BtFFFFFF 式中 钢筋开始锈蚀至性能严重退化的时间 a c1 t 分别为保护层厚度 混凝土强度 钢筋直径 环境温度 c F f F d F T F RH F m F 环境湿度 局部环境对性能严重退化时间的影响系数 按表 5 2 6 1 表 5 2 6 6 取用 B 特定条件下 各项影响系数为 1 0 时 自钢筋开始锈蚀到性能严重退化的时间 对室外 杆件取 B 7 042 室外墙 板取 B 8 085 对室内杆件取 B 8 839 室内墙 板取 B 14 478 表表 5 2 6 1 保护层厚度影响系数 c F 保护层厚度 mm 5101520253040 杆 件0 5670 8721 0001 1731 3611 5421 908 室外 墙 板0 5750 7711 0001 2361 4881 7602 350 杆 件0 5890 7761 0001 2341 4751 6942 130 室内 墙 板0 4680 7411 0001 2571 5301 8222 452 表表 5 2 6 2 混凝土强度影响系数 f F 混凝土强度 MPa 10152025303540 杆 件0 2930 5970 9151 2451 6442 1582 776 室外 墙 板0 3140 5910 8901 2881 8142 4633 241 杆 件0 3360 6190 9311 3291 8492 4853 239 室内 墙 板0 3070 5550 8871 3481 9352 6553 515 表表 5 2 6 3 钢筋直径影响系数 d F 钢筋直径 mm 481216202528 杆 件0 8621 1111 3261 2871 2561 2311 221 室外 墙 板0 9091 4361 4741 3591 2981 2561 239 杆 件0 9381 1401 3181 2741 2401 2131 202 室内 墙 板0 9151 3991 4091 2931 2331 1901 173 表表 5 2 6 4 环境温度影响系数 T F 环境温度 481216202428 杆 件1 3891 3251 2701 2211 1751 1331 095 室外 墙 板1 4841 4051 3351 2721 2151 1641 118 杆 件1 4151 3411 2751 2161 1641 1171 074 室内 墙 板1 4331 3521 2811 2171 1601 1081 061 表表 5 2 6 5 环境湿度影响系数 RH F 环境湿度0 550 600 650 700 750 800 85 杆 件2 0711 6391 4011 2421 1331 0561 056 室外 墙 板2 3041 7871 4971 3091 1761 0781 078 杆 件2 9501 9101 4901 2571 1081 0041 004 室内 墙 板3 0771 9611 5131 2621 0970 9800 980 14 表表 5 2 6 6 局部环境影响系数 m F 局部环境系数m1 01 52 02 53 03 54 5 杆 件3 1022 1431 6661 3821 2011 0600 883 室外 墙 板3 5272 3881 8211 4851 2611 1000 892 杆 件3 2722 2271 7051 3951 1931 0460 854 室内 墙 板3 4252 3041 7451 4111 1881 0290 820 5 2 7 钢筋锈蚀损伤的剩余耐久年限为耐久性失效的时间减去结构已经使用时间 耐久性失效的 re t 时间分别取为 icrd ttt 5 2 8 进行耐久性评定时 各项计算参数按下列规定取用 1 保护层厚度为受力钢筋保护层厚度的平均值 2 碳化深度为受力钢筋部位混凝土碳化深度的平均值 3 混凝土强度取混凝土强度评定值或标准值 4 环境温度 湿度取年平均环境温度和年平均相对湿度 室内构件有实测数据时 按实测数据 取用 没有实测数据时可近似取室外数据或按经验适当调整 参见条文说明 注 注 1 进行耐久性评定时 对薄弱构件或薄弱部位 保护层厚度较小 混凝土强度较低 所处环境最为不利 宜按 其最不利的参数单独进行评定 并在评估报告中列出 对单个构件评定时应按最不利的部位进行评定 2 公式 5 2 2 5 2 6 2 适用于一般大气和轻微污染大气环境下 a b c类 的钢筋锈蚀耐久性评 定 3 当大于时应按取用 cr t d t d t 5 2 9 钢筋锈蚀的耐久性等级 根据剩余耐久年限和目标使用年限的比值按表 5 2 9 确定 re t e t 表表 5 2 9 钢筋锈蚀损伤耐久性评定 0ree t t 1 51 5 1 0 1 0 耐久性等级abc 注 注 结构重要性系数 按表 5 1 2 取用 0 5 2 10 当结构或构件当前的技术状况已不满足相应的使用性能要求时 如构件 构件项保护层已出 现 普遍出现锈胀裂缝 耐久性等级评为 c 级 5 2 11 对下列情况 应进行承载力验算 1 杆件 角部钢筋 1 且钢筋直径小于 18mm ed ttt 0 2 墙板 非角部钢筋 1 且钢筋直径小于 8mm ecr ttt 0 3 构件已出现超过 2 3mm 宽的锈胀裂缝或保护层脱落 受力主筋严重锈蚀 截面损失率超过 8 10 5 2 12 钢筋锈蚀耐久性评定宜通过半破损和非破损检测方法检测钢筋的锈蚀状况 并通过调整局部 环境系数或其它参数 使采用的计算参数符合构件的实际情况 按已使用年限计算的结果在均值意 义上符合构件或构件项当前的锈蚀状况 并按调整后的参数进行耐久年限预测 5 3 氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀的耐久性评定氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀的耐久性评定 5 3 1 氯离子侵蚀分为渗透型和掺入型两类 可将钢筋开始锈蚀 保护层锈胀开裂或性能严重退化 作为耐久性失效的标准 15 5 3 2 渗透型氯离子侵蚀环境等级及相关参数按表 5 3 2 确定 表表 5 3 2 渗透型氯离子侵蚀环境等级 局部环境系数 mcl 环境类别环境等级环 境 状 况混凝土表面氯离子达到稳定值的累积时间 a 室外室内 a 离海岸 1 0km 以内20 304 52 0 b 离海岸 0 5km 以内15 204 52 0 c 离海岸 0 25km 以内10 154 52 0 近海大气环境 d 离海岸 0 1km 以内104 52 0 浪溅区 e 水位变化区和浪溅区瞬时4 5 5 5 除冰盐环境 f 氯盐除冰雪环境4 5 5 5 注 注 水位变化区和浪溅区按 海港工程混凝土结构防腐规范 划分 5 3 3 对 e类 浪溅区 环境 满足以下条件时可不考虑氯离子扩散系数的时间依赖性 1 氯离子有效扩散系数已趋于稳定或偏保守估算 2 水灰比 0 55w c 5 3 4 不考虑氯离子扩散系数的时间依赖性 钢筋开始锈蚀的时间按下式估算 5 3 4 1 26 i 10 c t K 5 3 4 2 1 cr s 2erf 1 M KD M 式中 混凝土保护层厚度 mm c 氯离子侵蚀系数 可按表 5 3 4 查用 K 氯离子有效扩散系数 D 误差函数 函数表见附录 F erf 引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度 cr M 混凝土表面氯离子浓度 s M 表表 5 3 4 氯离子侵蚀系数K cr scl M M D 0 60 m2 a 1 00 m2 a 1 40 m2 a 1 80 m2 a 2 20 m2 a 2 60 m2 a 3 00 m2 a 3 40 m2 a 3 80 m2 a 0 101 8002 3252 7513 1193 4483 7484 0264 2864 532 0 151 5762 0352 4082 7303 0183 2813 5243 7523 966 0 201 4031 8122 1432 4302 6872 9213 1383 3403 541 0 251 2601 6261 9242 1822 4122 6222 8172 9993 170 0 301 1351 4651 7341 9662 1732 3632 5382 7022 856 0 351 0231 3211 5631 7731 9602 1302 2882 4362 575 0 400 9221 1901 4081 5961 7651 9182 0612 1942 319 0 450 8271 0681 2641 4331 5841 7221 8501 9692 082 0 500 7390 9541 1281 2791 4141 5381 6521 7581 859 0 550 6550 8451 0001 1341 2541 3631 4641 5581 648 0 600 5740 7410 8770 9951 1001 1951 2841 3671 445 16 0 650 4970 6420 7590 8610 9521 0351 1111 1831 251 0 700 4220 5450 6450 7310 8080 8780 9441 0051 062 0 750 3490 4510 5330 6050 6680 7270 7800 8310 878 0 800 2780 3580 4240 4810 5310 5780 6200 6610 698 0 850 2070 2670 3610 3590 3970 4310 4630 4930 521 0 900 1380 1780 2100 2380 2630 2860 3080 3280 346 5 3 5 当需要考虑氯离子有效扩散系数的时间依赖性时 钢筋开始锈蚀的时间按下式计估算 5 3 5 1 126 i 1 0 0crs 110 4erf1 c t D tMM 式中 t0时刻的氯离子有效扩散系数 m2 a 0 D 氯离子扩散系数时间依赖系数 宜采用实测推算值 结构建成至检测时确定的时间 a 0 t 0 D 注 注 当混凝土在制备时已含有部分氯离子 Ms0时 在 5 3 4 2 5 3 5 式中应以 Mcr Ms0 Ms Ms0 分别取代 Mcr和 Ms 5 3 6 临界氯离子浓度 Mcr可按表 5 3 6 取用 表表 5 3 6 临界氯离子浓度 Mcr 水灰比 w c 0 40 45 0 5 MPa cuk fC40C30 C25 Mcr kg m3 1 4 0 4 1 3 0 37 1 2 0 343 注 注 1 括号内数字为占胶凝材料的重量比 2 应用时可视环境条件 混凝土材料性能在 0 3 0 5 范围适当调整 5 3 7 混凝土表面氯离子浓度 Ms应采用充分的调研值或实测数据推算值 实测推算值应由实测数据 分布曲线外推至构件表面确定 当缺乏有效的实测数据时 可参考表 5 3 7 取用 表表 5 3 7 潮汐区 浪溅区混凝土表面氯离子浓度 Ms参考表 混凝土重量比 水灰比 w c 0 40 450 550 6 MPa cuk fC40C30C25C20 Ms 0 350 470 560 65 注 注 1 混凝土容重取 2300kg m3 2 海上盐雾区可按表 5 3 7 取用 聚积时间可取 10 年 5 3 8 氯离子有效扩散系数可按如下方法确定 D 1 应优先根据混凝土中氯离子分布的检测结果 由下式推算 5 3 8 1 26 02 1 00 10 41 s x D terfM x tM 式中 x 是氯离子扩散深度 mm 为扩散时间 a 是时刻 x 深度处的氯离子浓度 0 t 0 M x t 0 t Ms为实测混凝土表面氯离子浓度 当满足 5 3 3 的条件时 取 0 DD 2 当需要考虑氯离子扩散系数的时间依赖性时 D 值按下式估算 5 3 8 2 ttDD 00 17 式中 值宜按构件使用期间每隔 2 3 年实测数据推算的 D 值由 5 3 8 2 式确定 对普通硅酸 盐混凝土可近似取 0 2 3 当不能取得有效实测数据时 龄期 5 年的普通硅酸盐混凝土扩散系数按下式估算 5 3 8 3 5a 7 081 8460 04470 052 Dw cT 式中 w c 混凝土水灰比 T 环境温度 注 注 当用计算的钢筋开始锈蚀时间与 5 年相差很大时 应按 5 3 8 2 计算 5a DD 5 3 9 对 a b c和 d 近海大气 类环境 钢筋开始锈蚀的时间分两种情况估算 1 当时 则由下式推算钢筋开始锈蚀时间 i1 tt i t 5 3 9 1 2633 cri ii i 101010 exp1 erf 422 ccc Mk t DtDtDt 其中 k 为混凝土表面氯离子浓度聚集常数 可由实测的表面氯离子浓度 2 s 1 M t k Ms2 Ms2 Ms 按下式确定 5 3 9 2 s2 0 M k t 2 当时 钢筋开始锈蚀时间为 其中 由式 5 3 9 3 估算 i1 tt i12 ttt 2 t 5 3 9 3 3 cr1S1 2 10 1 erf 2 x MMMM Dt 5 3 9 4 2633 1S 11 1 101010 exp1 erf 422 ccc MM DtDtDt 5 3 10 近海大气混凝土表面氯离子浓度按下列规定采用 1 由实测混凝土表面氯离子浓度聚集常数乘以表 5 3 2 中的累积时间 2 检测时间超过表 5 3 2 中的聚积时间时 按实测混凝土表面氯离子浓度取用 3 当缺乏有效实测数据时 距海岸 0 1km 处混凝土表面氯离子浓度可参照表 5 3 10 1 取用 其 它位置应考虑表 5 3 10 2 的修正系数 表表 5 3 10 1 距海岸 0 1km 处混凝土表面氯离子浓度 Ms 混凝土重量比 水灰比 w c 0 40 450 550 6 fcuk MPa C40C30C25C20 Ms 0 140 1740 20 23 表表 5 3 10 2 表面氯离子浓度修正系数 离海岸的距离 m 岸线附近0 10 250 51 0 修正系数1 961 00 660 440 33 5 3 11 对于氯腐蚀环境允许保护层出现锈胀裂缝的构件 可以将保护层锈胀开裂作为耐久性失效的 标准 并按下式估算出现锈胀裂缝的时间 5 3 11 1 cric ttt 18 5 3 11 2 cr c cl t 式中式中 保护层开裂时钢筋临界锈蚀深度 按附录保护层开裂时钢筋临界锈蚀深度 按附录 C 0 2 2 C 0 2 3 公式计算 公式计算 cr 氯腐蚀环境保护层开裂前钢筋的平均腐蚀速度 mm a cl 5 3 12 保护层开裂前钢筋平均腐蚀速度按下式计算 5 3 12 3 cl 11 610 i 式中 钢筋的腐蚀电流密度 A cm2 i 5 3 13 钢筋的腐蚀电流密度按下式估算 掺入型氯腐蚀环境 Ms1 Mcr 5 3 13 1 3 s1cl 0 9 0 93 s1 11 13034 ln 8 6170 618 ln0 3685 10ln 273 iMm MtT 渗透型氯腐蚀环境 5 3 13 2 3 slcl 3034 ln 8 6170 618 ln5 10ln 273 iMm T 5 3 13 3 3 s1s0ss0 cr 10 1 erf 2 c MMMM Dt 式中 钢筋表面氯离子浓度 kg m3 s1 M 局部环境影响系数 按表 5 3 2 取用 cl m 钢筋处温度 可用大气环境温度 T 混凝土电阻率 可按实测值取用 也可按下式计算 K cm 5 3 13 4 2 cl 1 81014 k M RH 式中 当水灰比 w c 0 3 0 4 或普通硅酸盐混凝土为 C40 C50 时 11 1k 当水灰比 w c 0 5 0 6 或普通硅酸盐混凝土为 C20 C30 时 5 6k 当水灰比 w c 0 4 0 5 或普通硅酸盐混凝土为 C30 C40 时内插 混凝土保护层中氯离子浓度平均值 kg m3 当时取 3 6 kg m3 对掺入型 cl M cl 3 6M 氯离子浓度取实测值 对渗透型氯离子侵蚀 可按实测数据取用 也可近似取混凝土表面和钢筋表 面氯离子浓度平均值 混凝土所处环境相对湿度 RH 渗透型腐蚀环境混凝土制备时已含有的部分氯离子含量 kg m3 s0 M 5 3 14 需要估算保护层开裂后的钢筋腐蚀深度与锈胀裂缝宽度时 可按下列公式估算 1 保护层开裂后钢筋平均锈蚀速度 5 3 14 1 cl1 cl cl 4 526 cl1 cl 1 8 2 保护层开裂后钢筋锈蚀深度 5 3 14 2 cr cl1 t 式中 保护层开裂时临界腐蚀深度 按附录 C 计算 cr 保护层开裂后钢筋锈蚀时间 a t 3 保护层开裂后 时刻的锈胀裂缝宽度依据腐蚀深度按附录 A 计算 t 5 3 15 需要估算性能严重退化的时间时 可按附录 C 第 C 0 3 条计算 仅需以取代 cl1 l 19 5 3 16 氯侵蚀环境混凝土中钢筋锈蚀耐久性按表 5 3 16 评定 表表 5 3 16 氯侵蚀耐久性评定 ree0 tt 1 51 5 1 0 1 0 耐久性等级abc 注 注 依据功能要求可取为 或减去结构已使用时间 re t i t cr t d t 5 3 17 对于一般大气环境的掺氯盐混凝土 当以钢筋是否锈蚀为标准评定时 由检测的氯离子含量 按表 5 3 17 评定其耐久性等级 c M 表表 5 3 17 氯侵蚀耐久性评定 crc0 MM 1 51 5 1 0 1 0 耐久性等级abc 注 注 掺氯离子构件按保护层锈胀开裂或锈胀裂缝宽度评定时 可参照表 5 3 16 评定 5 3 18 氯腐蚀环境钢筋锈蚀的当前技术状况按 5 2 10 条评定 5 3 19 符合 5 2 11 的条件时 应进行承载力验算 5 4 混凝土冻融损伤耐久性评定混凝土冻融损伤耐久性评定 5 4 1 由冻融引起的耐久性损伤按下列原则评定 1 以出现明显的冻融损伤 表层水泥浆脱落 骨料外露 作为耐久性失效的标准 2 由冻融损伤引起的混凝土疏松 剥落 保护层厚度减小 强度降低 按减小后的剩余保护层 厚度及剩余强度进行钢筋锈蚀耐久性评定 5 4 2 冻融循环后混凝土抗压强度损失率按下式估算 f 5 4 2 ff nx m eN 式中 为混凝土冻融损伤后的轴心抗压强度 为混凝土未冻前的轴心抗压强度 cf f c 1 f f cf f c f 为混凝土表层 x 0 开始剥落的冻融循环次数 f 0 1 m N 0 N 为混凝土的冻融循环次数 为次冻融后的剥落深度 mm 10 ln NN n h 1 Nh 1 N 5 4 3 表层出现明显冻融损伤的循环次数可由公式 5 4 2 取 1 0 确定 系数 可按下列 f f mn 方法确定 1 在检测时刻可以同时获得表层和一定深度的混凝土强度 5 4 3 1 x0 ff 1lnnx 5 4 3 2 0 ffin mN 式中式中 表层混凝土强度损失率 表层混凝土强度损失率 0 f 距表层 x 处的混凝土强度损失率 可近似用 0 x区间的平均强度替代 x f 检测时刻的冻融循环次数 in N 20 2 在检测时刻可以同时获得不同深度的两个混凝土强度 5 4 3 3 0201 ff 0102 ln n xx 5 4 3 4 02 f f02 0 exp mn x N 式中 分别为距混凝土表面的深度 mm 01 x 02 x 分别为相应深度的强度损失率 可近似用该深度范围某区段平均强度替代 01 02 5 4 4 目标使用年限内混凝土强度可按下式估算 5 4 4 00 cfcfeccf fftfft 式中 目标使用年限内经冻融损伤的混凝土强度 cf f 检测时刻经冻融损伤的混凝土强度 0 cf f 5 4 5 混凝土冻融损伤如出现剥落现象其正常使用性能即已失效 并按表 5 4 5 进行耐久性评定 表 中为混凝土开始剥落所能经受的冻融循环次数 为结构在目标使用年限内需经受的冻融循环 r N e N 次数 表表 5 4 5 冻融损伤耐久性评定 r0 e NN 1 51 5 1 0 1 0 耐久性等级abc 5 4 6 对在长期使用过程中未发生冻融破坏的构件 冻融损伤可评为 a 级 已出现明显冻融损伤时 评为 c 级 5 4 7 冻融损伤严重 强度损失率过大 混凝土剥落达到或超过保护层厚度 应进行承载力验算 21 6 碱碱 集料反应与杂散电流腐蚀评定集料反应与杂散电流腐蚀评定 6 1 碱碱 集料反应评定集料反应评定 6 1 1 混凝土的碱 集料反应与所处环境密切相关 可将环境划分为以下三类 1 干燥环境 如室内正常环境 干燥通风环境 2 潮湿环境 如干湿交替环境 直接接触水的环境 3 含碱环境 如海水 盐碱地 除冰盐环境 6 1 2 对干燥环境中的结构 除特殊重要结构外 一般无需进行混凝土碱 集料反应评定 6 1 3 对潮湿或含碱环境中的结构 其碱 集料反应评定可依次按以下两级进行 一级评定 对混凝土是否具备碱 集料反应条件进行评定 二级评定 对混凝土是否已发生碱 集料反应及有无继续膨胀潜力进行评定 6 1 4 一级评定包括两个方面 混凝土所用集料活性情况及混凝土的含碱量 1 可通过取芯法进行岩相试验判断粗 细集料的种类及活性组份 也可分离出集料后按 砂 石碱活性快速鉴定方法 进行检测 2 2 混凝土碱含量测试可用取芯法 芯样数量不少于 3 个 剔除粗骨料后将砂浆研成粉末 检 测其 K2O Na2O 含量 并按下式计算单方混凝土中的含碱量 Na2Oe Na2O 0 658 K2O 单方混凝土中含碱量 Na2Oe 每 m3混凝土中砂浆重量 kg m3 混凝土的含碱量限值可按表 6 1 4 取用 表表 6 1 4 混凝土含碱量限值 kg m3 反应类型环境情况一般结构重要结构特殊重要结构 碱 硅酸反应干燥不限不限3 0 碱 硅酸反应潮湿3 53 02 0 碱 硅酸反应含碱环境3 0只能使用非活性集料 6 1 5 一级评定 若混凝土的含碱量超标同时又使用了活性集料 则需继续进行二级评定 否则混 凝土碱 集料反应耐久性可评为 a 级 即不会发生 6 1