國(guó)外混凝土抗凍性控制要求和試驗(yàn)方法綜述（下）
2005-09-16 00:00
6 挪威
6.1 抗凍性控制要求
挪威關(guān)于混凝土抗凍性控制的主要規(guī)范有：
NS 3473 - 92 混凝土建筑和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則[17]
NS 4320 - 98 房屋建筑注釋條款[18]
上述規(guī)范中，挪威混凝土抗凍性的環(huán)境條件被分為以下兩類(lèi)：
NA ：輕微的嚴(yán)酷環(huán)境：包括戶(hù)外結(jié)構(gòu)物，內(nèi)部有潮濕環(huán)境存在的結(jié)構(gòu)物和處于清水中的結(jié)構(gòu)物。
MA：嚴(yán)酷環(huán)境：包括環(huán)境中有氯離子存在的水中結(jié)構(gòu)物，位于浪濺區(qū)的結(jié)構(gòu)物和受到侵蝕性氣體或化學(xué)物質(zhì)危害的結(jié)構(gòu)物。
挪威規(guī)范中規(guī)定，無(wú)論在何種環(huán)境條件下，當(dāng)結(jié)構(gòu)物處在有凍融循環(huán)或潮濕的環(huán)境中時(shí)，混凝土都必須引氣。在這種情況下，混凝土中的空氣含量應(yīng)為3 %～6 %。當(dāng)結(jié)構(gòu)物處在NA 環(huán)境中時(shí)，混凝土的最大容許水膠比為0.60 ，最小膠材含量為250kg/m3 ：處在MA環(huán)境中時(shí)，混凝土的最大容許水膠比為0.45 ，最小膠材含量為300kg/m3 。
7 丹麥
7.1 抗凍性控制要求
丹麥關(guān)于混凝土抗凍性控制的主要規(guī)范有：
DS411 - 97 混凝土建筑規(guī)范[19]
DS481 - 97 混凝土- 材料[20]
在DS411 - 97 中環(huán)境條件被分為以下四種:
P ：消極環(huán)境———干燥的沒(méi)有腐蝕存在的環(huán)境。
M：中等環(huán)境———有水但沒(méi)有凍結(jié)存在，在混凝土表面有部分堿或者氯離子存在的環(huán)境。
A ：嚴(yán)酷環(huán)境———有凍融循環(huán)的存在，混凝土表面潮濕并可以水飽和，同時(shí)可能有堿或氯離子存在的環(huán)境。
E：非常嚴(yán)酷的環(huán)境———有凍融循環(huán)的存在，混凝土表面潮濕并可以飽和，同時(shí)堿或氯離子濃度很高的環(huán)境。
根據(jù)所處環(huán)境條件的不同，DS411 - 97 和DS481- 97 對(duì)混凝土配合比和硬化混凝土都進(jìn)行了規(guī)定，如表7 和表8 所示。
注：1. 強(qiáng)度試驗(yàn)采用圓柱體:<150mm ×300mm：2. 丹麥規(guī)范規(guī)定空氣含量為包括漿體和空氣的總量，15 %換算成空氣氣泡含量后約為5%。規(guī)范同時(shí)規(guī)定，如果試件通過(guò)抗凍試驗(yàn)，空氣和漿體的總量可以減少到10%。
7.2 抗凍性試驗(yàn)方法
丹麥曾經(jīng)采用過(guò)類(lèi)似于ASTM C666 快凍法的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為DS 423 - 29 ，但該標(biāo)準(zhǔn)已于1995 年廢除，并沒(méi)有相應(yīng)的替代標(biāo)準(zhǔn)。目前在DS411 - 97 中，推薦采用瑞典的SS 13 72 44 抗凍性試驗(yàn)方法。
8 芬蘭
8.1 抗凍性控制要求
芬蘭關(guān)于混凝土抗凍性控制的主要規(guī)范有:
———RakMK B4 ，1990[21]
———Durability guidelines and service life design ofconcrete st ructure (混凝土結(jié)構(gòu)服務(wù)壽命設(shè)計(jì)和耐久性指南) ，1992[22]
在這些混凝土規(guī)范中環(huán)境被分為3 個(gè)等級(jí)：
Y1 經(jīng)常有氯離子存在的環(huán)境
Y2 一般環(huán)境(戶(hù)外)
Y3 溫和環(huán)境(室內(nèi))
規(guī)范規(guī)定，在Y1 環(huán)境和經(jīng)設(shè)計(jì)者確認(rèn)后的Y2環(huán)境中，建筑物要求具有抗凍性。當(dāng)混凝土為非結(jié)構(gòu)部位時(shí)，要求混凝土的最小強(qiáng)度為20MPa ；當(dāng)混凝土為結(jié)構(gòu)部位且位于建筑物外表面時(shí)，要求混凝土的最小強(qiáng)度為45MPa ，且含氣量不小于4 % ，同時(shí)要求混凝土中保護(hù)孔率大于0.2 。所謂保護(hù)孔率是指混凝土中有保護(hù)作用的孔與所有孔隙的比率，類(lèi)似于吳中偉院士提出的無(wú)害孔、少害孔、有害孔和多害孔概念。根據(jù)孔徑的不同，區(qū)別出對(duì)于抗凍有保護(hù)作用的孔和無(wú)保護(hù)作用的孔，測(cè)試方法為“SFS 4475 - 1988 ConcreteFrost Resistance - Protective Pore Ratio”[23] 。
9 討論
1. 通過(guò)以上調(diào)研我們了解到，在解決混凝土凍害問(wèn)題時(shí)，國(guó)外比較普遍的做法是先對(duì)環(huán)境進(jìn)行分類(lèi)，之后再根據(jù)環(huán)境的不同采取不同的抗凍措施。以歐洲規(guī)范EN 206 - 1 :2000 為例，抗凍環(huán)境被分為四類(lèi)，如果考慮到鋼筋銹蝕和化學(xué)腐蝕，則環(huán)境一共被分為18類(lèi)。面對(duì)混凝土耐久性問(wèn)題的時(shí)候，針對(duì)不同的環(huán)境條件都有不同的規(guī)定。相比之下，我國(guó)規(guī)范中也有針對(duì)混凝土抗凍性的規(guī)定，但規(guī)范中并未區(qū)分環(huán)境等級(jí)，且在考慮鋼筋銹蝕和腐蝕的時(shí)候也是如此。建議是否可在我國(guó)規(guī)范中增加對(duì)混凝土所處環(huán)境的分類(lèi)，并依據(jù)環(huán)境分類(lèi)分別進(jìn)行規(guī)定，使處理混凝土耐久性相關(guān)問(wèn)題的時(shí)候有的放矢。
2004 年陳肇元院士編輯出版了《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》[ 24 ] (以下簡(jiǎn)稱(chēng)“指南”) ，“指南”中對(duì)混凝土所處環(huán)境進(jìn)行了分類(lèi)。有抗凍要求的混凝土，依據(jù)所處環(huán)境不同，對(duì)混凝土的含氣量，最低強(qiáng)度等級(jí)、最大水膠比、最小膠材用量和抗凍耐久性指數(shù)DF 值進(jìn)行了規(guī)定。
2. 檢測(cè)混凝土抗凍性時(shí)，世界上主要的試驗(yàn)方法有快凍法和鹽凍法兩種。在混凝土經(jīng)受除冰鹽凍融的時(shí)候，歐洲主要采用鹽凍法來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的抗凍性。我國(guó)北方地區(qū)使用除冰鹽的道路及周邊附屬建筑物，海港及海邊建筑，在冬季都不同程度的遭受鹽凍的破壞。用GBJ 82 - 85 中的混凝土抗凍性試驗(yàn)方法，無(wú)法準(zhǔn)確地評(píng)估混凝土在這種環(huán)境條件下的抗凍性。建議是否可在我國(guó)的混凝土抗凍性試驗(yàn)方法中增加鹽凍法，并規(guī)定其適用的環(huán)境條件，以便廣大科研和工程人員使用。
3. 對(duì)混凝土抗凍性進(jìn)行控制時(shí)，除了對(duì)混凝土含氣量、水膠比、膠材用量和強(qiáng)度進(jìn)行控制以外，部分國(guó)家(加拿大、丹麥) 還對(duì)硬化混凝土中的平均氣泡間距做出了規(guī)定，另外芬蘭還規(guī)定保護(hù)孔率大于0.2 ?？梢?jiàn)，各國(guó)不但重視引入混凝土中氣體的數(shù)量，對(duì)引入氣體的質(zhì)量也十分重視。我國(guó)目前在這方面的工作和國(guó)外還有很大的差距，僅在水工規(guī)范“DL/ T5150 -2001 水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程”中對(duì)硬化混凝土氣泡參數(shù)的測(cè)定進(jìn)行了規(guī)定，在實(shí)際應(yīng)用中并未引起足夠的重視。目前我國(guó)引氣劑市場(chǎng)魚(yú)龍混雜，劣質(zhì)引氣劑還有一定市場(chǎng)，由這些劣質(zhì)引氣劑引入的氣泡半徑和間距過(guò)大，不但不利于混凝土的抗凍性，還對(duì)強(qiáng)度造成影響。建議是否進(jìn)一步開(kāi)展硬化混凝土氣泡參數(shù)特性研究，并在有抗凍要求的混凝土中對(duì)氣泡參數(shù)進(jìn)行規(guī)定，以便真正確保引入混凝土中氣泡的質(zhì)量。
10 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)調(diào)查不同國(guó)家的抗凍性控制要求和試驗(yàn)方法，可以得出以下結(jié)論：
1. 除了德國(guó)和芬蘭，混凝土結(jié)構(gòu)物都被要求按照使用環(huán)境進(jìn)行分類(lèi)。環(huán)境主要被分成無(wú)凍害，有凍害但無(wú)鹽凍，有凍害且有鹽凍三種類(lèi)型。
2. 在有鹽凍存在的情況下，世界各國(guó)對(duì)混凝土抗凍性的要求都很?chē)?yán)格。對(duì)于含氣量，美國(guó)和加拿大的要求最高(5.5 %～8.5 %、5.8 %～8.0 %) ，北歐(挪威、瑞典、芬蘭) 和歐洲規(guī)范要求比較低(一般為4 %～5 %) 。丹麥規(guī)范中規(guī)定的含氣量值是水泥漿體和空氣的體積總和，當(dāng)其所謂的含氣量為15 %時(shí)，空氣的含量約為5 %。
在有鹽凍存在時(shí)，各國(guó)對(duì)強(qiáng)度的要求也不盡相同。一般要求混凝土28d 強(qiáng)度應(yīng)為35MPa～40MPa ，其中芬蘭的要求最高，為45MPa。對(duì)于水膠比，各國(guó)都要求應(yīng)低于0.45～0.50 。其中美國(guó)和丹麥的要求最低(0.40) ，芬蘭未作要求。
3. 加拿大和丹麥規(guī)范中還對(duì)硬化混凝土中氣泡的平均間距作出了規(guī)定，其中加拿大為小于230μm ，丹麥為小于200μm。
4. 世界各國(guó)混凝土抗凍性的試驗(yàn)方法主要有兩種，即快凍法和鹽凍法?？靸龇ㄒ悦绹?guó)的ASTMC666 為代表，主要在北美(美國(guó)、加拿大) 使用。鹽凍法以瑞典的SS 13 72 44 和歐洲材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)的RILEM TC176-IDC 2002 為代表，其中北歐主要采用SS 13 72 44 或RIL EM TC 176 - IDC 2002 中的平板法，而西歐主要采用RIL EM TC 176 - IDC 2002 中的CIF 法?？靸龇ㄔ跉W洲已很少使用。
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[17 ] NS 3473 - 92. Prosjektering av betongkonstruktioner Beregnings og
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[ 18 ]NS 4320 - 98.Beskrivelsetekster for bygg og anlegg.
[ 19 ]DS411 - 97. Norm for betonkonstuktioner.
[ 20 ]DS481 - 97.Beton2materialer.
[ 21 ]Concrete codes RakMK B4 ，1990.
[22 ] Durability guidelines and service life design of concrete structure ，1992.
[ 23 ]SFS 4475 - 1988. Concrete Frost Resistance - Protective Ratio.
[24 ]中國(guó)工程院土木水利與建筑學(xué)部. 工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性研究咨詢(xún)項(xiàng)目組. 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004. 05. 編輯：
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