GB51081-2015 低温环境混凝土应用技术规范.docx

UDC 中华人民共和国国家标准 P GB 51081-2015 低温环境混凝土应用技术规范 Technical code for application of concrete under cryogenic circumstance 2015- 01- 21 发布 2015- 09-01 实施 中华人民共和国住房和城乡建设部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局  联合发布 前 言 本规范是根据住房城乡建设部关于印发的通知建标〔2011〕17号的要求，由 中国石油和化工勘察设计协会和中国寰球工程公司会同有关单位 共同编制完成。 本规范在编制过程中，编制组开展了大量试验研究，经过广泛 调查研究，认真总结实践经验，参考相关国内外标准、规范，并在广 泛征求意见的基础上，最后经审查定稿。 本规范共分8章和1个附录，主要技术内容包括总则、术语 和符号、基本规定、设计参数、材料、配合比设计、施工、检验与验 收等。 本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 本规范由住房城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释， 由中国工程建设标准化协会化工分会负责日常管理，由中国寰球 工程公司负责具体技术内容的解释。在执行过程中，请各有关单 位结合工程实际，总结经验，积累资料，将有关意见和建议反馈至 中国寰球工程公司地址北京市朝阳区来广营高科技产业园创达 二路1号，邮政编码100012,电子邮件zhengjianhua hqcec. com, 以便今后修订时参考。 本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人 主 编 单 位中国石油和化工勘察设计协会 中国寰球工程公司 参 编 单 位清华大学 中国核工业华兴建设有限公司 中国建筑第二工程局有限公司 1 2 上海电力建筑工程公司 主要起草人郑建华 时旭东 李金光 刘 哲 姚国明 张素枝 陈向阳 姜会浩 王立伟 高玉祥 张巧芬 高玉芬 黄 洪 军 李 小 座 许 伟 主要审查人熊 威 顾祥林 朱卫中 管 颉 邱道军 王志彤 贾桂敬 赵冬梅 汪宁扬  张卫兵 富 克 程艳芬 宋延杰 董建华 束廉阶 章 健  张志明 张天申 李林凯 扈国强 吴树勤 丁 乙 张维秀  目 次 1 总 则 1 2 术语和符号 2 2.1 术语 2 2.2 符号 2 3 基本规定 4 4 设计参数 5 4.1 强度指标 5 4.2 模量指标 6 4.3 应力-应变关系 7 4.4 热工指标 10 4.5 泊松比 11 5 材 料 13 5.1 细骨料 13 5.2 粗骨料 13 5.3 水泥 14 5.4 水 15 5.5 外加剂 15 5.6 掺和料 16 6 配合比设计 17 7 施 工 19 7.1 一般规定 19 7.2 施工准备 19 7.3 牛产与运输 20 7.4 浇筑 21 1 7.5 养护 21 8 检验与验收 22 8.1 一般规定 22 Contents 8.2 检验项目和数量 22 8.3 验收标准 23 附录 A 低温环境混凝土检验方法 25 1 General provisions 1 本规范用词说明32 2 Terms and symbols 2 引用标准名录 33 2.1 Terms 2 附 条文说明 35 2.2 Symbols 2 3 Basic requirements 4 4 Design parameters 5 4.1 Strength 5 4.2 Modulus 6 4.3 Stress-strain relationship 7 4.4 Thermal parameters 10 4.5 Poisson ratio 11 5 Materials 13 5.1 Fine aggregate 13 5.2 Coarse aggregate 13 5.3 Cement 14 5.4 Water 15 5.5 Admixture 15 5.6 Mixture 16 6 Mix proportion design 17 7 Construction 19 7.1 General requirements 19 7.2 Construction preparation 19 7.3 Production and transportation 20 7.4 Pouring 21 2 3 4 1 7.5 Curing 21 8 Test and uation 22 8.1 General requirements 22 8.2 Items and quantity of test 22 8.3 Acceptance criteria of test 23 Appendix A Inspection of concrete under cyogenic circumstance 25 Explanation of wording in this code 32 List of quoted standards 33 Addition Explanation of provisions 35  1 总 则 1.0.1 为了规范低温环境混凝上的工程应用，保证工程质量，做 到技术先进、安全可靠、经济合理，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于工业建筑混凝土结构工程中低温环境混凝 土的设计、施工、质量检验和验收。 1.0.3 低温环境混凝土的应用除应符合本规范的规定外，尚应符 合国家现行有关标准的规定。 2 术语和符号 2.1 术 语 2.1.1 低温环境 cryogenic circumstance 温度介于一40℃-197℃时的工作环境或状态。 2.1.2 常温环境 normal circumstance 温度介于一40℃60℃时的工作环境或状态。 2.1.3 低温环境混凝土 concrete under cryogenic circum- stance 适用于低温环境下的混凝土。 2.1.4 入模温度 temperature of mixture placing to 混凝土拌和物浇筑入模时的温度。 2.2 符 号 2.2.1 材料性能 fck 混凝土立方体抗压强度标准值N/mm; JcT 低温环境混凝土轴心抗压强度标准值N/mm; fT 低温环境混凝土轴心抗压强度设计值N/mm; fi 低温环境混凝土轴心抗拉强度标准值N/mm; fcT 低温环境混凝土轴心抗拉强度设计值N/mm; E. 常温环境混凝土的弹性模量N/mm; ECT 低温环境混凝土的弹性模量N/mm; GCT 低温环境混凝土的剪切模量N/mm; fCT 低温环境混凝土抗压强度的平均值N/mm; fCT 低温环境混凝土抗拉强度的平均值N/mm; αCT 低温环境混凝土的热膨胀系数1/℃; 2  AT低温环境混凝土的导热系数[W/m℃]; cT 低温环境混凝土的比热容[J/kg ℃]; CT 低温环境混凝土的泊松比； P 混凝土含水率。 2.2.2 计算系数及其他 βT 低温环境混凝土低温硬化指标； δCT低温环境混凝土强度的变异系数； dT 低温环境混凝土单轴受压损伤演化参数； Cc,a- 常温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线上升段的 参 数 值 ； Ce,d常温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线下降段的 参数值 ； αr,d 常温环境混凝土单轴受拉应力-应变曲线下降段的参 数 值 ； aCT低温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线上升段的 参数值 ； acTa低温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线下降段的 参数值 ； a;T 低温环境混凝土单轴受拉应力-应变曲线下降段的参 数 值 ； T 作用的温度值℃。 3 3 基 本 规 定 3.0.1 低温环境混凝土的设计参数除应满足本规范的规定外，尚 应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB 50010的有关 规定。 3.0.2 低温环境混凝土的强度等级应为C40～C60, 且按木规范 的要求进行材料选用、配合比设计、制作和质量检验。 3.0.3 低温环境混凝土的施工应编制专项施工技术方案。 3.0.4 低温环境混凝土的入模温度宜为5℃30℃。 3.0.5 在低温环境混凝土养护期内，混凝土浇筑物的温度分布梯 度不应超过35℃/m, 且里表温差不宜超过20℃。 3.0.6 低温环境混凝土结构应根据设计要求在现场进行模拟施 工试验。 3.0.7 低温环境混凝土属于大体积混凝土时，尚应符合现行国家 标准大体积混凝土施工规范GB50496 的有关规定。 3.0.8 低温环境混凝土的耐久性除应满足本规范的要求外，尚应 符合现行国家标准混凝土结构耐久性设计规范GB/T 50476 的 有关规定。 4  4 设 计 参 数 4.1 强 度 指 标 4.1.1 低温环境混凝土强度等级，应按其在常温环境下的立方体 抗压强度标准值确定。 4.1.2 低温环境混凝土的轴心抗压强度标准值应按表4.1.2-1采 用，低温环境混凝土的轴心抗拉强度标准值应按表4.1.2-2采用。 表4.1.2-1低温环境混凝土轴心抗压强度标准值湿N/mm 温度值 eCT与低温环境混凝土单轴抗压强度代表值相对应的压 应变； a.T- 低温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线上升段 的参数值； aC.--- 低温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线下降段 的参数值； Ec.,与常温环境混凝土单轴抗压强度代表值相对应的压 应变，应按表4.3.1取用； ac...-常温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线上升段 的参数值，应按表4.3.1取用； ac.d常温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线下降段 的参数值，应按表4.3.1取用； eST低温环境混凝土应力-应变关系曲线下降段应力等于 0.5fT 时的压应变。 表4.3.1 常温环境混凝土单轴受压应力-应变关系曲线的参数值 f.,N/mm 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 E.,10-⁶ 1470 1560 1640 1720 1790 1850 1920 1980 2030 2080 2130 ac, 2.15 2.09 2.03 1.96 1.90 1.84 1.78 1.71 1.65 1.59 1.53 ard 0.74 1.06 1.36 1.65 1.94 2.21 2.48 2.74 3.00 3.25 3.50 注f., 为与低湿环境混凝土单轴抗压强度代表值78、f 或f 相对应的常温 环境混凝土单轴抗压强度代表值了设计值、f eCT 与低温环境混凝土单轴抗拉强度代表值相对应的拉 应变； a.T.低温环境混凝土单轴受拉应力-应变关系曲线下降段 的参数值； E 与常温环境混凝土单轴抗拉强度代表值相对应的拉应 变，按表4.3.2取用； a,a -常温环境混凝土单轴受拉应力-应变关系曲线下降段 的参数值，按表4.3.2取用。 表4.3.2常温环境混凝土单轴受拉应力-应变关系曲线的参数值 ..,N/mm 1.5 2 2,5 3.0 3.5 4.0 E,10-⁶ 81 95 107 118 128 137 2.d 0.70 1.25 1.95 2,81 3.82 5.00 注f.,为与低温环境混凝土单轴抗拉强度代表值f行T、f或子温相对应的常温 环境混凝土单轴抗拉强度代表值f 设计值、f 标准值或f, 平均值。 4.3.3 低温环境混凝土应力一应变关系曲线中的强度代表值宜 根据设计分析计算的需要分别取其标准值 或f 、设计值 厂T 或 fT 或平均值 f 或了T。 4.3.4 低温环境混凝土抗压强度和抗拉强度的平均值可通过试 9 11 验直接测定或按下列公式计算 ff P 低温环境混凝土的含水率; T作用的温度值℃; a. 低温环境混凝土热膨胀系数基本值，应按表4.4.2 取用。 表4.4.2 低温环境混凝土热膨胀系数基本值α.10⁻⁶ 1/℃ T℃ 20 10 0 → 10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 ae 10.00 9.51 9.00 8.51 8.04 7.60 7.18 6.78 6.40 6.04 5.70 5.39 T℃ -100 -110 -120 -130 -140 -150 -160 -170 -180 -190 -197 一 ae 5.10 4.83 4.58 4.36 4.16 3.98 3.82 3.68 3.56 3.47 3.40 - 10  4.4.3 低温环境混凝土的导热系数宜按下式计算 4.4.3 式中λCT低温环境混凝土的导热系数[W/m ℃]; λ低温环境混凝土导热系数基本值，应按表4.4.3 取用。 表4.4.3低温环境混凝土导热系数基本值λ. [W/m ℃] T℃ 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 λe 2.94 2.98 3.03 3.08 3.12 3.17 3.22 3.27 3.31 3.36 3.42 3.47 T℃ -100 -110 -120 -130 -140 -150 -160 -170 -180 -190 -197 一 Ae 3.52 3.57 3.63 3.68 3.74 3.79 3.85 3.91 3.97 4.03 4.07 一 4.4.4低温环境混凝土的比热容宜按下式计算 4.4.4 式中cCT 低温环境混凝土的比热容[J/kg℃]; c. 低温环境混凝土比热容基本值，应按表4.4.4 取用。 表4.4.4低温环境混凝土比热容基本值c. [J/kg ℃] T℃ 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 Ce 960.0 926.1i 893.3 861.7 831.3 801.9 773.5 746.2 719.8 694.3 669.86 646.1 T℃ 一100 -110 -120 -130 -140 -150 -160 一170 -180 -190 -197 一 C。 623.2 601.2 579.9 559.4 539.7 520.6 502.2 484.4 467.3 450.8 439.5 二 4.5 泊 松 比 4.5.1 低温环境混凝土遭受非多次升降温循环作用时，其泊松比 宜按下式计算 VCT0.2aβCT⁰.2 4.5.1 式 中VCT 低温环境混凝土的泊松比； 低温环境混凝土泊松比的应力水平o/f 望影响 α、 系 数 。 当a/fT≤0.55 时 ，a、1; 当 o/fT 5 材 料 0.55时，宜考虑应力水平对低温环境混凝土泊松比 的影响。 5.1 细 骨 料 5.1.1 低温环境混凝土细骨料宜选用河砂，不得使用海砂。 5.1.2 低温环境混凝土用砂应采用中粗砂，其质量要求除应符合 国家现行标准建设用砂GB/T 14684 和普通混凝土用砂、石质 量及检验方法标准JGJ 52 的有关规定外，尚应符合表5. 1.2的 规定。 表5.1.2低温环境混凝土用砂质量要求 项 目 指 标 氯离子含量 ≤0.02 表观密度kg/m 26002950 含泥量 ≤2.0 泥块含量 ≤0.5 硫化物及硫酸盐含量,按SO₃质量计 0.20 碱活性反应 无 5.1.3 低温环境混凝土细骨料应按现行行业标准普通混凝土用 砂、石质量及检验方法标准JGJ 52 的规定对骨料进行碱活性 检验。 5.1.4 低溢环境混凝土细骨料抽检频率、检验标准及级配要求应 符合现行行业标准普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准 JGJ 52的有关规定。 5.2 粗 骨 料 5.2.1 低温环境混凝土粗骨料应选用碎石。 5.2.2 低温环境混凝土用石，其质量要求除应符合国家现行标准 13 12 建设用卵石、碎石GB/T 14685 和普通混凝土用砂、石质量及 检验方法标准JGJ 52的有关规定外，尚应符合表5.2.2的要求。 表5.2.2 低温环境混凝土用石子质量要求 项 目 指 标 氯离子含量 ≤0.01 表观密度kg/m 2600～2900 含泥量 0.5 泥块含量 0 硫化物及硫酸盐含量,按SO₃质量计 0.2 碱活性反应 无 5.2.3 低温环境混凝土粗骨料应按现行行业标准普通混凝土用 砂、石质量及检验方法标准JGJ 52 的规定对骨料进行碱活性 检验。 5.2.4 低温环境混凝土粗骨料抽检频率、检验标准及级配要求应 符合现行行业标准普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准 JGJ 52的有关规定。 5.3 水 泥 5.3.1 低温环境混凝土应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 5.3.2 低温环境混凝土用水泥，其质量要求除应符合现行国家标 准通用硅酸盐水泥GB 175的有关规定外，尚应符合表5.3.2的 要求。 表5.3.2 低温环境混凝土用水泥质量要求 项 目 指 标 铝酸三钙 ≤8.0 氯离子含量 ≤0.03 碱含量,按Na₂ O0.658K₂O质量计 0.6 强度等级MPa ≥42.5 14  5.3.3 低温环境混凝土用水泥应检测其水化热指标。 5.3.4 水泥进场时应对水泥品种、强度等级、包装或散装仓号、出 厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性、凝结时间等性能指标 及其他设计要求的性能指标进行复检。 5.4 水 5.4.1 低温环境混凝土用水宜选用饮用水、地表水或地下水，不 得使用海水或再生水。 5.4.2 低温环境混凝土拌合用水，其水质要求除应符合现行行业 标准混凝土用水标准JGJ 63的有关规定外，尚应符合表5.4.2 的要求。 表5.4.2低温环境混凝土拌合用水水质要求 项 目 指 标 pH值 6.0～8.0 氯化物mg/I ≤350 硫酸盐、碱金属碳酸盐或重碳酸盐mg/1 ≤400 可溶物mg/1 ≤2000 不溶物mg/1 ≤2000 5.4.3低温环境混凝土养护用水，其水质要求除应符合现行行业 标准混凝土用水标准JGJ 63的有关规定外，尚应符合表5.4.3 的要求。 表5.4.3低温环境混凝土养护用水水质要求 项 目 指 标 p H 值 6.0～8.0 氯化物mg/1 ≤350 硫酸盐、碱金属碳酸盐或重碳酸盐mg/1 ≤400 5.5 外 加 剂 5.5.1 低温环境混凝土外加剂应符合国家现行标准混凝土外加 15 剂GB 8076、混凝土外加剂应用技术规范GB 50119 和聚羧酸 系高性能减水剂JG/T 223的有关规定。 5.5.2 低温环境混凝土不宜使用防冻剂，不得使用含有氯盐类的 外加剂。 5.5.3 低温环境混凝土用外加剂宜采用液态外加剂。 5.5.4 低温环境混凝土所采用的减水剂宜为高性能减水剂，其减 水率不应低于20。 5.5.5 低温环境混凝土用外加剂的品种和掺量应根据工程所用 胶凝材料经试验确定，功能相同的不同品牌外加剂不得在同一拌 和物中使用。 5.5.6 低温环境混凝土用外加剂的质量主要控制项目应包括掺 外加剂混凝土的性能和外加剂匀质性。 5.5.7 低温环境混凝土可掺入引气剂，其拌和物的含气量不宜大 于 5 。 5.6 掺 和 料 5.6.1 低温环境混凝土用掺和料宜选用硅灰、粉煤灰或粒化高炉 矿渣粉。 5.6.2 低温环境混凝土用掺和料应符合现行国家标准用于水泥 和混凝土中的粉煤灰GB 1596、用于水泥和混凝土中的粒化高 炉矿渣粉GB/T 18046和砂浆和混凝上用硅灰GB/T 27690的 有关规定。 5.6.3 低温环境混凝土用粒化高炉矿渣粉的质量等级宜选川 S105 级，不得采用S75 级 。 5.6.4 低温环境混凝土用粉煤灰不得采用Ⅲ级粉煤灰和高钙灰。 16  6 配合比设计 6.0.1 低温环境混凝土的原材料应符合下列要求 1 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料； 2 粗骨料宜选用连续级配； 3 所选用的外加剂应与胶凝材料进行适应性试验。 6.0.2 低温环境混凝土的配合比设计除应符合现行行业标准普 通混凝土配合比设计规程JGJ 55 的有关