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6 施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2010年 2月 第 39卷 第 2期 普通混凝土长期性能和耐久性 能试验方法标准 GB/T 50082 -2009简介 冷发光 1, 戎君明1, 丁 威1, 田冠飞1, 周永祥1, 纪宪坤 1, 何更新2, 韦庆东1, 王 晶1, 鲍克蒙1, 田 凯1 1 中国建筑科学研究院, 北京100013; 2 全国混凝土标准化技术委员会, 北京 100013 [摘要 ] 国家标准普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T50082-2009已发布, 自 2010年 7月 1日起 实施, 原 GBJ82-85同时废止。介绍本标准修订背景与修订概况。同时阐述本次修订中增加和完善的若干重要试 验方法, 包括抗冻试验法, 渗水高度法, 抗氯离子渗透试验方法等。 [关键词 ] 规范标准; 混凝土; 耐久性 [中图分类号 ] TU528[文献标识码 ] A [文章编号 ] 1002-8498 2010 02-0006 -04 Introduction ofRevised Standard for TestM ethods of Long-term Perance and Durability of Ordinary Concrete GB/T 50082 -2009 Leng Faguang 1, Rong Junm ing1, D ingW ei1, Tian Guanfei1, Zhou Yongxiang1, JiXiankun 1, He Gengxin2, W eiQ ingdong1, W ang Jing1, Bao Kemeng1, Tian Kai1 1 China Academy of Building Research, Beijing100013 , China; 2 NationalTechnicalCommittee on Concrete of Standardization Administration of China, Beijing100013, China Abstract The national standard of Standard for test s of long-term perfor mance and durability of ordinary concrete GB /T50082 -2009 was approved ,andit w ill be i mple m ented on July 1 ,2010 . M eanwhile ,the original national standard of GBJ82 -85 will be abolished .The preparation background and summ ary are introduced .The several i mportant test s revised in this version are also introduced in brie, fsuch as ant- i freeze test ,seepage height m ethod ,and ant- i chloride per meability test and so on . Key words code and standard ;concrete ;durability [收稿日期 ] 2009 -12 -14 [作者简介 ] 冷发光, 中国建筑科学研究院建筑材料研究所总工 程师, 研究员, 博士, 全国混凝土标准化技术委员会秘书长, 北京 市北三环东路 30 号 100013 , 电话 010 64517940 , E -ma il lengfaguang 126. com 1 修订背景与概况 材料失效而进行结构修复的成本日益提高, 如在 发达国家, 建筑业全部资源的 40用于修复和维护现 有的建筑结构, 用于新建的仅占 60, 这使得人们越 来越重视材料的耐久性能。此外, 提高材料的耐久性 可为可持续发展战略做出重要贡献。混凝土作为当今 世界应用最为广泛的建筑材料, 其耐久性能和长期性 能受到重视。规范和健全混凝土耐久性试验方法是进 行混凝土耐久性基础研究和相关工程技术应用的前提 和基础, 同时也是工程中检测和评价混凝土耐久性的 重要依据。 原国家标准 普通混凝土长期性能和耐久性能试 验方法 GBJ 82-85自 1985年发布以来, 20多年未经修 订, 而近年来混凝土理论和技术已经发生了很大变化, 出现了新的测试技术和仪器设备。原标准的内容已经 不能满足现代混凝土技术的发展需要。因此, 亟需对 该标准进行修订。 2004年 4月, 原建设部批准对该标准进行修订。 2004年 7 月, 第一次编制组工 作会议在北京召开。 2008年 7月, 编制组提出征求意见稿, 2008年 11月, 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 送 审稿 审查会在中国建筑科学研究院召开, 通过专家组 的审查。住房和城乡建设部于 2009年 11月 30日发 布公告, 批准 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方 法标准 为国家标准, 编号为 GB/T50082-2009, 自 2010 年 7月 1日起实施。原 普通混凝土长期性能和耐久 性能试验方法 GBJ82-85同时废止。 2010No . 2冷发光等 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T 50082 -2009简介7 2 主要的修订内容与特点 在标准的修订过程中, 一方面对原有的方法进行 了修改完善, 另一方面, 对近些年来发展成熟的耐久性 测试方法进行了研究, 针对我国国情和混凝土技术发 展水平, 进行了必要的增补。本次修订, 修改完善了试 验方法 9项, 增加新的试验方法 8项。修订后, 该标准 涵盖混凝土耐久性能和长期性能的标准化试验方法 17项。 21 抗冻试验方法 1完善了 慢冻法 慢冻法所测定的抗冻强度等级是我国一直沿用的 抗冻性能指标, 目前在建筑工程、 水工碾压混凝土以及 抗冻性要求较低的工程中还在广泛使用。慢冻法采用 气冻水融的方法进行, 原标准的试验设备主要包括冷 冻箱和溶解水槽, 试验过程中需要人工搬运混凝土试 件, 操作麻烦, 工作量大, 试验周期长, 且不容易控制试 验条件, 导致试验结果误差较大。原标准方法对试验 设备要求不高, 符合当时设备条件普遍不足的情况。 随着试验技术的发展, 目前市场已经研制出成熟的全 自动混凝土慢速冻融试验机, 实现了计算机控制、 冻融 自动循环、 试验数据自动存储等功能, 而且试验条件控 制准确, 消除了原慢冻设备存在的问题, 使得试验过程 更科学, 工作量减少, 试验结果更加可靠。目前实验室 条件得到了较大的改善, 普遍具备了使用自动冻融试 验机的能力。因此, 本次修订修改了该试验方法的试 验设备, 要求采用自动冻融试验机。 2增加了 单面冻融法 抗冻试验方法中的慢冻法较适合于评价未直接浸 泡在水中的混凝土抗冻性, 快冻法较适宜用于评价长 期浸泡在水中并处于饱水状态下混凝土的抗冻性。在 我国北方地区, 冬季在道路上大量使用除冰盐, 此时道 路混凝土及周边附属建筑物所遭受的往往不是饱水状 态下的冻融循环, 而是干湿交替及盐溶液存在状态下 的冻融循环; 冬季海港及海工建筑物, 水位变动区附近 的混凝土也是在非饱水状态下遭受盐溶液 海水 的 冻融循环。对于上述情况, 用原标准中的抗冻性试验 方法难以进行准确评估。因此, 参考国内外的研究成 果和标准规范 如 RILE M TC 1762002中的 CIF CF 方法, 以及 prENV 12390-92002, 制定了单面冻融法。 该方法适于对某一表面在盐溶液冻融作用下 如盐渍 土地区的地下混凝土结构、 海港工程的混凝土结构等 混凝土的抗冻性进行评价, 具有较强的针对性。 22 抗渗试验方法 近些年来, 以高强为主要特点的高密实性混凝土 在建筑工程中得到了更多应用, 此类混凝土抗渗性能 较好。如按照原标准中的 逐级加压法 进行试验, 由 于施加水压较低, 可能因水分难以渗透过混凝土而无 法明确区别此类混凝土的抗渗性, 而且采用 逐级加压 法 测试高密实性混凝土, 试验持续时间较长, 试验效 率低。对于这种情况, 国外比较倾向于用渗水高度及 相对渗透系数来评价混凝土的抗渗性。我国也积累了 这方面的经验, 并在一些行业标准中采用了类似方法, 如 水工混凝土试验规程 SL352-2006、 公路工程水泥 及混凝土试验规程 JTG E30-2005、 水运工程混凝土 试验规程 JTJ 270等行业标准均列入了渗水高度法或 相对渗透系数法。本标准在参考欧洲以及我国交通、 电力、 水工等行业标准的基础上, 制定了 平均 渗水 高度方法。该方法通过在混凝土试件上持续 24h施加 12MPa的水压力, 然后测量试件的渗水高度, 以反映 混凝土的抗水渗透性能。该方法试验时间较短且试验 结果比较准确, 可操作性较强。 23 抗氯离子渗透试验方法 1快速氯离子迁移系数法 RC M 法 氯离子迁移系数快速测定的试验原理和方法最早 由唐路平等人在瑞典高校 CTH 提出, 称 CTH 法 NT Bu ild 492-199911, 目前该方法已被瑞士 SI A262 /1- 2003标准和德国 BAW 标准草案 200405采纳。NT BU I LD 492正在由 CEN TC 51 CEN TC 104 /WG12/ TG5讨论以进一步形成欧盟 EN标准。本次修订以 NT Bu ild 492-199911 Chloride M igration Coefficient from Non-steady -stateM igration Experm i ents 非稳态迁移试 验得到的氯离子迁移系数法 方法为蓝本, 经适当的文 字修改而成, 基本上为等同采用。 图 1 RCM 试验装置示意 Fig . 1 Equip ment of RCM test 该方法是通过测量氯离子迁移 扩散 系数反映 混凝土的抗氯离子渗透性能。该系数不能直接和用别 的方法 如非稳态浸泡试验和稳态迁移试验方法 测 量得到的氯离子扩散系数进行比较。试验装置如图 1 所示, 在外加电压的情况下, 测量阴极溶液中氯离子渗 入混凝土试件内部的深度, 然后根据渗透深度、 施加电 压、 试验时间、 试验温度等计算混凝土的氯离子迁移系 数, 利用该系数可以定量地反映混凝土抗氯离子渗透 8 施工技术第 39卷 性能的优劣。 2电通量法 本方法根据美国材料试验协会 ASTM 推荐的混 凝土抗氯离子渗透性试验方法标准 ASTM C1202修改 而成, 也可叫直流电量法 或库仑电量法、 导电量法 。 该方法是目前国际上应用最为广泛的混凝土抗氯离子 渗透性的试验方法之一。国内外使用该方法经过科学 研究和工程实践, 积累了大量的宝贵数据和经验。实 践证明, 该方法对于大多数普通混凝土是适用的, 而且 与其它电测法有较好的相关性。在大多数情况下, 相 同配合比的混凝土, 其电通量测试结果与氯离子浸泡 试验方法 如 AASHTO T259的测试结果之间也具有 较好的相关性。 该方法通过测量在外加电压 60V 作用下 6h内 通过混凝土的电量, 试验装置如图 2所示, 根据电通量 可 以 定 性 地 反 映 混 凝 土 抗 氯 离 子 渗 透 性 能 ASTM 1202-07, 如表 1所示。 图 2 电通量试验装置示意 Fig . 2 Equip ment of electric flux test 表 1 混凝土氯离子渗透性 Table 1 Chloride ion penetration of concrete 电通量 /C混凝土的氯离子渗透性评价 4 000高 2 000 4 000中等 1 000 2 000低 100 1 000很低 100可忽略 24 早期变形试验方法 近些年来, 由于混凝土强度普遍提高, 水泥 胶凝 材料 用量增加而用水量减少, 化学外加剂广泛使用, 加之水泥产品高早强倾向明显, 导致混凝土的早期收 缩明显增大。混凝土早龄期 如前 3d的体积变形 包 括沉降收缩、 水泥水化的化学收缩及其引发的自生收 缩和混凝土表面失水产生的干燥收缩等 占混凝土整 个收缩的比例显著上升, 成为影响混凝土收缩开裂性 能的重要原因。原标准的试验方法是在试件标准养护 1 2d 后在特定环 境 20 2 , 相对湿度 60 5 中测量其体积变形, 主要反映后期混凝土的干 燥收缩, 无法反映前 2d的体积变化情况。混凝土硬化 前处于塑性状态, 采用以往的接触式测量方法无法测 试。在这种情况下, 必须使用非接触式测量方法。非 接触式方法是在混凝土没有足够强度的情况下, 利用 高测量精度 不低于 0002mm的传感器通过光、 电、 磁信号等手段获取混凝土试件的体积变形数据。非接 触法混凝土收缩变形测定仪目前在市场上已经存在成 熟的产品, 具备自动采集、 数据处理、 能设定采样时间 间隔等功能, 能够准确地测量混凝土试件的收缩情况。 该方法体现了目前测试技术的进步, 有利于研究和控 制混凝土早期变形性能。 25 早期抗裂试验方法 研究混凝土收缩的意义通常并不在于收缩率本 身, 而是为了确定混凝土收缩对混凝土开裂风险的影 响。约束收缩试验方法实际上是一种评价混凝土抗裂 性能的试验方法。引入约束收缩试验方法, 可以模拟 工程中钢筋限制混凝土的状态, 更加接近工程现场的 实际情况。本次修订是以 I CBO标准试验方法为基础, 并进行了较大的改进, 通过系统的试验研究验证后, 形 成了 早期抗裂试验方法 。本标准采用刀口诱导开 裂, 故可称其为 刀口法 。该方法操作简单、 方便, 开 裂敏感性好, 容易达到试验目的。 该试验方法将混凝土拌合物直接浇筑于试验模具 内, 将风扇风速调节至 5m /s , 连续吹风 24h后利用读 数显微镜测量裂缝的宽度。结合裂缝长度和数量, 计 算混凝土单位面积上的总开裂面积, 通过对比单位面 积上总开裂面积的大小, 可以半定量地判断混凝土早 期抗裂性能的优劣。 26 抗硫酸盐侵蚀试验方法 硫酸盐侵蚀是混凝土遭受化学腐蚀的最主要形式 之一, 特别在滨海和盐渍土环境中更为常见, 且破坏作 用十分明显。目前国内外的硫酸盐侵蚀的标准试验方 法中, 多以水泥或水泥砂浆为对象, 测量指标也多以测 量试件长度变化为主, 试验周期漫长。本标准修订时, 结合多年来混凝土土壤腐蚀的研究成果, 制定了以混 凝土立方体试件在硫酸盐溶液中经受一定次数的干湿 循环后, 测试残余抗压强度为指标的试验方法。该方 法尤其适用于强度等级较高的混凝土抗硫酸盐侵蚀试 验。 该试验方法规定, 混凝土试件标准养护 28d后可 进行试验。试验过程中, 混凝土首先在 5 Na2SO4溶 液中浸泡 15h, 然后在 80 条件下高温烘干 6h, 如此循 环试验, 每个干湿循环的总时间控制在 24 2 h。经 过规定的干湿循环次数后, 测定遭受硫酸盐侵蚀混凝 土的抗压强度, 然后计算得出抗压强度耐蚀系数, 根据 2010No . 2冷发光等 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准GB/T 50082 -2009简介9 耐蚀系数判断混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能。 27 碱- 骨料反应试验方法 碱-骨料反应已给世界许多国家造成了重大损失, 已经成为危害混凝土结构耐久性的重要因素之一。我 国行业标准 普通混凝土用砂、 石质量及检验方法标 准 JGJ 52-2006中已列入 砂浆长度法 、 快速砂浆棒 法 和 岩石柱法 等检测骨料碱活性的方法。以上方 法多以水泥砂浆进行试验, 没有采用混凝土进行试验 的标准方法。本次修订时, 参考国外先进标准, 列入了 碱-骨料反应试验方法 。 本方法主要参考加拿大 Test for potential expansive of cement -aggregate combination concrete prism expansion CAN /CSA-A232-14A2004方法编 写而成。同 时 也 参 考 了 欧 洲 材 料 与 试 验联 合 会 R I LE M 下属的碱-骨料反应与预防委员会 TC 191 ARP提出的 混凝土棱柱体试验法 AAR-3。试验 中将混凝土棱柱体在规定的时间、 湿度和温度条件下 养护 12个月, 以此种严酷条件激发骨料潜在的 AAR 活性, 通过测量混凝土试件的膨胀率, 以判定混凝土的 碱-骨料反应活性。该法可用来评价粗骨料或者细骨 料或者粗细混合骨料的潜在膨胀活性, 也可以用来评 价辅助胶凝材料 即掺和料 对碱- 硅反应的抑制效果。 在标准中增加碱-骨料反应试验方法, 一方面有利 于提高我国 AAR试验水平,过去的工作偏重于砂浆棒 法试验, 与工程实际情况中间差一环 混凝土棱柱体试 验。因为混凝土与工程实际最为接近, 因此应尽快建 立各地骨料的混凝土棱柱体膨胀数据, 避免单纯使用 砂浆棒法可能带来的不良后果。另一方面为建立预防 AAR综合体系打好试验基础。判断骨料碱活性和判 断工程是否发生有害碱-骨料反应, 都应使用混凝土柱 法, 这是国外的一致趋势。我国目前一些评价掺和料 抑制 AAR的试验标准, 多以快速砂浆棒法为主, 还有 小混凝土柱法, 与国际上公认的棱柱体法缺乏可比性。 今后无论检测骨料活性, 还是判断某一工程是否存在 AAR 风险, 除参照既有标准进行试验外, 均应大量进 行混凝土棱柱体试验。 3 进一步的工作 由于混凝土耐久性试验难度非常大, 要确定耐久 性试验方法涉及到技术指标、 试验程序、 试验设备和环 境条件等因素, 同时要考虑国家节能、 节省资源的战略 要求。有些方法由于目前暂时不成熟或者条件不具 备, 如耐磨试验方法等没有纳入新修订的国家标准。 将来在充分积累数据和经验的基础上, 争取下次修订 时进一步完善该标准。 目前的标准体现了先进性, 但由于耐久性试验的 复杂性, 有些试验方法还有待于进一步积累经验和试 验验证。欢迎各界同仁关心本标准的实施、 修订, 为我 国混凝土标准化工作献计献策。 上接第 5页 表 3 混凝土早期抗裂性能的等级划分 Table 3Grade division of early cracking resistance of concrete 等级L-L-L-L-L- 单位面积上的 总开裂面积 c mm2/m2 c 1 000 700c 1 000 400 c 700 100c 400 c 100 耐久性检验评定不能与强度检验评定相提并论, 耐久 性试验成本高, 不仅体现在试验方法多、 试验周期长、 试验设备复杂, 还要考虑人员、 场地、 费用等各种因素。 如果提出的要求过高, 脱离实际情况, 则标准缺乏可操 作性而无法执行。本标准对取样和试验组数做出以下 规定 同一检验批混凝土的强度等级、 龄期、 生产工 艺和配合比应相同; 对于同一工程、 同一配合比的混 凝土, 检验批不应少于一个; 对于同一检验批, 设计 要求的各个检验项目应至少完成一组试验。这样既确 保了标准规定的底线, 具有可操作性又不失灵活性。 在确定检验结果时, 采取了 偏于安全取值 的原 则。确定这一原则主要考虑为工程留有足够的富裕 度。评定分为两个步骤 首先是分项评定, 然后是在分 项评定的基础上进行综合评定。 3 进一步的工作 本标准结合试验研究和工程经验, 首次提出了混 凝土耐久性检验评定的方法、 步骤以及相关规定。混 凝土抗氯离子渗透性能、 抗硫酸盐侵蚀性能、 早期抗裂 性能等的试验方法是国家标准 普通混凝土长期性能 和耐久性能试验方法标准 新增加的内容, 这些项目检 验评定的规定主要依靠系统的试验数据。 混凝土耐 久性检验评定标准 JGJ/T 193-2009在全国范围的推 行需要一个过程, 也可能出现一些新的情况和问题, 将 在日后条件成熟时通过修订进一步完善。 编制组仍将继续关注国内外有关混凝土耐久性检 验评定方面的发展态势, 包括科研的动态与前沿、 工程 经验的总结、 新出现的检测技术和方法及国外相关课 题的进展等。还将积极关注本标准发布后的实施情 况, 全面了解行业内生产企业、 研究机构、 高校等单位 对该标准的执行情况、 修改建议和意见, 为将来的修订 完善收集资料。 同时, 加强该标准的公益性工作, 对本标准的技术 问题做出及时、 有效的解释和说明。