國外混凝土抗凍性控制要求和試驗方法綜述（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 混凝土建筑和設計準則[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：
NA ：輕微的嚴酷環(huán)境：包括戶外結(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物質(zhì)危害的結(jié)構(gòu)物。
挪威規(guī)范中規(guī)定，無論在何種環(huán)境條件下，當結(jié)構(gòu)物處在有凍融循環(huán)或潮濕的環(huán)境中時，混凝土都必須引氣。在這種情況下，混凝土中的空氣含量應為3 %～6 %。當結(jié)構(gòu)物處在NA 環(huán)境中時，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，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———干燥的沒有腐蝕存在的環(huán)境。
M：中等環(huán)境———有水但沒有凍結(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，同時可能有堿或氯離子存在的環(huán)境。
E：非常嚴酷的環(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 對混凝土配合比和硬化混凝土都進行了規(guī)定，如表7 和表8 所示。
注：1. 強度試驗采用圓柱體:<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)范同時規(guī)定，如果試件通過抗凍試驗，空氣和漿體的總量可以減少到10%。
7.2 抗凍性試驗方法
丹麥曾經(jīng)采用過類似于ASTM C666 快凍法的標準，標準號為DS 423 - 29 ，但該標準已于1995 年廢除，并沒有相應的替代標準。目前在DS411 - 97 中，推薦采用瑞典的SS 13 72 44 抗凍性試驗方法。
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)服務壽命設計和耐久性指南) ，1992[22]
在這些混凝土規(guī)范中環(huán)境被分為3 個等級：
Y1 經(jīng)常有氯離子存在的環(huán)境
Y2 一般環(huán)境(戶外)
Y3 溫和環(huán)境(室內(nèi))
規(guī)范規(guī)定，在Y1 環(huán)境和經(jīng)設計者確認后的Y2環(huán)境中，建筑物要求具有抗凍性。當混凝土為非結(jié)構(gòu)部位時，要求混凝土的最小強度為20MPa ；當混凝土為結(jié)構(gòu)部位且位于建筑物外表面時，要求混凝土的最小強度為45MPa ，且含氣量不小于4 % ，同時要求混凝土中保護孔率大于0.2 。所謂保護孔率是指混凝土中有保護作用的孔與所有孔隙的比率，類似于吳中偉院士提出的無害孔、少害孔、有害孔和多害孔概念。根據(jù)孔徑的不同，區(qū)別出對于抗凍有保護作用的孔和無保護作用的孔，測試方法為“SFS 4475 - 1988 ConcreteFrost Resistance - Protective Pore Ratio”[23] 。
9 討論
1. 通過以上調(diào)研我們了解到，在解決混凝土凍害問題時，國外比較普遍的做法是先對環(huán)境進行分類，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，如果考慮到鋼筋銹蝕和化學腐蝕，則環(huán)境一共被分為18類。面對混凝土耐久性問題的時候，針對不同的環(huán)境條件都有不同的規(guī)定。相比之下，我國規(guī)范中也有針對混凝土抗凍性的規(guī)定，但規(guī)范中并未區(qū)分環(huán)境等級，且在考慮鋼筋銹蝕和腐蝕的時候也是如此。建議是否可在我國規(guī)范中增加對混凝土所處環(huán)境的分類，并依據(jù)環(huán)境分類分別進行規(guī)定，使處理混凝土耐久性相關(guān)問題的時候有的放矢。
2004 年陳肇元院士編輯出版了《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計與施工指南》[ 24 ] (以下簡稱“指南”) ，“指南”中對混凝土所處環(huán)境進行了分類。有抗凍要求的混凝土，依據(jù)所處環(huán)境不同，對混凝土的含氣量，最低強度等級、最大水膠比、最小膠材用量和抗凍耐久性指數(shù)DF 值進行了規(guī)定。
2. 檢測混凝土抗凍性時，世界上主要的試驗方法有快凍法和鹽凍法兩種。在混凝土經(jīng)受除冰鹽凍融的時候，歐洲主要采用鹽凍法來評價混凝土的抗凍性。我國北方地區(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方法，無法準確地評估混凝土在這種環(huán)境條件下的抗凍性。建議是否可在我國的混凝土抗凍性試驗方法中增加鹽凍法，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. 對混凝土抗凍性進行控制時，除了對混凝土含氣量、水膠比、膠材用量和強度進行控制以外，部分國家(加拿大、丹麥) 還對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)定保護孔率大于0.2 。可見，各國不但重視引入混凝土中氣體的數(shù)量，對引入氣體的質(zhì)量也十分重視。我國目前在這方面的工作和國外還有很大的差距，僅在水工規(guī)范“DL/ T5150 -2001 水工混凝土試驗規(guī)程”中對硬化混凝土氣泡參數(shù)的測定進行了規(guī)定，在實際應用中并未引起足夠的重視。目前我國引氣劑市場魚龍混雜，劣質(zhì)引氣劑還有一定市場，由這些劣質(zhì)引氣劑引入的氣泡半徑和間距過大，不但不利于混凝土的抗凍性，還對強度造成影響。建議是否進一步開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氣泡參數(shù)進行規(guī)定，以便真正確保引入混凝土中氣泡的質(zhì)量。
10 結(jié)語
通過調(diào)查不同國家的抗凍性控制要求和試驗方法，可以得出以下結(jié)論：
1. 除了德國和芬蘭，混凝土結(jié)構(gòu)物都被要求按照使用環(huán)境進行分類。環(huán)境主要被分成無凍害，有凍害但無鹽凍，有凍害且有鹽凍三種類型。
2. 在有鹽凍存在的情況下，世界各國對混凝土抗凍性的要求都很嚴格。對于含氣量，美國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，當其所謂的含氣量為15 %時，空氣的含量約為5 %。
在有鹽凍存在時，各國對強度的要求也不盡相同。一般要求混凝土28d 強度應為35MPa～40MPa ，其中芬蘭的要求最高，為45MPa。對于水膠比，各國都要求應低于0.45～0.50 。其中美國和丹麥的要求最低(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. 世界各國混凝土抗凍性的試驗方法主要有兩種，即快凍法和鹽凍法。快凍法以美國的ASTMC666 為代表，主要在北美(美國、加拿大) 使用。鹽凍法以瑞典的SS 13 72 44 和歐洲材料試驗協(xié)會的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。
[參考文獻]
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[ 8 ] CSA A23. 4 - 94 Precast Concrete - Materials and Constrution.
[ 9 ] CSA - A23. 2 - 9B - 94 Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing.
[ 10 ]ASTM C457 - 98 Standard Test Method for Microscopical Determination of Parameters of the Air2Void System in Hardened Concrete.
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Ⅱ.Draft recommendation for test method for the freeze2thaw resistance of concrete test with water (CF) or with sodium chloride solution (CDF) . 175 - 182.
Ⅲ.Draft recommendation for test method for the freeze2thaw resistance of concrete Slab test and cube test . 366 - 371.
[14 ]RIL EM TC 176 - IDC 2002. Recommendations of RIL EM TC 176 : Test methods of frost resistance of concrete.
[15 ]DIN 1045/ A1 :2001. Structure use of concrete - design and construction.
[ 16 ]DIN EN 13687 - 1 :2002. Products and systems for the protection and repair of concrete structure2test methods2Determination of thermal compatibility - Part 1 : Freeze2thaw cycling with de2icing salt immersion.
[17 ] NS 3473 - 92. Prosjektering av betongkonstruktioner Beregnings og
kostruksjonsregler.
[ 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 ]中國工程院土木水利與建筑學部. 工程結(jié)構(gòu)安全性與耐久性研究咨詢項目組. 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計與施工指南. 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004. 05. 編輯：
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