中美混凝土规范比较概要

中美混凝土规范比较交通部公路科学研究院二OO八年十月交通运输部基本建设质量监督总站讲座之一报告内容1.桥梁设计规范简介2.混凝土材料规范比较3.混凝土强度换算4.总结一、桥梁设计规范简介中美混凝土桥梁设计规范简介•中国公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（2004）•美国AASHTO桥梁设计规范（2005）•欧洲混凝土桥梁设计规范（2002）中国混凝土桥梁设计规范简介（1）公路桥梁设计通用规范（2004）•一般设计原则•荷载作用的定义、组合与分项系数取值方法（2）中国公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（2004）•设计理论与方法•构造设计美国混凝土桥梁设计规范简介美国AASHTO桥梁设计规范（2005）•结构设计一般原则•荷载及荷载组合与分项系数•结构分析及评价•（混凝土、钢、铝、木）结构设计•构造设计等欧洲混凝土桥梁设计规范简介（1）EN1990–Eurocode:Basisofstructuraldesign•结构设计一般原则，适用于工民建和土木工程设计（2）EN1991–Eurocode1:Actionsonstructures•一般荷载作用•特殊荷载作用（3）EN1992–Eurocode2:Designofconcretestructures•混凝土结构设计的通用准则•结构设计理论与方法•混凝土工民建设计•混凝土桥梁设计•海洋混凝土结构设计EurocodeEurocodepartEN1990–Eurocode:BasisofstructuraldesignEN1991–Eurocode1:ActionsonstructuresEN1991-1-1:Densities,Self-weightandimposedloadsEN1991-1-2:ActionsonstructuresexposedtofireEN1991-1-3:SnowloadsEN1991-1-4:WindloadsEN1991-1-5:ThermalactionsEN1991-1-6:ActionsduringexecutionEN1991-1-7:AccidentalactionsduetoimpactandexplosionsEN1991-2:TrafficloadsonbridgesEN1991-3:ActionsinducedbycranesandmachineryEN1991-4:ActionsinsilosandtanksEN1992–Eurocode2:DesignofconcretestructuresEN1992-1-1:CommonrulesforbuildingsandcivilengineeringstructuresEN1992-1-2:StructuralfiredesignEN1992-2-2:Bridges（BS5400）EN1992-2-3:Liquidretainingandcontainmentstructures欧洲结构设计规范构架中国桥梁规范对混凝土材料物理力学性能要求混凝土轴心抗压强度fck和轴心抗拉强度ftk标准值（MPa）混凝土轴心抗压强度fcd和轴心抗拉强度ftd设计值（MPa）中国桥梁规范对混凝土材料物理力学性能要求混凝土的弹性模量（Ec，MPa）混凝土剪切模量（Gc=0.4Ec）和泊松比（νc=0.2）收缩和徐变：取值依据CEB-FIPModelCode（1990）热膨胀系数：混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土取值10×10-6/˚C中国桥梁规范对混凝土材料耐久性要求环境类别与混凝土的基本要求对位于III类和IV类环境桥梁，主要受拉钢筋宜采用树脂表面涂层防护，而预应力钢筋、锚具等要采取专门防护措施。中国桥梁规范对混凝土材料耐久性要求水位变动区混凝土抗冻等级结构混凝土抗渗等级中国桥梁规范对混凝土材料耐久性要求普通钢筋和预应力直线钢筋最小混凝土保护层厚度（mm）美国桥梁规范•对混凝土材料物理力学性能要求•对混凝土材料耐久性要求美国桥梁规范对混凝土材料物理力学性能要求•采用规定强度抗压值f´c（没有使用我国标准中强度标准值与设计值概念）•采用圆柱体试件强度值•抗压强度超过70MPa的混凝土，需要指明强度与其他力学属性的关系美国桥梁规范对混凝土材料物理力学性能要求混凝土配合比与等级AE（air-entrainment）：加引气剂情况美国桥梁规范对混凝土材料物理力学性能要求混凝土等级Classofconcrete等级描述A除了混凝土暴露于海水或是其他等级混凝土要求，一般情况适用于所有桥梁结构构件B用于基础、支座、桥墩墩身、重力挡土墙C用于薄细截面的构件，例如厚度小于100mm的钢筋混凝土栏杆，充填钢桁架板P用于强度超过28MPa的情况，对于预应力混凝土，粗骨料尺寸不能超过20mmS用于水下混凝土，作为防水围堰混凝土等级说明美国桥梁规范对混凝土材料物理力学性能要求弹性模量：对于单位密度（1440～2500kg/m3）和规定抗压强度（105MPa）的混凝土材料，Ec可按下公式取值：（考虑了骨料和密度的影响）泊松比：νc=0.2收缩和徐变：取值依据CEB-FIPModelCode或ACI209热膨胀系数：普通混凝土在5.4～14.4×10-6/˚CccfKEc5.11043.0美国桥梁规范对混凝土材料耐久性要求•一般规定：设计考虑包括混凝土质量、表面保护涂层、最小保护层厚度、钢筋尺寸和分布、构造设计和裂缝宽度。主要目的是防止钢筋锈蚀，相关技术标准依据参考ACI222R。对于特殊条件的耐久性防护，需要在合同文本给予说明。•预防碱骨料反应：限制使用可发生碱-硅反应的骨料，具体规定参考ACI201.2R。•混凝土保护层：对于无表面防护的预应力钢筋和普通钢筋保护层厚度不得低于规定值（见后表）。对于水灰比≤0.40，保护层修定系数是0.8；对于水灰比≥0.50，修定系数是1.2。对于桥面混凝土铺装层，考虑磨蚀影响，需适当提高保护层限值。主筋最小保护层厚度（包括树脂表面涂层钢筋）是25mm。对于箍筋处，混凝土保护层厚度不能小于25mm。美国桥梁规范对混凝土材料耐久性要求•防护涂层。采用钢筋（预应力钢束、锚具）表面树脂或镀锌涂层，防止锈蚀。•后张法预应力钢筋注浆保护。美国桥规主筋保护层厚度中国桥规主筋保护层厚度（mm）二、混凝土材料规范比较原材料与测试标准•水泥•细骨料（砂）•粗骨料（石）•水原材料与测试标准-水泥水泥品种和等级项目中国规范美国规范备注水泥品种和等级主要根据组成和强度划分主要根据应用和组成划分确定水泥品种和等级的标准不一致原材料与测试标准-水泥国内外水泥品种原材料与测试标准-水泥国内外水泥品种原材料与测试标准-水泥我国标准制定的水泥品种（2007年标准）原材料与测试标准-水泥我国原水泥标准(1999)存在的问题•水泥品种划分和强度等级不匹配，生产的普通硅酸盐水泥中混合材掺量超标现象严重•标准中没有规定混合材掺量检测方法•水泥中参加混合材种类呈开放状态•水泥深长中使用盐类早强剂等•检验规则的可操作性不强等原材料与测试标准-水泥化学组成项目中国规范美国规范备注氧化镁（MgO）最大5.0%；如果安定性合格，不超过6.0%最大6.0%基本相同三氧化硫（SO3）最大3.5%对矿渣水泥：最大4.0%最大3.5%C3A﹥8%）最大3.0%C3A≤8%）基本相同烧失量P.I型：最大3.0%；P.II型：最大3.5%；普通水泥：最大5.0%最大3.0%基本相同不溶物P.I型：最大0.75%；P.II型：最大1.5%最大0.75%P.I型与类型I相同；P.II型稍大碱含量Na2O+0.658K2O0.6%Na2O+0.658K2O0.6%相同氯离子含量0.06%0.1%（BSEN197-1）严于英国原材料与测试标准-水泥物理性能项目中国规范美国规范备注细度比表面积≥300m2/kg或80微米筛余≤10.0%或45微米筛余≤30.0%比表面积≥280m2/kg略高于美国凝结时间P.I＆P.II：初凝时间≤45min；终凝时间≤390min普通水泥：初凝时间≤45min；终凝时间≤600min初凝时间≥45min；终凝时间≤375min安定性P.I：蒸压膨胀﹤0.80%其他：蒸压膨胀﹤0.50%必须通过饼状试件的煮沸试验蒸压膨胀﹤0.80%严于美国规范原材料与测试标准-水泥强度项目中国规范美国规范备注抗弯和抗压强度测试两到三个龄期每个龄期三个试件试件尺寸：160×40×40mm（540g水泥，1350g标准砂，W/C=0.44）见ASTMC183只有抗压测试原材料与测试标准-砂砂（细骨料）项目中国规范美国规范备注含泥量最大3.0%（C30及以上）最大5.0%（C25及以下）最大3.0%美国规范对低强度混凝土要求较严原材料与测试标准-石石（粗骨料）项目中国规范美国规范备注含泥量最大2.5%（C10以下）最大2.0%（C15，C20，C25）最大1.0%（C30及以上）2.0%-10.0%（各种混凝土）中国规范严于美国规范针片状骨料含量最大40%（C10以下）最大25%（C15，C20，C25）最大15%（C30及以上）最大10%（泵送混凝土）无描述骨料最大尺寸不超过构件最小截面尺寸的1/4不超过钢筋净间距的3/4不超过板厚的1/2并且不超过50mm对于泵送混凝土：不超过泵管内径的1/3不超过模板截面最小尺寸的1/5不超过板厚的1/3不超过钢筋（及钢丝、钢筋束预应力管）净间距的3/4非常相近，中国规范的要求更具体原材料与测试标准-水水项目中国规范美国规范备注饮用水符合国家饮用水标准的水可用于各种混凝土几乎所有可以饮用或无明显异味的自然水均可用于混凝土基本一致物质含量混凝土种类预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土未发现明确限制中国规范严于美国规范PH﹥4﹥4﹥4不溶物（mg/l）﹤2000﹤2000﹤2000可溶物（mg/l）﹤2000﹤5000﹤10000SO42-（mg/l）﹤600﹤2700﹤2700S2（mg/l）﹤100——Cl-（mg/l）钢丝或热处理钢筋的预应力混凝土其他预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土预应力混凝土与Cl-接触的钢筋混凝土不接触水的钢筋混凝土其他钢筋混凝土中国规范严于美国规范﹤350﹤500﹤1200﹤3500﹤600﹤1500﹤10000﹤3000使用非饮用水条件使用非饮用水的砂浆或混凝土的28天强度至少达到相同情况下使用饮用水砂浆或混凝土的90%。水泥凝结时间变化不超过30分钟使用非饮用水的砂浆的7天和28天强度至少达到相同情况下使用饮用水的90%。中国规范更严格混凝土配合比设计•混凝土配合比设计基本要求•强度标准值和配比强度关系•混凝土试配要求混凝土配合比设计-混凝土混凝土配合比设计项目中国规范美国规范备注设计目标强度工作度耐久性等特殊要求强度工作度耐久性等特殊要求一样抗压标准试件尺寸15×15×15cm立方体Φ15×30cm圆柱体前者强度约是后者的1.25倍混凝土配合比设计-混凝土强度标准值和配比强度关系项目中国规范美国规范备注统计方法fcr=fc+1.645sC20到C25，s≥2.5C30及以上，s≥3.0s：强度标准差；fc：强度标准值；fcr：配比强度fcr=fc+1.34s，或fcr=fc+2.33s-3.45s：强度标准差；fc：强度标准值；fcr：配比强度非统计方法fcr=fc+1.645sfcr-fcfc≤C15C20-35≥C40fc≤2020-34.5≥34.5s4.05.06.0fcr-fc6.98.39.7混凝土配合比设计-混凝土混凝土试配要求项目中国规范美国规范备注取样三个配合比（计算配合比，w/c增加或减少0.05）对于每个配合比、每个龄期取3个试样三个配合比（计算配合比，w/c增加或减少一定值）对于每个配合比、每个龄期取3个试样基本一样塌落度必须符合要求（范围约20mm）必须在±20mm以内中国规范更严格混凝土质量控制项目中国规范美国规范备注取样频率每100m3取样不少于一次每班同配比混凝土不足100盘取样不少于一次每天对生产的各配比的混凝