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條文說(shuō)明「混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)」 GB/T50476-2019

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T5042019

《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50420經(jīng)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部以第176號(hào)公告批準(zhǔn)、條文土結(jié)發(fā)布。說(shuō)明設(shè)計(jì)

本標(biāo)準(zhǔn)是混凝海南復(fù)合防撞設(shè)施電話在《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T5042008的基礎(chǔ)上修訂而成的，上一版的構(gòu)耐主編單位是清華大學(xué)，參編單位是久性中國(guó)建筑科學(xué)研究院、國(guó)家工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)中心、標(biāo)準(zhǔn)北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院、條文土結(jié)同濟(jì)大學(xué)、說(shuō)明設(shè)計(jì)西安建筑科技大學(xué)、混凝大連理工大學(xué)、構(gòu)耐中交四航工程研究院、久性中交天津港灣工程研究院、標(biāo)準(zhǔn)路橋集團(tuán)橋梁技術(shù)有限公司、條文土結(jié)中國(guó)建筑工程總公司，說(shuō)明設(shè)計(jì)主要起草人員是混凝陳肇元、邸小壇、李克非、廉慧珍、徐有鄰、包琦瑋、王慶霖、黃士元、金偉良、干偉忠、趙筠、朱萬(wàn)旭、鮑衛(wèi)剛、潘德強(qiáng)、孫偉、王鎧、陳蔚凡、巴恒靜、路新瀛、謝永江、郝挺宇、鄧德華、冷發(fā)光、繆昌文、錢稼茹、王清湘、張?chǎng)巍⑿箱h、尤天直、趙鐵軍。

本次標(biāo)準(zhǔn)修訂過(guò)程中，編制組進(jìn)行了廣泛的調(diào)查研究，總結(jié)了近年來(lái)我國(guó)在混凝土結(jié)構(gòu)與材料耐久性方面的科研成果與工程經(jīng)驗(yàn)，參考了同期國(guó)外先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及同類研究成果，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行了深入的研究和探討，這些工作為標(biāo)準(zhǔn)修訂積累了寶貴的資料。同時(shí)，修訂過(guò)程中廣泛地征求意見(jiàn)也為標(biāo)準(zhǔn)修訂提供了很大的幫助。

為方便廣大設(shè)計(jì)、施工、科研和學(xué)校等單位有關(guān)人員使用本標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程時(shí)能正確理解和執(zhí)行條文規(guī)定，《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》編制組按章、節(jié)、條順序編制了本標(biāo)準(zhǔn)的條文說(shuō)明，對(duì)條文規(guī)定的目的、依據(jù)以及執(zhí)行中需要注意的有關(guān)事項(xiàng)進(jìn)行了說(shuō)明。但是條文說(shuō)明不具備與標(biāo)準(zhǔn)正文相同的效力，僅供使用者作為理解和把握標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參考。

1．0．1我國(guó)《建筑法》(2011年修訂版)規(guī)定：“建筑物在合理使用壽命內(nèi)，必須確保地基基礎(chǔ)工程和主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量”(第60條)，“在建筑物的合理使用壽命內(nèi)，因建筑工程質(zhì)量不合格受到損害的，有權(quán)向責(zé)任者要求賠償”(第80條)。所謂工程的“合理”壽命，首先應(yīng)滿足工程本身的“功能”(安全性、適用性和耐久性等)需要，其次是要“經(jīng)濟(jì)”，最后要符合國(guó)家、社會(huì)和民眾的根本利益(公共安全、環(huán)保和資源節(jié)約等)。

建筑物的使用壽命是土建工程質(zhì)量得以量化的集中表現(xiàn)。建筑物的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限在量值上與建筑物的合理使用年限相同。通過(guò)耐久性設(shè)計(jì)保證混凝土結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟(jì)合理的使用壽命，體現(xiàn)節(jié)約資源和可持續(xù)發(fā)展的方針政策，是本標(biāo)準(zhǔn)的編制目標(biāo)。

1．0．2本條確定標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍。本標(biāo)準(zhǔn)適用對(duì)象除房屋建筑和一般構(gòu)筑物的混凝土結(jié)構(gòu)外，還包括其他基礎(chǔ)設(shè)施工程，如橋梁、涵洞、隧道、地鐵、輕軌、管道等混凝土結(jié)構(gòu)。公路橋涵和鐵路工程混凝土結(jié)構(gòu)，可比照本標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。

本標(biāo)準(zhǔn)不適用于輕骨料混凝土、纖維混凝土、蒸壓混凝土等特種混凝土，這些混凝土材料在環(huán)境作用下的劣化速率與機(jī)理不同于普通混凝土。低周反復(fù)荷載和持久荷載的作用也能引起材料性能劣化，但與材料的力學(xué)破壞更加相關(guān)，有別于環(huán)境作用下的耐久性問(wèn)題，故不屬于本標(biāo)準(zhǔn)考慮的范疇。

本標(biāo)準(zhǔn)不涉及工業(yè)生產(chǎn)的高溫高濕環(huán)境、微生物腐蝕環(huán)境、電磁環(huán)境、高壓環(huán)境、雜散電流以及特殊腐蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)。特殊腐蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)可按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50046等專用標(biāo)準(zhǔn)或在專門的耐久性研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行，并需注意不同設(shè)計(jì)使用年限的結(jié)構(gòu)應(yīng)采取不同的防腐蝕要求。

1．0．3混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)，是為了確保主體結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限，滿足建筑物的合理使用壽命要求。主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限雖然與建筑物的合理使用壽命源于相同的概念但數(shù)值并不相同。合理使用壽命是一個(gè)確定的期望值，而設(shè)計(jì)使用年限則必須考慮環(huán)境作用、材料性能等因素的變異性對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的影響，需要有足夠的保證率，這樣才能做到所設(shè)計(jì)的工程主體結(jié)構(gòu)滿足《建筑法》規(guī)定的“確?！币?參見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)附錄A)。設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合工程重要性和環(huán)境條件等具體特點(diǎn)，必要時(shí)應(yīng)采取高于本標(biāo)準(zhǔn)條文的要求。環(huán)境作用下的耐久性問(wèn)題十分復(fù)雜，存在較大的不確定和不確知性，目前尚缺乏足夠的工程經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)積累，因此在使用本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，如有可靠的調(diào)查類比與試驗(yàn)依據(jù)，通過(guò)專門的論證，可以局部調(diào)整本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。此外，各地方宜根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn)與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制訂相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步細(xì)化和具體化本標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。

1．0．4本條明確了本標(biāo)準(zhǔn)與其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的規(guī)定，并不能完全滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的要求。提高相應(yīng)的耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是編制本標(biāo)準(zhǔn)的主要目的，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)按照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。對(duì)于本標(biāo)準(zhǔn)未提及的與耐久性設(shè)計(jì)有關(guān)的其他內(nèi)容，按照國(guó)家現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

2．1．9本術(shù)語(yǔ)引用了《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB5012008對(duì)設(shè)計(jì)使用年限的定義(術(shù)語(yǔ)2．1．5)。該定義沒(méi)有區(qū)分結(jié)構(gòu)整體的設(shè)計(jì)使用年限和組成構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限，統(tǒng)一使用是否大修作為使用年限終結(jié)的判據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)在相關(guān)章節(jié)從耐久性設(shè)計(jì)的角度區(qū)分了結(jié)構(gòu)整體和組成構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限，以及在不同環(huán)境作用下、結(jié)構(gòu)整體和組成構(gòu)件設(shè)計(jì)使用年限的不同判據(jù)。

2．1．13對(duì)于采用引氣工藝的混凝土，氣泡體積包括摻入引氣劑后形成的氣泡體積和混凝土拌合過(guò)程中帶入的空氣體積。

2．1．21本標(biāo)準(zhǔn)中所指的礦物摻和料混凝土為：在硅酸鹽水泥中單摻粉煤灰量不小于膠凝材料總重的30％、單摻磨細(xì)礦渣量不小于膠凝材料總重的50％；復(fù)合使用兩種礦物摻和料時(shí)，粉煤灰摻量比與0．3的比值加上磨細(xì)礦渣摻量比與0．5的比值之和不小于1。

礦物摻和料混凝土的水膠比通常不高于0．在配制混凝土?xí)r需要延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，達(dá)到拌合物的均勻，在成型工藝完成前應(yīng)避免和減少水分的蒸發(fā)，在成型后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

2．1．22術(shù)語(yǔ)中的鋼筋包括縱向鋼筋、箍筋和分布鋼筋。

2．1．27本標(biāo)準(zhǔn)所指的配筋混凝土結(jié)構(gòu)中筋體，不包括不銹鋼、耐候鋼或聚酯材料等有機(jī)材料制成的筋體，也不包括纖維狀筋體。

3．1．1混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)可分為經(jīng)驗(yàn)方法和定量方法。經(jīng)驗(yàn)方法將環(huán)境作用按其嚴(yán)重程度定性地劃分成幾個(gè)作用等級(jí)，在工程經(jīng)驗(yàn)類比的基礎(chǔ)上，對(duì)不同環(huán)境作用等級(jí)下的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，直接規(guī)定混凝土材料的耐久性質(zhì)量要求(通常用混凝土強(qiáng)度、水膠比、膠凝材料用量等指標(biāo)表示)和鋼筋保護(hù)層厚度等構(gòu)造要求。近年來(lái)，經(jīng)驗(yàn)方法有很大的改進(jìn)：首先是按照材料的劣化機(jī)理確定不同的環(huán)境類別，在每一類別下再按溫、濕度及其變化等不同環(huán)境條件區(qū)分其環(huán)境作用等級(jí)，從而更為詳細(xì)地描述環(huán)境作用；其次是對(duì)不同設(shè)計(jì)使用年限的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，提出不同的耐久性要求。

在結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的定量方法中，環(huán)境作用需要定量界定，然后選用適當(dāng)?shù)牧踊Ｐ颓蟪霏h(huán)境作用效應(yīng)，得出耐久性極限狀態(tài)下的環(huán)境作用效應(yīng)與耐久性抗力的關(guān)系，可針對(duì)使用年限來(lái)計(jì)算材料與構(gòu)造參數(shù)，也可針對(duì)確定的材料與構(gòu)造參數(shù)來(lái)驗(yàn)算使用年限。作為耐久性設(shè)計(jì)目標(biāo)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)具有規(guī)定的安全度，所以在環(huán)境作用效應(yīng)與耐久性抗力關(guān)系式中應(yīng)引入相應(yīng)的安全系數(shù)，當(dāng)用非確定性方法設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足所需的保證率。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)使用年限安全度的具體規(guī)定，可見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A。

應(yīng)該說(shuō)明，耐久性設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)方法和定量方法并不對(duì)立，兩者在同一設(shè)計(jì)過(guò)程中互為補(bǔ)充：經(jīng)驗(yàn)方法確定總體布置、構(gòu)造、耐久性控制過(guò)程以及材料類型，定量方法在此基礎(chǔ)上對(duì)確定的耐久性極限狀態(tài)、進(jìn)行材料性質(zhì)和構(gòu)造參數(shù)的定量設(shè)計(jì)。目前，環(huán)境作用下耐久性設(shè)計(jì)的定量計(jì)算方法尚未成熟到能在工程中普遍應(yīng)用的程度。在各種劣化機(jī)理的計(jì)算模型中，可供使用的還只局限于定量估算鋼筋開(kāi)始發(fā)生銹蝕的年限。在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，所采用的耐久性設(shè)計(jì)仍然主要通過(guò)耐久性要求來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)傳統(tǒng)的海南復(fù)合防撞設(shè)施電話經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行了改進(jìn)。除了細(xì)化環(huán)境的類別和作用等級(jí)外，在混凝土的耐久性質(zhì)量要求中，本標(biāo)準(zhǔn)既規(guī)定了不同環(huán)境類別與作用等級(jí)下的混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)、最大水膠比和混凝土原材料組成，又提出了混凝土抗凍耐久性指數(shù)、氯離子擴(kuò)散系數(shù)等耐久性指標(biāo)的量值規(guī)定；同時(shí)從耐久性要求出發(fā)，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造方法、施工質(zhì)量控制以及工程使用階段的維修檢測(cè)作出了比較具體的規(guī)定。對(duì)于設(shè)計(jì)使用年限所需的安全度，已隱含在標(biāo)準(zhǔn)的上述規(guī)定當(dāng)中。

3．1．2本條提出混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)耐久性的設(shè)計(jì)不限于確定材料的耐久性指標(biāo)與鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度。適當(dāng)?shù)姆琅潘畼?gòu)造措施能夠非常有效地減輕環(huán)境作用，因此也是耐久性設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性還在很大程度上取決于混凝土施工中的成型工藝質(zhì)量與鋼筋保護(hù)層厚度的施工誤差，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的施工規(guī)范較少考慮耐久性的要求，因此必須提出基于耐久性的成型工藝過(guò)程控制與保護(hù)層厚度的質(zhì)量驗(yàn)收要求。

在嚴(yán)重環(huán)境作用下，僅靠提高混凝土保護(hù)層的材料質(zhì)量、增加保護(hù)層的厚度，往往還不能保證設(shè)計(jì)使用年限，這時(shí)就應(yīng)采取一種或多種防腐蝕附加措施組成合理的多重防護(hù)策略；對(duì)于使用過(guò)程中難以檢測(cè)和維修的關(guān)鍵部件如預(yù)應(yīng)力鋼絞線，應(yīng)采取多重防護(hù)措施。

混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限是建立在預(yù)定的維修與使用條件下的。因此，耐久性設(shè)計(jì)需要明確結(jié)構(gòu)使用階段的維護(hù)、檢測(cè)要求，包括設(shè)置必要的檢測(cè)通道，預(yù)留檢測(cè)維修的空間和裝置等；這些構(gòu)造和設(shè)施必須在設(shè)計(jì)階段確定，這些構(gòu)造設(shè)施需要支撐長(zhǎng)期檢測(cè)和維護(hù)，因此自身的長(zhǎng)期耐久性也需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保其使用年限不低于檢測(cè)和維護(hù)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。從目前的工程實(shí)踐來(lái)看，對(duì)于浪濺區(qū)的鋼筋混凝土構(gòu)件，必要的構(gòu)造設(shè)施包括：在構(gòu)件表面預(yù)留永久性檢測(cè)與維護(hù)通道和欄桿，在構(gòu)件內(nèi)部除預(yù)應(yīng)力鋼筋(鋼絞線)和預(yù)埋鋼件外，鋼筋之間通過(guò)點(diǎn)焊連接。對(duì)于重要工程，需要預(yù)置耐久性監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)。

對(duì)于嚴(yán)重環(huán)境作用下的混凝土工程，為確保使用年限，除進(jìn)行施工建造前的結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)外，尚應(yīng)根據(jù)竣工后實(shí)測(cè)的混凝土耐久性和保護(hù)層厚度進(jìn)行結(jié)構(gòu)耐久性的再設(shè)計(jì)，以便針對(duì)問(wèn)題及時(shí)采取措施；在結(jié)構(gòu)的使用年限內(nèi)，尚需根據(jù)實(shí)測(cè)的材料劣化數(shù)據(jù)時(shí)結(jié)構(gòu)的剩余使用年限作出判斷，并針對(duì)問(wèn)題繼續(xù)進(jìn)行再設(shè)計(jì)，必要時(shí)追加防腐措施或適時(shí)修復(fù)。

3．1．3本條提出了設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)使用階段進(jìn)行維護(hù)制度設(shè)計(jì)的內(nèi)容和原則。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不包括結(jié)構(gòu)使用期的維護(hù)方法和策略。近年來(lái)，全壽命和全過(guò)程的觀念在土木工程領(lǐng)域逐漸為人們所接受：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)全面考慮設(shè)計(jì)、施工以及使用期的維護(hù)管理，使結(jié)構(gòu)不同階段的性能在設(shè)計(jì)階段就能夠得到最大程度的考慮，最終使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠滿足各個(gè)階段的性能要求，并優(yōu)化結(jié)構(gòu)的全壽命成本。

混凝土結(jié)構(gòu)的使用期占其全壽命周期(設(shè)計(jì)、施工、使用、拆除等階段)的大部分，合理地規(guī)劃使用期中結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的維護(hù)制度，對(duì)于抵消環(huán)境作用引起的性能劣化、維持結(jié)構(gòu)的性能水平很重要。這部分內(nèi)容被稱為混凝土結(jié)構(gòu)的維護(hù)設(shè)計(jì)，要求在設(shè)計(jì)階段就根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以及具體采取的耐久性設(shè)計(jì)措施，合理規(guī)劃使用期的維護(hù)技術(shù)和維護(hù)的頻次。對(duì)于環(huán)境作用輕微、使用年限較短的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)階段將混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成使用期中免維護(hù)可能比較有利；對(duì)于環(huán)境作用嚴(yán)酷或使用年限較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)階段將初次耐久性設(shè)計(jì)與使用期的維護(hù)技術(shù)與頻次相結(jié)合會(huì)使結(jié)構(gòu)全壽命成本更加合理。同時(shí)，一些工業(yè)建筑的維護(hù)，一般需要結(jié)合工藝設(shè)備的檢修、更新等要求綜合考慮，因此這些結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的維護(hù)制度除需考慮環(huán)境作用引起的性能劣化外，還需考慮具體的使用要求。

設(shè)計(jì)階段進(jìn)行的耐久性設(shè)計(jì)與維護(hù)設(shè)計(jì)并不矛盾，兩者在不同的結(jié)構(gòu)周期中保證結(jié)構(gòu)的使用年限。維護(hù)設(shè)計(jì)的必要性來(lái)自兩個(gè)基本方面：①耐久性設(shè)計(jì)過(guò)程中的不確定性因素導(dǎo)致結(jié)構(gòu)實(shí)際的使用年限保證率有不確定性，需要在使用期輔之以必要的維護(hù)手段，提高結(jié)構(gòu)對(duì)這些不確定性因素的抵抗能力；②在嚴(yán)酷環(huán)境作用或使用年限較長(zhǎng)的情況下，初次耐久性設(shè)計(jì)可能無(wú)法一次達(dá)到使用年限，或者對(duì)使用年限的設(shè)計(jì)保證率偏低，需要采取維護(hù)技術(shù)來(lái)達(dá)到預(yù)期的使用年限，這時(shí)維護(hù)設(shè)計(jì)實(shí)際上是耐久性設(shè)計(jì)向使用期的延伸。

本條的維護(hù)設(shè)計(jì)除涉及具體的維護(hù)技術(shù)和頻次外，還包含與維護(hù)相關(guān)的檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)。目前混凝土結(jié)構(gòu)的維護(hù)設(shè)計(jì)尚屬新生事物，但其對(duì)合理、有效保證混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其預(yù)定使用年限方面有重要作用。

3．2．1根據(jù)混凝土材料的劣化機(jī)理，本條將環(huán)境種類分為5類，分別用大寫羅馬字母Ⅰ-Ⅴ表示：

一般環(huán)境(Ⅰ類)，指僅有正常的大氣(二氧化碳、氧氣等)和溫、濕度(水分)作用，不存在凍融、氯化物和其他化學(xué)腐蝕物質(zhì)的影響。一般環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕主要是表層混凝土碳化、氧氣和水分共同作用引起的鋼筋銹蝕。混凝土呈高度堿性，鋼筋在高度堿性環(huán)境中會(huì)在表面生成一層致密的鈍化膜，使鋼筋具有良好的穩(wěn)定性。當(dāng)空氣中的二氧化碳擴(kuò)散到混凝土內(nèi)部，會(huì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)降低混凝土的堿度(碳化)，使鋼筋表面失去穩(wěn)定性并在氧氣與水分的作用下發(fā)生銹蝕。所有混凝土結(jié)構(gòu)都會(huì)受到大氣和溫濕度作用，所以在耐久性設(shè)計(jì)中都應(yīng)予以考慮。

凍融環(huán)境(Ⅱ類)，會(huì)引起混凝土的凍融損傷。當(dāng)混凝土內(nèi)部含水量較高時(shí)，凍融循環(huán)的作用會(huì)引起內(nèi)部或表層的損傷。如果水中含有鹽分，損傷程度會(huì)加重。因此冰凍地區(qū)與雨、水接觸的露天混凝土構(gòu)件應(yīng)按凍融環(huán)境考慮。另外，反復(fù)凍融造成混凝土保護(hù)層損傷還會(huì)縮短內(nèi)部鋼筋開(kāi)始銹蝕的時(shí)間。

海洋、除冰鹽等氯化物環(huán)境(Ⅲ和Ⅳ類)，氯離子可從混凝土表面遷移到混凝土內(nèi)部，在鋼筋表面積累到一定濃度(臨界濃度)后會(huì)引發(fā)鋼筋的銹蝕。氯離子引起的鋼筋銹蝕程度要比一般環(huán)境(Ⅰ類)下單純由大氣作用引起的銹蝕嚴(yán)重得多，是耐久性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問(wèn)題之一。

化學(xué)腐蝕環(huán)境(Ⅴ類)，混凝土的劣化主要是土、水中的硫酸鹽、酸等化學(xué)物質(zhì)和大氣中的硫化物、氮氧化物等對(duì)混凝土的化學(xué)作用，同時(shí)也有鹽結(jié)晶等物理作用所引起的破壞。

本標(biāo)準(zhǔn)中所指的環(huán)境作用，是直接與混凝土表面接觸的局部環(huán)境作用。同一結(jié)構(gòu)中的不同構(gòu)件或同一構(gòu)件中的不同部位，所處的局部環(huán)境有可能不同，在耐久性設(shè)計(jì)中可分別予以考慮。

3．2．2一般環(huán)境(Ⅰ類)的作用是所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件都會(huì)遇到和需要考慮的。當(dāng)同時(shí)受到兩類或兩類以上的環(huán)境作用時(shí)，通常由作用程度較高的環(huán)境類別決定或控制混凝土構(gòu)件的耐久性要求，但對(duì)凍融環(huán)境(Ⅱ類)或化學(xué)腐蝕環(huán)境(Ⅴ類)例外，例如在嚴(yán)重作用等級(jí)的凍融環(huán)境下可能必須采用引氣混凝土，同時(shí)在混凝土原材料選擇、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、混凝土施工養(yǎng)護(hù)等方面也有特殊要求。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件同時(shí)受到多種類別的環(huán)境作用時(shí)，原則上均應(yīng)考慮，需滿足各自單獨(dú)作用下的耐久性要求。

3．2．3本條將環(huán)境作用按其對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響程度定性地劃分成6個(gè)等級(jí)，用大寫英文字母A-F表示。一般環(huán)境的作用等級(jí)從輕微到中度(Ⅰ-A、Ⅰ-B、Ⅰ-C)，其他環(huán)境的作用程度則為中度到極端嚴(yán)重。由于腐蝕機(jī)理不同，不同環(huán)境類別相同作用等級(jí)(如Ⅰ-C、Ⅱ-C、Ⅲ-C)的耐久性要求相近、但不完全相同。與各個(gè)環(huán)境作用等級(jí)相對(duì)應(yīng)的具體環(huán)境條件，可分別參見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)第4章到第7章中的規(guī)定。

把環(huán)境類別細(xì)化到環(huán)境作用等級(jí)完成了耐久性的設(shè)計(jì)從經(jīng)驗(yàn)的方法到適度定量方法的過(guò)渡。當(dāng)實(shí)際的環(huán)境條件處于兩個(gè)相鄰作用等級(jí)的界限附近時(shí)，有可能出現(xiàn)難以判定的情況，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件和既有工程劣化狀況的調(diào)查，并綜合考慮工程重要性等因素后確定。在確定環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的作用等級(jí)時(shí)，還應(yīng)充分考慮環(huán)境作用因素在結(jié)構(gòu)使用期間可能發(fā)生的演變。

由于本標(biāo)準(zhǔn)中所指的環(huán)境作用是指直接與混凝土表面接觸的局部環(huán)境作用，所以同一結(jié)構(gòu)中的不同構(gòu)件或同一構(gòu)件中的不同部位所承受的環(huán)境作用等級(jí)可能不同。例如，外墻板室外一側(cè)會(huì)受到雨淋受潮或干濕交替，其作用等級(jí)可為Ⅰ-B或Ⅰ-C；室內(nèi)一側(cè)環(huán)境作用輕微，其作用等級(jí)為Ⅰ-A；此時(shí)內(nèi)外兩側(cè)鋼筋所需的保護(hù)層厚度可取不同。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮施工可行性，例如海洋環(huán)境中橋梁的同一墩柱可能分別處于水下區(qū)、水位變動(dòng)區(qū)、浪濺區(qū)和大氣區(qū)，局部環(huán)境作用最嚴(yán)重的應(yīng)是干濕交替的浪濺區(qū)和水位變動(dòng)區(qū)，尤其是浪濺區(qū)；這時(shí)整個(gè)構(gòu)件中的鋼筋保護(hù)層最小厚度和混凝土的最大水膠比與最低強(qiáng)度等級(jí)，就應(yīng)該按照統(tǒng)一的作用等級(jí)來(lái)考慮；如果鋼筋和混凝土沒(méi)有防腐蝕附加措施，就要按浪濺區(qū)的環(huán)境作用等級(jí)Ⅲ-E或Ⅲ-F確定。

3．2．4混凝土中的堿(Na2O和K2O)與砂、石骨料中的活性硅會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，稱為堿-硅反應(yīng)(Aggregate-silicaReaction，簡(jiǎn)稱ASR)；某些碳酸鹽類巖石骨料也能與堿起反應(yīng)，稱為堿-碳酸鹽反應(yīng)(Aggregate-carbonateReaction，簡(jiǎn)稱ACR)。這些堿骨料反應(yīng)在骨料界面生成的膨脹性產(chǎn)物會(huì)引起混凝土開(kāi)裂，在國(guó)內(nèi)外都發(fā)生過(guò)此類工程損壞的事例。環(huán)境作用下的化學(xué)腐蝕反應(yīng)大多從構(gòu)件表面開(kāi)始，但堿-骨料反應(yīng)卻是在內(nèi)部發(fā)生的。堿-骨料反應(yīng)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，其破壞作用需要若干年后才會(huì)顯現(xiàn)，而且一旦在混凝土表面出現(xiàn)開(kāi)裂，往往已嚴(yán)重到無(wú)法修復(fù)的程度。

發(fā)生堿-骨料反應(yīng)的充分條件是：混凝土有較高的堿含量、骨料有較高的活性、水的同時(shí)存在。當(dāng)骨料有活性時(shí)，限制混凝土含堿量、在混凝土中加入適量的粉煤灰、礦渣或沸石巖等摻和料，能夠抑制堿骨料反應(yīng)；采用密實(shí)的低水膠比混凝土能有效地阻止水分進(jìn)入混凝土內(nèi)部，有利于阻止反應(yīng)的發(fā)生。混凝土含堿量的規(guī)定見(jiàn)附錄B．具體的技術(shù)措施可參考現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)防混凝土堿骨料反應(yīng)技術(shù)規(guī)范》GB/T50733。

混凝土鈣礬石延遲生成(DelayedEttringiteFormation，簡(jiǎn)寫作DEF)也是混凝土內(nèi)部成分之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)?；炷林械拟}礬石是硫酸鹽、鋁酸三鈣與水反應(yīng)后的產(chǎn)物，正常情況下在混凝土拌合后水泥的水化初期形成。如果在水化溫升條件下鈣礬石的形成受到抑制，在混凝土硬化后如與水接觸可能會(huì)再起反應(yīng)，延遲生成鈣礬石。鈣礬石在生成過(guò)程中體積會(huì)膨脹，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂?；炷猎缙谡麴B(yǎng)過(guò)度或內(nèi)部溫度較高會(huì)增加延遲生成鈣礬石的可能性。防止延遲生成鈣礬石反應(yīng)的主要途徑是降低養(yǎng)護(hù)溫度、限制水泥的硫酸鹽和C3A含量以及避免混凝土在使用階段與水分接觸。在混凝土中引氣也能緩解其破壞作用。

流動(dòng)的軟水能將水泥漿體中的氫氧化鈣溶出，使混凝土密實(shí)性下降并影響其他含鈣水化物的穩(wěn)定。在長(zhǎng)期溶蝕作用下，混凝土材料孔隙溶液的pH值會(huì)降低、水化硅酸鈣的溶解會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降。材料的溶蝕速率與材料孔隙結(jié)構(gòu)與孔隙溶液成分、環(huán)境軟水成分以及流動(dòng)性有很大關(guān)系。酸性地下水也有類似的作用。增加混凝土密實(shí)性有助于減輕氫氧化鈣的溶出。

3．2．5沖刷、磨損會(huì)削弱混凝土構(gòu)件截面，此時(shí)應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)較高的耐磨混凝土，通常還需要將可能磨損的厚度作為犧牲厚度考慮在構(gòu)件截面或鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度內(nèi)。

不同骨料抗沖磨性能大不相同。研究表明，骨料的硬度和耐磨性對(duì)混凝土的抗沖磨能力起到重要作用，如花崗巖骨料好于石灰?guī)r骨料。在膠凝材料中摻入硅灰也能有效地提高混凝土的抗沖磨性能。

3．3．1本條規(guī)定了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的確定原則。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限和我國(guó)《建筑法》規(guī)定的合理使用壽命的關(guān)系見(jiàn)1．0．1和1．0．3條文說(shuō)明。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限是在確定的環(huán)境作用和維修、使用條件下，具有一定保證率的年限。設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)由設(shè)計(jì)人員與業(yè)主共同確定，首先要滿足工程設(shè)計(jì)對(duì)象的功能要求和使用者的利益，并不低于有關(guān)法規(guī)的規(guī)定。

現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50153規(guī)定了房屋建筑、公路橋涵、鐵路橋涵以及港口工程等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限；城市橋梁、隧道、城市給水排水設(shè)施可分別按照國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTGB《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》GB504《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范》GB50788的規(guī)定確定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限。

3．3．2本條文詮釋了結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限對(duì)于不同類型結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵。

在嚴(yán)重(包括嚴(yán)重、非常嚴(yán)重和極端嚴(yán)重)環(huán)境作用下，混凝土結(jié)構(gòu)的個(gè)別構(gòu)件因技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)性難以達(dá)到結(jié)構(gòu)整體的設(shè)計(jì)使用年限時(shí)(如斜拉橋的拉索)，在與業(yè)主協(xié)商一致后，可設(shè)計(jì)成易更換的構(gòu)件或能在預(yù)期的年限進(jìn)行大修，并應(yīng)在設(shè)計(jì)文件中注明更換或大修的預(yù)期年限。需要大修或更換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)具有可修復(fù)性，能夠經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行修復(fù)或更換，并具備相應(yīng)的施工操作條件。

3．4．1根據(jù)結(jié)構(gòu)物所處的環(huán)境類別和作用等級(jí)以及設(shè)計(jì)使用年限，標(biāo)準(zhǔn)分別在第4章到第7章中規(guī)定不同環(huán)境中混凝土材料的最低強(qiáng)度等級(jí)和最大水膠比，具體見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)的4．3．1條、5．3．2條、6．3．2條、7．3．2條的規(guī)定。在附錄B中規(guī)定了混凝土組成原材料的成分限定范圍。原材料的限定范圍包括硅酸鹽水泥品種與用量、膠凝材料中礦物摻和料的用量范圍、水泥中的鋁酸三鈣含量、原材料中有害成分總量(如氯離子、硫酸根離子、可溶堿等)以及粗骨料的最大粒徑等。具體見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)的附錄B．B．2和B．3。

通常，在設(shè)計(jì)文件中僅需提出混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)與最大水膠比。對(duì)于混凝土原材料的選用，可在設(shè)計(jì)文件中注明由施工單位和混凝土供應(yīng)商根據(jù)規(guī)定的環(huán)境作用類別與等級(jí)，按本標(biāo)準(zhǔn)的附錄B．B．2和B．3執(zhí)行。對(duì)于大型工程和重要工程，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段由結(jié)構(gòu)工程師會(huì)同材料工程師共同確定混凝土及其原材料的具體技術(shù)要求。

3．4．2常用的混凝土耐久性指標(biāo)包括一般環(huán)境下的混凝土抗?jié)B等級(jí)、凍融環(huán)境下的抗凍耐久性指數(shù)或抗凍等級(jí)、氯化物環(huán)境下的氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)等。這些指標(biāo)均由實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)快速試驗(yàn)方法測(cè)定，可用來(lái)比較不同配比混凝土之間耐久性能的相對(duì)高低，主要用于施工階段的混凝土質(zhì)量控制和質(zhì)量檢驗(yàn)。

標(biāo)準(zhǔn)快速試驗(yàn)中的混凝土齡期過(guò)短，因此得到的耐久性指標(biāo)往往不能如實(shí)反映混凝土在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的長(zhǎng)期耐久性能。某些在實(shí)際工程中長(zhǎng)期耐久性能表現(xiàn)優(yōu)良的混凝土，如低水膠比、粉煤灰摻量在30％以上的礦物摻和料混凝土，由于其水化速度比較緩慢，在快速試驗(yàn)中按標(biāo)準(zhǔn)齡期測(cè)得的抗氯離子擴(kuò)散往往高于相同水膠比的無(wú)礦物摻和料混凝土；但實(shí)際上，前者的長(zhǎng)期抗氯離子侵入能力比后者的要好得多。

水壓法抗?jié)B等級(jí)適于評(píng)價(jià)低強(qiáng)度等級(jí)混凝土的抗?jié)B性，對(duì)于密實(shí)的混凝土宜用氯離子擴(kuò)散系數(shù)作為耐久性指標(biāo)。另外，混凝土的氣體滲透性和電阻率也都可以作為衡量混凝土材料致密程度的耐久性指標(biāo)。

3．4．3本條規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土強(qiáng)度的選取原則。結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要采用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，在許多情況下是由環(huán)境作用決定的，并非由荷載作用控制。因此在進(jìn)行構(gòu)件的承載能力設(shè)計(jì)以前，應(yīng)陔首先了解耐久性要求的混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)。

3．4．4本條規(guī)定了耐久性需要的配筋混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)。對(duì)于凍融環(huán)境的Ⅱ-D，Ⅱ-E等級(jí)，表3．4．4給出的強(qiáng)度等級(jí)為引氣混凝土的強(qiáng)度等級(jí)；對(duì)于凍融環(huán)境的Ⅱ-C等級(jí)，表3．4．4同時(shí)給出引氣和非引氣混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。

表3．4．4的耐久性強(qiáng)度等級(jí)主要是對(duì)鋼筋混凝土保護(hù)層的要求，通過(guò)強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)要求保護(hù)層混凝土的致密性。保護(hù)層混凝土的致密性和自身的厚度是對(duì)內(nèi)部鋼筋保護(hù)的兩個(gè)重要因素。

3．4．5素混凝土結(jié)構(gòu)不存在鋼筋銹蝕問(wèn)題，所以在一般環(huán)境和氯化物環(huán)境中可按較低的環(huán)境作用等級(jí)確定混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)。對(duì)于凍融環(huán)境和化學(xué)腐蝕環(huán)境，環(huán)境因素會(huì)直接導(dǎo)致混凝土材料的劣化，因此對(duì)素混凝土的強(qiáng)度等級(jí)要求與配筋混凝土要求相同。

3．4．6對(duì)于截面較大的墩柱等受壓構(gòu)件，為滿足鋼筋保護(hù)層耐久性要求而需要提高全截面的混凝土強(qiáng)度，如果導(dǎo)致成本的顯著增加，可考慮增加鋼筋保護(hù)層厚度或者在混凝土表面采取附加防腐蝕措施的方法。

3．4．8本條所指的預(yù)應(yīng)力筋為在先張法構(gòu)件中單根使用的預(yù)應(yīng)力鋼絲，不包括鋼絞線中的單根鋼絲。

冷加工鋼筋和細(xì)直徑鋼筋對(duì)銹蝕比較敏感，作為受力主筋使用時(shí)需要相應(yīng)提高耐久性要求。細(xì)直徑鋼筋可作為構(gòu)造鋼筋。

3．4．9埋在混凝土中的鋼筋，如材質(zhì)有所差異且相互具有導(dǎo)電連接，則會(huì)因電位差而引發(fā)鋼筋的銹蝕，因此宜采用同樣牌號(hào)或代號(hào)的鋼筋。不同材質(zhì)的金屬埋件之間(如鍍鋅鋼材與普通鋼材、鋼材與鋁材)尤其不能有導(dǎo)電連接。

3．4．10現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土用鋼第1部分：熱軋光圓鋼筋》GB/T1499．1和《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》GB/T1499．2規(guī)定鋼筋混凝土用鋼筋的品種和技術(shù)要求，其鋼材按照成分涵蓋了碳素鋼和低合金鋼。低合金鋼筋的耐蝕性能具體取決于其合金成分和表面狀態(tài)。但是，GB/T1499．1和GB/T1499．2通過(guò)鋼筋的屈服強(qiáng)度劃分熱軋鋼筋強(qiáng)度級(jí)別，對(duì)相同級(jí)別鋼筋的合金成分設(shè)定統(tǒng)一的上限值，沒(méi)有區(qū)分合金含量，不同級(jí)別的鋼筋交貨狀態(tài)均為熱軋交貨，產(chǎn)品沒(méi)有明確表面狀態(tài)的差異。目前，針對(duì)各種不同成分的合金鋼鋼筋的腐蝕試驗(yàn)與觀測(cè)尚未有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。從目前積累的細(xì)晶粒鋼鋼筋的腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，其腐蝕敏感性與普通碳素鋼基本相當(dāng)。這方面的數(shù)據(jù)有待進(jìn)一步積累和完善。本標(biāo)準(zhǔn)基于目前現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的不同牌號(hào)的熱軋鋼筋(碳素鋼和低合金鋼)采取相同的耐久性要求。

不銹鋼筋通過(guò)改變鋼筋的化學(xué)成分，增加了Cr、Ni、Mo等減少鋼鐵腐蝕的有效元素，可在鋼筋表面形成一層致密的富鉻氧化膜，阻止氯離子滲入而獲得抗銹蝕能力，從根本上改善了鋼材的耐蝕性能。自20世紀(jì)30年代不銹鋼筋在工程中已有應(yīng)用，墨西哥海港不銹鋼筋混凝土橋梁、倫敦Guildhall工程使用的316奧氏體不銹鋼、美國(guó)Parkway公路橋使用的2205雙相不銹鋼至今結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好，已有80年的工程實(shí)踐。近年來(lái)，我國(guó)在跨海工程建設(shè)中也采用了不銹鋼筋作為嚴(yán)酷環(huán)境作用下的防腐蝕措施。不銹鋼筋的耐腐蝕能力可以由耐點(diǎn)蝕當(dāng)量PREN值來(lái)表示，不銹鋼成分不同，其PREN值也有所不同。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS672009建議，較長(zhǎng)設(shè)計(jì)年限或難以維護(hù)的結(jié)構(gòu)宜采用PREN＜30的不銹鋼筋，氯離子可能發(fā)生沉積的部位宜采用30＜PREN≤40的不銹鋼筋。我同的不銹鋼相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為《鋼筋混凝土用不銹鋼鋼筋》YB/T4362。

耐蝕鋼筋同樣通過(guò)在鋼材中添加適量耐蝕合金元素(Cu、P、Cr、Ni、Mo、Re等)來(lái)提高鋼筋的耐腐蝕環(huán)境的能力，其耐蝕能力通過(guò)與普通碳素鋼的抗腐蝕能力的比值來(lái)表示。我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為《鋼筋混凝土用耐蝕鋼筋》YB/T43其中要求耐蝕鋼筋相對(duì)于Q235鋼材的相對(duì)銹蝕率低于70％。

使用不銹鋼筋和耐蝕鋼筋后，構(gòu)件對(duì)環(huán)境作用的抵抗能力加強(qiáng)。相應(yīng)地，針對(duì)相同的環(huán)境作用和設(shè)計(jì)使用年限，這些鋼筋對(duì)混凝土保護(hù)層的耐久性要求也與普通鋼筋有所不同。工程實(shí)踐中，可保守地采用與普通鋼筋相同的耐久性要求，將這些鋼筋的耐蝕能力作為混凝土構(gòu)件耐久性的裕度；也可通過(guò)專門研究和論證來(lái)確定這些鋼筋的耐久性要求。

3．5．1本條提出了環(huán)境作用下混凝土保護(hù)層厚度的確定原則。對(duì)于不同環(huán)境作用下所需的混凝土保護(hù)層最小厚度，可見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)的4．3．1條、5．3．2條、6．3．2條和7．3．2條中的具體規(guī)定。

混凝土構(gòu)件中最外側(cè)的鋼筋會(huì)首先發(fā)生銹蝕，一般是箍筋和分布筋，在雙向板中也可能是主筋。所以本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)件中各類鋼筋的保護(hù)層最小厚度提出相同的要求。歐洲CEB-FIP模式規(guī)范、英國(guó)BS標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)ACI規(guī)范以及現(xiàn)行的歐盟規(guī)范都有這樣的規(guī)定。箍筋的銹蝕可引起構(gòu)件混凝土沿箍筋的環(huán)向開(kāi)裂，而墻、板中分布筋的銹蝕除引起開(kāi)裂外，還會(huì)導(dǎo)致保護(hù)層的成片剝落，都是結(jié)構(gòu)的正常使用所不允許的。

保護(hù)層厚度的尺寸較小，而鋼筋出現(xiàn)銹蝕的年限大體與保護(hù)層厚度的平方成正比，保護(hù)層厚度的施工偏差會(huì)對(duì)耐久性造成很大的影響。以保護(hù)層厚度為20mm的鋼筋混凝土板為例，如果施工允許偏差為±5mm，則5mm的允許負(fù)偏差就可使鋼筋出現(xiàn)銹蝕的年限縮短約40％。因此在耐久性設(shè)計(jì)所要求的保護(hù)層厚度中，必須計(jì)入施工允許負(fù)偏差。1990年頒布的CEB-FIP模式規(guī)范、2004年正式生效的歐盟規(guī)范以及英國(guó)歷屆BS標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)中，都將用于設(shè)計(jì)計(jì)算和標(biāo)注于施工圖上的保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度稱為“名義厚度”，并規(guī)定其數(shù)值不得小于耐久性要求的最小厚度與施工允許負(fù)偏差的絕對(duì)值之和。歐盟規(guī)范建議的施工允許偏差對(duì)現(xiàn)澆混凝土為5mm～15mm，一般取10mm。美國(guó)ACI規(guī)范和加拿大規(guī)范規(guī)定保護(hù)層的最小設(shè)計(jì)厚度已經(jīng)包含了約12mm的施工允許偏差，與歐盟規(guī)范名義厚度的規(guī)定實(shí)際上相同。我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204對(duì)梁類構(gòu)件的允差規(guī)定為＋10mm/-7mm、板類構(gòu)件為＋8mm/-5mm，對(duì)負(fù)偏差的要求較嚴(yán)。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度的最低值仍稱為最小厚度，但在耐久性所要求最小厚度的取值中已考慮了施工允許負(fù)偏差的影響，并對(duì)現(xiàn)澆的一般混凝土梁、柱取允許負(fù)偏差的絕對(duì)值為10mm，板、墻為5mm。

為保證鋼筋與混凝土之間粘結(jié)力傳遞，各種鋼筋的保護(hù)層厚度均不應(yīng)小于鋼筋的直徑。按防火要求的混凝土保護(hù)層厚度，可參照有關(guān)的防火設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但我國(guó)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的梁板保護(hù)層厚度，往往達(dá)不到所需耐火極限的要求，尤其是預(yù)應(yīng)力預(yù)制樓板。

保護(hù)層厚度過(guò)薄的平面構(gòu)件容易在施工中因新拌混凝土的塑性沉降和硬化混凝土的收縮引起順筋開(kāi)裂；當(dāng)頂面鋼筋保護(hù)層過(guò)薄時(shí)，新拌混凝土的抹面整平工序也會(huì)促使混凝土硬化后的順筋開(kāi)裂。此外，混凝土粗骨料的最大公稱粒徑尺寸與保護(hù)層的厚度之間也要滿足一定關(guān)系(見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)附錄B．3)。

3．5．2預(yù)應(yīng)力筋的耐久性要求應(yīng)高于普通鋼筋。在嚴(yán)重的環(huán)境條件下，除混凝土保護(hù)層外還應(yīng)對(duì)預(yù)應(yīng)力筋采取多重防護(hù)措施，如將后張預(yù)應(yīng)力筋置于密封的波形套管中并灌漿。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于單純依靠混凝土保護(hù)層防護(hù)的預(yù)應(yīng)力筋，其保護(hù)層厚度應(yīng)比普通鋼筋的大10mm。

3．5．3工廠生產(chǎn)的混凝土預(yù)制構(gòu)件，在保護(hù)層厚度的質(zhì)量控制上較有保證，保護(hù)層施工偏差比現(xiàn)澆構(gòu)件的小，因此設(shè)計(jì)要求的保護(hù)層厚度可以適當(dāng)降低。

3．5．4本條所指的裂縫為荷載造成的橫向裂縫，不包括收縮和溫度等非荷載作用引起的裂縫。表3．5．4中的裂縫寬度允許值，更不能作為荷載裂縫計(jì)算值與非荷載裂縫計(jì)算值兩者疊加后的控制標(biāo)準(zhǔn)?？刂品呛奢d因素引起的裂縫，應(yīng)該通過(guò)混凝土原材料的精心選擇、合理的配比設(shè)計(jì)、良好的施工養(yǎng)護(hù)和適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。

表面裂縫最大寬度的計(jì)算值可根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010或《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG3362的相關(guān)公式計(jì)算，后者給出的裂縫寬度與保護(hù)層厚度無(wú)關(guān)。研究表明，按照規(guī)范GB50010公式計(jì)算得到的最大裂縫寬度要比國(guó)內(nèi)外其他規(guī)范的計(jì)算值大得多，而規(guī)定的裂縫寬度允許值卻偏嚴(yán)。增大混凝土保護(hù)層厚度雖然會(huì)加大構(gòu)件裂縫寬度的計(jì)算值，但實(shí)際上對(duì)保護(hù)鋼筋減輕銹蝕十分有利，所以在我國(guó)公路混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG3362中，不考慮保護(hù)層厚度對(duì)裂縫寬度計(jì)算值的影響。

現(xiàn)有研究顯示，裂縫表面寬度并不是影響內(nèi)部鋼筋銹蝕程度的唯一因素；南非學(xué)者Otieno等2012年對(duì)帶有表面裂縫的鋼筋混凝土梁內(nèi)部鋼筋銹蝕電流的監(jiān)測(cè)表明，保護(hù)層厚度和裂縫表面寬度的比值能更加有效地表明帶有裂縫的保護(hù)層對(duì)內(nèi)部鋼筋的保護(hù)程度；對(duì)同一種混凝土材料，保護(hù)層厚度與開(kāi)裂寬度的比值與銹蝕電流遵從確定的規(guī)律。這方面的研究需要進(jìn)一步積累。

此外，不能為了減少裂縫計(jì)算寬度而在厚度較大的混凝土保護(hù)層內(nèi)加設(shè)沒(méi)有防銹措施的鋼筋網(wǎng)，因?yàn)殇摻罹W(wǎng)的首先銹蝕會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)片外側(cè)混凝土的剝落，減少內(nèi)側(cè)箍筋和主筋應(yīng)有的保護(hù)層厚度，對(duì)構(gòu)件的耐久性造成更為有害的后果。荷載與收縮引起的橫向裂縫本質(zhì)上屬于正常裂縫，如果影響結(jié)構(gòu)物的外觀要求或防水功能應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灌縫與封閉。

3．5．6棱角部位受到兩個(gè)側(cè)面的環(huán)境作用并容易造成碰撞損傷，在可能條件下應(yīng)盡量加以避免。

3．5．7碰撞等會(huì)造成結(jié)構(gòu)物的損傷，影響結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。本標(biāo)準(zhǔn)的耐久性設(shè)計(jì)措施不能抵抗碰撞的作用；對(duì)于使用期間可能遭受碰撞的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該設(shè)置專門的防碰撞措施。本條所稱的預(yù)警設(shè)施包括城市立交橋的限高標(biāo)志等，本條所稱的防護(hù)措施包括城市橋墩上的防撞墻等。

3．5．8混凝土施工縫、伸縮縫等連接縫是結(jié)構(gòu)中相對(duì)薄弱的部位，容易成為腐蝕性物質(zhì)侵入混凝土內(nèi)部的通道，故應(yīng)在設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)盡量避讓局部環(huán)境作用比較不利的部位，如橋墩的施工縫不應(yīng)設(shè)在干濕交替的水位變動(dòng)區(qū)。

3．5．9應(yīng)避免外露金屬部件的銹蝕造成混凝土的脹裂，影響構(gòu)件的承載力。這些金屬部件宜與混凝土中的鋼筋隔離或進(jìn)行絕緣處理。在氯鹽環(huán)境中，混凝土構(gòu)件中埋件的錨筋會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象，本條的構(gòu)造規(guī)定參考了《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》JTJ22000第5．6．13條的規(guī)定。

3．5．11本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的基本方法是通過(guò)提高混凝土本體的致密性來(lái)確?；炷两Y(jié)構(gòu)和構(gòu)件的使用年限。在一些特殊的情況下，可考慮使用附加防腐蝕措施和混凝土本體共同保證使用年限。這些情況包括：局部環(huán)境作用嚴(yán)酷、混凝土自身難以達(dá)到使用年限的要求，構(gòu)件使用年限較長(zhǎng)(超過(guò)100年)、一次性混凝土耐久性設(shè)計(jì)對(duì)使用年限的保證率不高等。這些情況下，本標(biāo)準(zhǔn)建議采用防腐蝕附加措施，考慮其對(duì)使用年限的貢獻(xiàn)或者提高對(duì)構(gòu)件使用年限的保證率。

3．6．1本條給出了保證混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的不同環(huán)境中混凝土的養(yǎng)護(hù)制度要求，利用養(yǎng)護(hù)時(shí)間和養(yǎng)護(hù)結(jié)束時(shí)的混凝土強(qiáng)度來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)過(guò)程。養(yǎng)護(hù)結(jié)束時(shí)強(qiáng)度是指現(xiàn)場(chǎng)混凝土強(qiáng)度，用現(xiàn)場(chǎng)同溫養(yǎng)護(hù)條件下的標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)得。

現(xiàn)場(chǎng)混凝土構(gòu)件的施工養(yǎng)護(hù)方法和養(yǎng)護(hù)時(shí)間需要考慮混凝土強(qiáng)度等級(jí)、施工環(huán)境的溫、濕度和風(fēng)速、構(gòu)件尺寸、混凝土原材料組成和入模溫度等諸多因素。應(yīng)根據(jù)具體施工條件選擇合理的養(yǎng)護(hù)工藝，可參考中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》CCES01的相關(guān)規(guī)定。

養(yǎng)護(hù)條件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混凝土硬化過(guò)程的影響至關(guān)重要，尤其是表層混凝土的密實(shí)程度。構(gòu)件耐久性與表層混凝土的質(zhì)量關(guān)系密切。因此，在工程實(shí)踐中可使用表面回彈等技術(shù)手段對(duì)養(yǎng)護(hù)后的構(gòu)件表面進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)表層混凝土的實(shí)際質(zhì)量進(jìn)行判斷。

3．6．3本條給出在不同環(huán)境作用等級(jí)下，混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋保護(hù)層的檢測(cè)原則和質(zhì)量控制準(zhǔn)則。在工程實(shí)踐中，使用無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行鋼筋定位，推算得到的鋼筋保護(hù)層厚度通常偏大；因此用于鋼筋定位的無(wú)損檢測(cè)方法需要經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，并明確其測(cè)量誤差。

4．1．1正常大氣作用下，表層混凝土碳化和氧氣、水分共同作用引發(fā)的內(nèi)部鋼筋銹蝕，是混凝土結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的劣化現(xiàn)象，也是耐久性設(shè)計(jì)中的普遍問(wèn)題。在一般環(huán)境作用下，依靠混凝土本身的耐久性質(zhì)量、適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)層厚度和有效的防排水措施，就能達(dá)到所需的耐久性，一般不需考慮防腐蝕附加措施。

4．1．3一般環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與措施見(jiàn)本章4．4節(jié)的具體要求。

4．2．1確定大氣環(huán)境對(duì)配筋混凝土結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的作用程度，需要考慮的環(huán)境因素主要是濕度(水)、溫度和CO2與O2的供給程度。對(duì)于混凝土的碳化過(guò)程，如果周圍大氣的相對(duì)濕度較高，混凝土的內(nèi)部孔隙充滿孔隙溶液，則空氣中的CO2難以進(jìn)入混凝土內(nèi)部，碳化就不能或只能非常緩慢地進(jìn)行；如果周圍大氣的相對(duì)濕度很低，混凝土內(nèi)部比較干燥，孔隙溶液的量很少，碳化反應(yīng)也會(huì)受到抑制。對(duì)于鋼筋的銹蝕過(guò)程，電化學(xué)反應(yīng)要求混凝土有一定的電導(dǎo)率，當(dāng)混凝土內(nèi)部的相對(duì)濕度低于70％時(shí)，由于混凝土電導(dǎo)率太低，鋼筋銹蝕很難進(jìn)行；同時(shí)，銹蝕電化學(xué)過(guò)程需有水和氧氣參與，當(dāng)混凝土處于水下或濕度接近飽和時(shí)，氧氣難以到達(dá)鋼筋表面，銹蝕會(huì)因?yàn)槿毖醵y以發(fā)生。

室內(nèi)干燥環(huán)境由于缺少水分，鋼筋銹蝕非常緩慢甚至難以進(jìn)行；水下構(gòu)件由于缺乏足夠的氧氣，鋼筋基本不會(huì)銹蝕。因此表4．2．1將這兩類環(huán)境作用歸為Ⅰ-A級(jí)。在潮濕環(huán)境或者偶爾受到雨淋、與水接觸的條件下，混凝土的碳化反應(yīng)和鋼筋的銹蝕過(guò)程都有條件進(jìn)行，環(huán)境作用等級(jí)歸為Ⅰ-B級(jí)。在反復(fù)的干濕交替作用下，混凝土碳化有條件進(jìn)行，同時(shí)鋼筋銹蝕過(guò)程由于水分和氧氣的交替供給而顯著加強(qiáng)，因此對(duì)鋼筋銹蝕最不利的環(huán)境條件是反復(fù)干濕交替，其環(huán)境作用等級(jí)歸為Ⅰ-C級(jí)；此類構(gòu)件包括經(jīng)常與大氣降水接觸的地上構(gòu)件，與地下水接觸的地下室構(gòu)件，以及直接處于水位變動(dòng)區(qū)的構(gòu)件。

如果室內(nèi)構(gòu)件長(zhǎng)期處于高濕度環(huán)境，即年平均濕度高于60％，也有可能引起鋼筋銹蝕，故宜按Ⅰ-B級(jí)考慮。在干濕交替環(huán)境下，如混凝土表面在干燥階段周圍大氣相對(duì)濕度較高，干濕交替的影響深度很有限，混凝土內(nèi)部仍會(huì)長(zhǎng)期處于高濕度狀態(tài)，內(nèi)部混凝土碳化和鋼筋銹蝕程度都會(huì)受到抑制。在這種情況下，環(huán)境對(duì)配筋混凝土構(gòu)件的作用程度介于Ⅰ-C與Ⅰ-B之間，具體作用程度可根據(jù)當(dāng)?shù)丶扔泄こ痰膶?shí)際調(diào)查確定。

Ⅰ-A作用等級(jí)中的浸水環(huán)境中，水中可含有微量的有害化學(xué)物質(zhì)，其濃度上限可參考本標(biāo)準(zhǔn)表6．2．5與表7．2．1規(guī)定的中度作用等級(jí)的各類有害物質(zhì)與離子濃度的下限值。

4．2．2與濕潤(rùn)土體或水接觸的一側(cè)混凝土飽水，鋼筋不易銹蝕，可按環(huán)境作用等級(jí)Ⅰ-B考慮；接觸干燥空氣的一側(cè)，混凝土容易碳化，又可能有水分從臨水側(cè)遷移供給，一般應(yīng)按Ⅰ-C級(jí)環(huán)境考慮。如果混凝土密實(shí)性好、構(gòu)件厚度較大或臨水表面已做可靠防護(hù)層，臨水側(cè)的水分供給可以被有效隔斷，這時(shí)接觸干燥空氣的一側(cè)可不按Ⅰ-C級(jí)考慮。

4．3．1表4．3．1分別對(duì)板、墻等面型構(gòu)件和梁、柱等條形構(gòu)件規(guī)定混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)、最大水膠比和鋼筋的保護(hù)層最小厚度。板、墻、殼等面形構(gòu)件中的鋼筋，主要受來(lái)自一側(cè)混凝土表面的環(huán)境因素侵蝕，而矩形截面的梁、柱等條形構(gòu)件中的角部鋼筋，同時(shí)受到來(lái)自兩個(gè)相鄰側(cè)面的環(huán)境因素作用，所以后者的保護(hù)層最小厚度要大于前者。對(duì)保護(hù)層最小厚度要求與所用的混凝土水膠比有關(guān)，在應(yīng)用表4．3．1中不同使用年限和不同環(huán)境作用等級(jí)下的保護(hù)層厚度時(shí)，應(yīng)注意到對(duì)混凝土水膠比和強(qiáng)度等級(jí)的不同要求。

表4．3．1中規(guī)定的混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)、最大水膠比和保護(hù)層最小厚度與歐美的相關(guān)規(guī)范相近，這些數(shù)據(jù)比照了已建工程實(shí)際劣化現(xiàn)狀的調(diào)查結(jié)果，并用材料劣化模型作了近似的計(jì)算校核，總體上略高于我國(guó)現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，尤其在干濕交替的環(huán)境條件下差別較大。美國(guó)ACI設(shè)計(jì)規(guī)范要求室外淋雨環(huán)境的梁柱外側(cè)鋼筋(箍筋或分布筋)保護(hù)層最小設(shè)計(jì)厚度為50mm(鋼筋直徑不大于16mm時(shí)38mm)，英國(guó)BS8110設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(60年設(shè)計(jì)使用年限)為40mm(C40)或30mm(C45)。

4．3．3浸沒(méi)水中的地下結(jié)構(gòu)環(huán)境作用等級(jí)為I-A，設(shè)計(jì)使用年限為100年時(shí)，混凝土強(qiáng)度最低等級(jí)為C比I-A室內(nèi)干燥環(huán)境高一個(gè)等級(jí)；主要考慮構(gòu)件的維護(hù)難度以及水文在100年期間演變的不確定性。該規(guī)定與《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5012013的規(guī)定一致。

4．3．4本條給出了大截面墩柱在符合耐久性要求的前提下，截面混凝土強(qiáng)度與鋼筋保護(hù)層厚度的調(diào)整方法。一般環(huán)境下對(duì)混凝土提出最低強(qiáng)度等級(jí)的要求，是為了保護(hù)鋼筋的需要，針對(duì)的是構(gòu)件鋼筋的保護(hù)層混凝土。但對(duì)大截面墩柱來(lái)說(shuō)，如果只是為了提高保護(hù)層混凝土的耐久性而全截面采用較高強(qiáng)度的混凝土，往往不如加大保護(hù)層厚度的辦法更為經(jīng)濟(jì)合理。相反，加大保護(hù)層厚度會(huì)明顯增加梁、板等受彎構(gòu)件的自重，宜提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)以減少保護(hù)層厚度。

在工程實(shí)踐中，提倡在不提高混凝土總體強(qiáng)度的同時(shí)，通過(guò)技術(shù)措施提高表層混凝土的質(zhì)量，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)耐久性的目的，如采用透水模板布技術(shù)等。

4．4．1本條所指的建筑飾面包括不受雨水沖淋的石灰漿、砂漿抹面和磚石貼面等普通建筑飾面；防水飾面包括防水砂漿、粘貼面磚、花崗巖石板等具有良好防水性能的飾面。除此之外，構(gòu)件表面的油氈等一般防水層由于防水有效年限遠(yuǎn)低于構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限，不宜考慮其對(duì)鋼筋防銹的作用。

地下臨水混凝土構(gòu)件的表面防護(hù)措施可參考現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108的規(guī)定與技術(shù)要求。這些防護(hù)措施對(duì)內(nèi)部鋼筋的防銹作用尚無(wú)工程驗(yàn)證和相關(guān)研究成果，同時(shí)考慮到此類構(gòu)件普遍維護(hù)和更換困難，因此不宜降低混凝土的耐久性要求。

4．4．3本條給出了在一般環(huán)境中使用了有明確保護(hù)年限的防腐蝕附加措施后，保護(hù)層混凝土材料要求可降低取用的原則。

4．4．5本條對(duì)地下結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件迎水面的鋼筋保護(hù)層厚度的規(guī)定與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108相同。

5．1．1飽水的混凝土在反復(fù)凍融作用下會(huì)造成內(nèi)部損傷，發(fā)生開(kāi)裂甚至剝落，導(dǎo)致骨料裸露。與凍融破壞有關(guān)的環(huán)境因素主要有水、最低溫度、降溫速率和凍融循環(huán)次數(shù)?；炷恋膬鋈趽p傷只發(fā)生在混凝土內(nèi)部含水量比較充足的情況(混凝土內(nèi)部飽水度高于85％)。

凍融環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)，原則上要求混凝土不受損傷，不影響構(gòu)件的承載力與對(duì)鋼筋的保護(hù)。確保耐久性的主要措施包括混凝土引氣、防止混凝土飽水和采用高強(qiáng)度的混凝土。

5．1．2冰凍地區(qū)與雨、水接觸的露天混凝土構(gòu)件應(yīng)按凍融環(huán)境進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。環(huán)境溫度達(dá)不到冰凍條件(如位于土中冰凍線以下和長(zhǎng)期在不結(jié)凍的水下)的混凝土構(gòu)件可不考慮抗凍要求。冰凍前不飽水的混凝土且在凍融循環(huán)過(guò)程中不接觸外界水分的混凝土構(gòu)件，也可不考慮抗凍要求。

本標(biāo)準(zhǔn)不考慮人工造成的凍融環(huán)境作用，此類問(wèn)題由專門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范解決。

5．1．3凍融環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與措施見(jiàn)本章5．4節(jié)的具體要求。

5．1．4適當(dāng)延遲現(xiàn)場(chǎng)混凝土初次與水接觸的時(shí)間實(shí)際上是延長(zhǎng)混凝土的干燥時(shí)間，并且給混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)育提供時(shí)間。應(yīng)盡量延遲混凝土初次觸水時(shí)間，觸水時(shí)混凝土齡期至少應(yīng)達(dá)到30d。房屋建筑的冬期施工技術(shù)措施可參照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ/T104的規(guī)定。

5．2．1本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)凍融環(huán)境作用等級(jí)的劃分，主要考慮混凝土飽水程度、氣溫變化和鹽分含量三個(gè)因素。飽水程度與混凝土表面接觸水的頻度及表面積水的難易程度(如水平或豎向表面)有關(guān)；氣溫變化主要與環(huán)境最低溫度及年凍融次數(shù)有關(guān)；鹽分含量指混凝土表面受凍時(shí)冰水中的鹽含量。

我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)混凝土抗凍等級(jí)的要求多按當(dāng)?shù)刈罾湓路莸钠骄鶜鉁剡M(jìn)行區(qū)分，這在使用上有其方便之處，但應(yīng)注意當(dāng)?shù)貧鉁嘏c構(gòu)件所處地段的局部溫度往往差別很大。比如嚴(yán)寒地區(qū)朝南構(gòu)件的凍融次數(shù)多于朝北的構(gòu)件，而微凍地區(qū)可能相反。由于缺乏各地區(qū)年凍融次數(shù)的統(tǒng)計(jì)資料，現(xiàn)仍暫時(shí)按當(dāng)?shù)刈罾湓碌钠骄鶜鉁乇硎練鉁刈兓瘜?duì)混凝土凍融的影響程度。

對(duì)于飽水程度，分為高度飽水和中度飽水兩種情況，前者指受凍前長(zhǎng)期或頻繁接觸水體或濕潤(rùn)土體，混凝土體內(nèi)高度飽水；后者指受凍前偶受雨淋或潮濕，混凝土體內(nèi)的飽水程度不高?；炷潦軆鋈谄茐牡呐R界飽水度約為85％～90％，含水量低于臨界飽水度時(shí)不會(huì)凍壞。在表面有水的情況下，連續(xù)的反復(fù)凍融可使混凝土內(nèi)部的飽水程度不斷增加，一旦達(dá)到或超過(guò)臨界飽水度，就有可能很快發(fā)生破壞。

有鹽的凍融環(huán)境主要指冬季噴灑除冰鹽的環(huán)境。含鹽分的水溶液不僅會(huì)造成混凝土的內(nèi)部損傷，而且能使混凝土表面起皮剝蝕，鹽中的氯離子還會(huì)引起混凝土內(nèi)部鋼筋的銹蝕(除冰鹽引起的鋼筋銹蝕按Ⅳ類環(huán)境考慮)。除冰鹽的剝蝕作用程度與混凝土濕度有關(guān)；不同構(gòu)件及部位由于方向、位置不同，受除冰鹽直接、間接作用或?yàn)R射的程度也會(huì)有很大的差別。

5．2．2寒冷地區(qū)海洋和近海環(huán)境中的混凝土表層，當(dāng)接觸水分時(shí)也會(huì)發(fā)生鹽凍，但海水的含鹽濃度要比除冰鹽融雪后的鹽水低得多。海水的冰點(diǎn)較低，有些微凍地區(qū)和寒冷地區(qū)的海水不會(huì)出現(xiàn)凍結(jié)，但浪濺區(qū)構(gòu)件的表面仍然會(huì)有凍結(jié)現(xiàn)象，具體可通過(guò)調(diào)查確定；若不出現(xiàn)冰凍，就可以不考慮凍融環(huán)境作用。

5．2．3埋置于土中冰凍線以上的混凝土構(gòu)件，發(fā)生凍融交替的次數(shù)明顯低于暴露在大氣環(huán)境中的構(gòu)件，但仍要考慮凍融損傷的可能，可根據(jù)具體情況適當(dāng)降低環(huán)境作用等級(jí)。

5．2．4豎向構(gòu)件底部側(cè)面的積雪可引發(fā)混凝土較嚴(yán)重的凍融損傷。尤其在冬季噴灑除冰鹽的環(huán)境中，道路上含鹽的積雪常被掃到兩側(cè)并堆置在墻柱和護(hù)欄底部，容易造成底部混凝土的嚴(yán)重破壞。

5．2．5某些結(jié)構(gòu)在正常使用條件下冬季出現(xiàn)冰凍的可能性很小，但在極端氣候條件下或偶發(fā)事故時(shí)有可能會(huì)遭受冰凍，故應(yīng)具有一定的抗凍能力，但可適當(dāng)降低要求。

5．3．1本條規(guī)定了凍融環(huán)境中混凝土原材料的組成與引氣工藝。使用引氣劑能在混凝土中產(chǎn)生大量均布的微小封閉氣孔，有效緩解混凝土內(nèi)部結(jié)冰造成的材料破壞。引氣混凝土的抗凍要求用新拌混凝土的含氣量表示，是氣泡占混凝土的體積比。凍融環(huán)境等級(jí)越高，對(duì)混凝土含氣量的要求越大；氣泡只存在于水泥漿體中，而混凝土中水泥漿體含量與骨料的最大粒徑直接相關(guān)，所以混凝土抗凍所需的含氣量與骨料的最大粒徑有關(guān)；過(guò)大的含氣量會(huì)明顯降低混凝土強(qiáng)度，故含氣量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，且有相應(yīng)的誤差限制。具體可參照本標(biāo)準(zhǔn)附錄D的要求。

礦物摻和料品種和數(shù)量對(duì)混凝土抗凍性能有影響。通常情況下，摻加硅粉有利于抗凍；在低水膠比前提下，適量摻加粉煤灰和礦渣對(duì)抗凍能力影響不大，但應(yīng)嚴(yán)格控制粉煤灰的品質(zhì)，特別要盡量降低粉煤灰的燒失量。具體見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)附錄B的規(guī)定。

嚴(yán)重凍融環(huán)境下必須引氣的要求主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室快速凍融試驗(yàn)的研究結(jié)果提出的，50多年來(lái)工程實(shí)際應(yīng)用肯定了引氣工藝的有效性。但是混凝土試件在標(biāo)準(zhǔn)快速試驗(yàn)下的凍融作用程度要比工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境作用嚴(yán)酷得多?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，高強(qiáng)混凝土對(duì)嚴(yán)酷的凍融環(huán)境有較高的抵抗能力。新的歐洲混凝土規(guī)范EN21：2000雖然對(duì)嚴(yán)重凍融環(huán)境作用下的構(gòu)件混凝土有引氣要求，但允許通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的對(duì)比試驗(yàn)研究后不引氣；德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN102/07．2001規(guī)定含鹽的高度飽水情況需要引氣，其他情況下均可采用強(qiáng)度較高的非引氣混凝土；英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)851：2002規(guī)定，各種凍融環(huán)境下的混凝土均可不引氣，條件是混凝土強(qiáng)度等級(jí)需達(dá)到C50且骨料符合抗凍要求。北歐和北美各國(guó)的規(guī)范仍規(guī)定嚴(yán)重凍融環(huán)境作用下的混凝土需要引氣。由于我國(guó)國(guó)內(nèi)在這方面尚缺乏相應(yīng)的研究和工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，本標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)仍規(guī)定嚴(yán)重凍融環(huán)境下需要采用引氣混凝土。

5．3．2表5．3．2中僅列出一般凍融(無(wú)鹽)情況下鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度。鹽凍情況下的保護(hù)層厚度由氯化物環(huán)境控制，具體見(jiàn)第6章的有關(guān)規(guī)定；相應(yīng)的保護(hù)層混凝土質(zhì)量則要同時(shí)滿足凍融環(huán)境和氯化物環(huán)境的要求。有鹽凍融條件下的耐久性設(shè)計(jì)見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)第6．3．2條的規(guī)定及其條文說(shuō)明。

5．3．3對(duì)于凍融環(huán)境下重要工程和大型工程的混凝土，其耐久性質(zhì)量除需滿足本標(biāo)準(zhǔn)第5．3．2條的規(guī)定外，應(yīng)同時(shí)滿足本條提出的抗凍耐久性指數(shù)要求。表5．3．3中的抗凍耐久性指數(shù)由快速凍融循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)定義試件經(jīng)歷300次凍融循環(huán)后的動(dòng)彈模的相對(duì)損失為抗凍耐久性指數(shù)DF，其計(jì)算方法見(jiàn)表注1。在北美，認(rèn)為有抗凍要求的混凝土DF值不能小于60％。對(duì)于年凍融次數(shù)不頻繁的環(huán)境條件或混凝土現(xiàn)場(chǎng)飽水程度不高時(shí)，這一要求可能偏嚴(yán)。

混凝土的抗凍性評(píng)價(jià)可用多種指標(biāo)表示，如試件經(jīng)歷凍融循環(huán)后的動(dòng)彈性模量損失、質(zhì)量損失、伸長(zhǎng)量或體積膨脹等。多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)都采用動(dòng)彈模損失或同時(shí)考慮質(zhì)量損失來(lái)確定抗凍級(jí)別，但上述指標(biāo)通常只用來(lái)比較混凝土材料的相對(duì)抗凍性能，不能直接用來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)使用年限的預(yù)測(cè)。

5．4．1截面尺寸較小的鋼筋混凝土構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，發(fā)生凍融破壞的后果嚴(yán)重，應(yīng)賦予更大的安全保證率。在耐久性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加鋼筋保護(hù)層厚度作為補(bǔ)償，或采取表面附加防護(hù)措施。

5．4．2在接觸積雪的構(gòu)件局部區(qū)域采取合理的防護(hù)措施，可以解決因?yàn)榫植枯^高的作用等級(jí)而不得不提高整個(gè)構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)與保護(hù)層厚度的問(wèn)題?？刹捎玫木植糠雷o(hù)措施可參考但不限于本標(biāo)準(zhǔn)附錄C的防腐蝕附加措施。

5．4．3本條給出了在凍融環(huán)境中使用了有明確保護(hù)年限的防腐蝕附加措施后，混凝土材料要求可降低取用的原則。

6．1．1環(huán)境中的氯化物以水溶氯離子的形式通過(guò)擴(kuò)散、滲透和吸附等途徑從混凝土構(gòu)件表面向內(nèi)部遷移，可引起混凝土內(nèi)鋼筋的嚴(yán)重銹蝕。氯離子引起的鋼筋銹蝕難以控制、后果嚴(yán)重，因此是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要問(wèn)題。氯鹽對(duì)于混凝土材料也有一定的腐蝕作用，但相對(duì)較輕。

6．1．2本條規(guī)定所指的海洋和近海氯化物包括海水、大氣、地下水與土體中含有的來(lái)自海水的氯化物。此外，其他情況下接觸海水的混凝土構(gòu)件也應(yīng)考慮海洋氯化物的腐蝕，如海洋館中接觸海水的混凝土池壁、管道等。

6．1．3除冰鹽對(duì)混凝土的作用機(jī)理很復(fù)雜。對(duì)鋼筋混凝土(如橋面板)而言，一方面，除冰鹽直接接觸混凝土表層，融雪過(guò)程中的溫度驟降以及滲入混凝土的含鹽雪水的蒸發(fā)結(jié)晶都會(huì)導(dǎo)致混凝土表面的開(kāi)裂剝落；另一方面，雪水中的氯離子不斷向混凝土內(nèi)部遷移，會(huì)引起鋼筋腐蝕。前者屬于鹽凍現(xiàn)象，有關(guān)的耐久性要求在本標(biāo)準(zhǔn)第5章中已有規(guī)定；后者屬于鋼筋銹蝕問(wèn)題，相應(yīng)的要求由本章規(guī)定。

降雪地區(qū)噴灑的除冰鹽可以通過(guò)多種途徑作用于混凝土構(gòu)件，含鹽的融雪水直接作用于路面，并通過(guò)伸縮縫等連接處滲漏到橋面板下方的構(gòu)件表面，或者通過(guò)路面層和防水層的縫隙滲漏到混凝土橋面板的頂面。排出的鹽水如滲入地下土體，還會(huì)侵蝕腐蝕混凝土基礎(chǔ)。此外，高速行駛的車輛會(huì)將路面上含鹽的水濺射或轉(zhuǎn)變成鹽霧，作用到車道兩側(cè)甚至較遠(yuǎn)的混凝土構(gòu)件表面；汽車底盤和輪胎上冰凍的含鹽雪水進(jìn)入停車庫(kù)后融化，還會(huì)作用于車庫(kù)混凝土樓板或地板引起鋼筋腐蝕。

地下水土(濱海地區(qū)除外)中的氯離子濃度一般較低，當(dāng)濃度較高且在干濕交替的條件下，則需考慮對(duì)混凝土構(gòu)件的腐蝕。我國(guó)西部鹽湖和鹽漬土地區(qū)地下水土中氯鹽含量很高，對(duì)混凝土構(gòu)件的腐蝕作用需專門研究處理，不屬于本標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。對(duì)于游泳池及其周圍的混凝土構(gòu)件，如公共浴室、衛(wèi)生間地面等，還需要考慮氯鹽消毒劑對(duì)混凝土構(gòu)件腐蝕的作用。

除冰鹽可對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成極其嚴(yán)重的腐蝕，不進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)的橋梁在除冰鹽環(huán)境下只需幾年或十幾年就需要大修甚至被迫拆除。發(fā)達(dá)國(guó)家使用含氯除冰鹽融化道路積雪已有40年的歷史，迄今尚無(wú)更為經(jīng)濟(jì)的替代方法?？紤]今后交通發(fā)展對(duì)融化道路積雪的需要，應(yīng)在混凝土橋梁的耐久性設(shè)計(jì)時(shí)考慮除冰鹽氯化物的影響。

6．1．4定期檢測(cè)可以盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并及時(shí)采取補(bǔ)救措施。目前針對(duì)鋼筋銹蝕的檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，通過(guò)設(shè)計(jì)階段置入的鋼筋銹蝕傳感器、使用階段無(wú)損采集數(shù)據(jù)、配合電化學(xué)保護(hù)技術(shù)，能夠?qū)⒙塞}引起的鋼筋銹蝕控制在保護(hù)層開(kāi)裂之前，降低氯化物環(huán)境中鋼筋混凝土構(gòu)件的長(zhǎng)期維護(hù)成本。

6．1．5氯鹽環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與措施見(jiàn)本章6．4節(jié)的具體要求。

6．2．1對(duì)于海水中的配筋混凝土結(jié)構(gòu)，氯鹽引起鋼筋銹蝕的環(huán)境可進(jìn)一步分為水下區(qū)、潮汐區(qū)、浪濺區(qū)、大氣區(qū)和土中區(qū)。長(zhǎng)年浸沒(méi)于海水中的混凝土，由于水中缺氧使銹蝕發(fā)展變得極其緩慢甚至停止，所以鋼筋銹蝕危險(xiǎn)性不大。潮汐區(qū)特別是浪濺區(qū)的情況則不同，混凝土處于干濕交替狀態(tài)，混凝土表面的氯離子可通過(guò)吸附、擴(kuò)散、滲透等多種途徑進(jìn)入混凝土內(nèi)部，而且氧氣和水交替供給，使內(nèi)部的鋼筋具備銹蝕發(fā)展的所有條件。浪濺區(qū)的供氧條件最為充分，銹蝕最嚴(yán)重。

我國(guó)《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》JTJ275在大量調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，分別對(duì)浪濺區(qū)和潮汐區(qū)提出不同的要求。根據(jù)海港工程的大量調(diào)查表明，平均潮位以下的潮汐區(qū)，混凝土在落潮時(shí)露出水面時(shí)間短，且接觸的大氣的濕度很高，所含水分較難蒸發(fā)，所以混凝土內(nèi)部飽水程度高、鋼筋銹蝕沒(méi)有浪濺區(qū)顯著。但本標(biāo)準(zhǔn)考慮到潮汐區(qū)內(nèi)進(jìn)行修復(fù)的難度，將潮汐區(qū)與浪濺區(qū)按同一作用等級(jí)考慮。南方炎熱地區(qū)溫度高，氯離子擴(kuò)散系數(shù)增大，鋼筋銹蝕也會(huì)加劇，所以炎熱氣候應(yīng)作為一種加劇鋼筋銹蝕的因素考慮。

海洋和近海地區(qū)的大氣中都含有氯離子。海洋大氣區(qū)處于浪濺區(qū)的上方，海浪拍擊產(chǎn)生大小為0．1μm～20μm的細(xì)小霧滴，較大的霧滴積聚于海面附近，而較小的霧滴可隨風(fēng)飄移到近海的陸上地區(qū)。海上橋梁的上部構(gòu)件離浪濺區(qū)很近時(shí)，受到濃重的鹽霧作用，在構(gòu)件混凝土表層內(nèi)積累的氯離子濃度可以很高，而且同時(shí)又處于干濕交替的環(huán)境中，因此處于很不利的狀態(tài)。在浪濺區(qū)與其上方的大氣區(qū)之間，構(gòu)件表層混凝土的氯離子濃度沒(méi)有明確的界限，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)具體情況偏安全地選用。

雖然大氣鹽霧區(qū)的混凝土表面氯離子濃度可以積累到與浪濺區(qū)的相近，但浪濺區(qū)的混凝土表面氯離子濃度可認(rèn)為從一開(kāi)始就達(dá)到其最大值，而大氣鹽霧區(qū)則需許多年才能逐漸積累到最大值?？拷０兜年懮洗髿庖埠}分，其濃度與具體的地形、地物、風(fēng)向、風(fēng)速等多種因素有關(guān)。根據(jù)我國(guó)浙東、山東等沿海地區(qū)的調(diào)查，構(gòu)件的腐蝕程度與離岸距離以及朝向有很大關(guān)系，靠近海岸且暴露于室外的構(gòu)件應(yīng)考慮鹽霧的作用。煙臺(tái)地區(qū)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，離海岸100m內(nèi)的室外混凝土構(gòu)件中的鋼筋均發(fā)生嚴(yán)重銹蝕。

表6．2．1中對(duì)靠海構(gòu)件環(huán)境作用等級(jí)的劃分，尚有待積累更多調(diào)查數(shù)據(jù)后作進(jìn)一步修正。設(shè)計(jì)人員宜在調(diào)查工程所在地區(qū)具體環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，采取適當(dāng)?shù)姆栏g要求。

6．2．2海水激流對(duì)混凝土表面有氣蝕作用，海砂對(duì)構(gòu)件表面有磨蝕作用，因此相應(yīng)的環(huán)境作用等級(jí)宜適當(dāng)提高。

6．2．3海底隧道結(jié)構(gòu)的構(gòu)件維修困難，宜取用較高的環(huán)境作用等級(jí)。一面接觸海水另一面接觸空氣的混凝土構(gòu)件，其內(nèi)部鋼筋的銹蝕危險(xiǎn)性與是否能夠同時(shí)接觸到海水與空氣相關(guān)。如果在使用周期內(nèi)僅能接觸到空氣或者海水則環(huán)境作用等級(jí)較低，否則應(yīng)提高環(huán)境作用等級(jí)。隧道混凝土構(gòu)件接觸土體的外側(cè)如無(wú)空氣進(jìn)入的可能，可按Ⅲ-D級(jí)的環(huán)境作用確定構(gòu)件的混凝土保護(hù)層厚度；如在外側(cè)設(shè)置排水通道有可能引入空氣時(shí)，應(yīng)按Ⅲ-E級(jí)考慮。隧道構(gòu)件接觸空氣的內(nèi)側(cè)可能接觸滲漏的海水，底板和側(cè)墻底部應(yīng)按Ⅲ-E級(jí)考慮，其他部位可根據(jù)具體情況確定，但不低于Ⅲ-D。

隧道混凝土一般有防水等級(jí)的要求，但并不表明海水在使用年限中不會(huì)滲入混凝土內(nèi)部，只是滲入的程度不同而已，具體滲透深度與混凝土材料的水滲透系數(shù)以及外部海水壓力有關(guān)。伴隨著海水的滲入，內(nèi)部鋼筋的銹蝕危險(xiǎn)性與內(nèi)部氯離子濃度、材料孔隙中氧氣分布以及鋼筋位置有關(guān)。本條的作用等級(jí)劃分是對(duì)這一復(fù)雜過(guò)程的簡(jiǎn)化描述。

6．2．4近海和海洋環(huán)境的氯化物對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕作用與當(dāng)?shù)睾Ｋ械暮}量有關(guān)。本標(biāo)準(zhǔn)表6．2．1的環(huán)境作用等級(jí)是根據(jù)一般海水的氯離子濃度(約18g/L～20g/L)確定的。不同地區(qū)海水的含鹽量可能有很大差別，沿海地區(qū)海水的含鹽量受到江河淡水排放的影響并隨季節(jié)而變化，海水的含鹽量有時(shí)可能較低，可取年均值作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。

河口地區(qū)雖然水中氯化物含量低于海水中的，但是對(duì)于大氣區(qū)和浪濺區(qū)，混凝土表面的氯鹽含量會(huì)不斷積累，其長(zhǎng)期含鹽量可以明顯高于周圍水體中的含鹽濃度。在確定氯化物環(huán)境的作用等級(jí)時(shí)，應(yīng)充分考慮到這些因素。

水或土體中氯離子濃度的高低對(duì)與之接觸并部分暴露于大氣中構(gòu)件銹蝕的影響，目前尚無(wú)確切試驗(yàn)數(shù)據(jù)，表6．2．5注2中劃分的濃度范圍可供參考。

6．3．1低水膠比的礦物摻和料混凝土，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的抗氯離子侵入的能力要比相同水膠比的硅酸鹽水泥混凝土高得多，所以在氯化物環(huán)境中不宜單獨(dú)采用硅酸鹽水泥作為膠凝材料。為了增強(qiáng)混凝土早期的強(qiáng)度和耐久性發(fā)展，通常應(yīng)在礦物摻和料中加入少量硅灰，可復(fù)合使用兩種或兩種以上的礦物摻和料，如粉煤灰加硅灰、粉煤灰加礦渣加硅灰。除凍融環(huán)境外，礦物摻和料占膠凝材料總量的比例宜大于40％，具體規(guī)定見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)附錄B。不受凍融環(huán)境作用的氯化物環(huán)境也可使用引氣混凝土，有試驗(yàn)表明，含氣量控制在4．0％～5．0％，可以降低氯離子擴(kuò)散系數(shù)，提高抗氯離子侵入的能力。

使用礦物摻和料混凝土，必須采用合理的水膠比、攪拌均勻并在施工中具有良好的成型工藝，并滿足本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的養(yǎng)護(hù)條件。

6．3．2表6．3．2規(guī)定的混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)大體與國(guó)外規(guī)范中的相近，考慮到我國(guó)的混凝土組成材料特點(diǎn)，最大水膠比的取值則相對(duì)較低。表6．3．2規(guī)定的保護(hù)層厚度根據(jù)我國(guó)海洋地區(qū)混凝土工程的劣化現(xiàn)狀調(diào)研以及比照國(guó)外規(guī)范的數(shù)據(jù)而定，并利用材料劣化模型作了近似核對(duì)。表6．3．2提出的只是最低要求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分考慮工程設(shè)計(jì)對(duì)象的具體情況，必要時(shí)采取更高的要求。對(duì)于重要的橋梁等生命線工程，宜在設(shè)計(jì)中同時(shí)采用防腐蝕附加措施。

從總體看，如要確保工程在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)不需大修，表6．3．2規(guī)定的保護(hù)層最小厚度仍可能偏低，但如配合使用階段的定期檢測(cè)，應(yīng)該能具有經(jīng)濟(jì)合理地被修復(fù)的能力。國(guó)際上近年建成的一些大型橋梁的保護(hù)層厚度都比較大，如加拿大的Northumberland海峽大橋(設(shè)計(jì)壽命100年)，墩柱的保護(hù)層厚度用75mm～100mm，上部結(jié)構(gòu)50mm(混凝土水膠比0．34)；丹麥GreatBeltLink跨海橋墩用環(huán)氧涂層鋼筋，保護(hù)層75mm，上部結(jié)構(gòu)50mm(混凝土水膠比0．35)，同時(shí)為今后可能發(fā)生銹蝕時(shí)采取陰極保護(hù)預(yù)置必要的條件。

6．3．3礦物摻和料混凝土的定義見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)第2．1．21條。氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)會(huì)隨著混凝土的實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)護(hù)齡期或現(xiàn)場(chǎng)暴露時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸降低，這個(gè)衰減過(guò)程對(duì)于礦物摻和料混凝土尤其顯著。如果礦物摻和料與非礦物摻和料混凝土的早期(如28d或84d)擴(kuò)散系數(shù)相同，非礦物摻和料混凝土中鋼筋就會(huì)更早銹蝕。因此在Ⅲ-E和Ⅲ-F環(huán)境下不能采用礦物摻和料混凝土?xí)r，需要降低混凝土水膠比或同時(shí)增加保護(hù)層厚度，具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)計(jì)算或試驗(yàn)研究確定。

6．3．4受鹽凍的鋼筋混凝土構(gòu)件，需要同時(shí)考慮鹽凍作用(第5章)和氯離子引起鋼筋銹蝕的作用(第6章)。以嚴(yán)寒地區(qū)50年設(shè)計(jì)使用年限的跨海橋梁墩柱為例：冬季海水冰凍，據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)表5．2．1凍融環(huán)境的作用等級(jí)為Ⅱ-E，所需混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)為Ca最大水膠比0．45；橋梁墩柱的浪濺區(qū)混凝土干濕交替，據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)表6．2．1海洋氯化物環(huán)境的作用等級(jí)為Ⅲ-E，所需保護(hù)層厚度為60mm(C45)或55mm(≥C50)；由于按照表5．3．2的要求必須引氣，表6．3．2要求的強(qiáng)度等級(jí)可降低5N/mm成為60mm(Ca40)或55mm(≥Ca45)，且均不低于環(huán)境作用等級(jí)Ⅱ-E所需的Ca40；故設(shè)計(jì)時(shí)可選保護(hù)層厚度60mm(混凝土強(qiáng)度等級(jí)Ca最大水膠比0．45)，或保護(hù)層厚度55mm(混凝土強(qiáng)度等級(jí)Ca最大水膠比0．40)。

6．3．5與受彎構(gòu)件不同，增加墩柱的保護(hù)層厚度基本不會(huì)增大構(gòu)件材料的工作應(yīng)力，但能顯著提高構(gòu)件對(duì)內(nèi)部鋼筋的保護(hù)能力。氯化物環(huán)境的作用存在許多不確定性，為了提高結(jié)構(gòu)使用年限的保證率，采用增大保護(hù)層厚度的辦法要比附加防腐蝕措施更為經(jīng)濟(jì)。

6．3．6本條規(guī)定了氯化物環(huán)境中混凝土需要滿足的抗氯離子侵入性指標(biāo)。

氯化物環(huán)境下的混凝土抗侵入性可用氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)表示。根據(jù)不同測(cè)試方法得到的擴(kuò)散系數(shù)在數(shù)值上不盡相同并各有其特定的用途。DRCM是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)采用快速電遷移的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(RCM法)測(cè)定的擴(kuò)散系數(shù)。試驗(yàn)時(shí)將試件的兩端分別置于上、下游溶液之間并施加電位差，上游溶液中含氯鹽，在外加電場(chǎng)的作用下氯離子快速向混凝土內(nèi)遷移，經(jīng)過(guò)若干小時(shí)后劈開(kāi)試件測(cè)出氯離子侵入試件中的深度，利用理論公式計(jì)算得出擴(kuò)散系數(shù)，稱為非穩(wěn)態(tài)快速氯離子遷移擴(kuò)散系數(shù)。這一方法最早由瑞典學(xué)者唐路平提出，現(xiàn)為北歐NTBuild492標(biāo)準(zhǔn)方法。該方法已得到較為廣泛的應(yīng)用，不僅可以用于施工階段的混凝土質(zhì)量控制，而且還可結(jié)合根據(jù)工程實(shí)測(cè)得到的擴(kuò)散系數(shù)隨暴露年限的衰減規(guī)律，用于估算混凝土中鋼筋開(kāi)始發(fā)生銹蝕的年限。

本標(biāo)準(zhǔn)推薦采用RCM法，具體試驗(yàn)方法可參見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50020其試驗(yàn)方法與過(guò)程與NTBuild492標(biāo)準(zhǔn)相同?；炷恋目孤入x子侵入性也可以用其他試驗(yàn)方法及其指標(biāo)表示。比如，美國(guó)ASTMC1202快速電量測(cè)定方法測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)混凝土試件的電量，但這一方法用于水膠比低于0．4的礦物摻和料混凝土?xí)r誤差較大；我國(guó)自行研發(fā)的NEL氯離子擴(kuò)散系數(shù)快速試驗(yàn)方法測(cè)量飽鹽混凝土試件的電導(dǎo)率。表6．3．6中的數(shù)據(jù)主要參考近年來(lái)國(guó)內(nèi)外重大工程采用DRCM作為質(zhì)量控制指標(biāo)的實(shí)踐并利用Fick模型進(jìn)行了近似校核。

本條并未給出使用年限為30年以及極端嚴(yán)重作用等級(jí)下的氯離子擴(kuò)散系數(shù)的限制值。對(duì)于使用年限為30年的混凝土構(gòu)件，通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)第6．3．1條和6．3．2條對(duì)混凝土材料以及保護(hù)層的限定，一般能夠達(dá)到使用年限，無(wú)需再規(guī)定氯離子擴(kuò)散系數(shù)；對(duì)于極端嚴(yán)重作用下的混凝土構(gòu)件，一般需要同時(shí)采用防腐蝕附加措施與提高混凝土的致密性來(lái)保證使用年限，此時(shí)氯離子擴(kuò)散系數(shù)可取為相同使用年限(50年、100年)非常嚴(yán)重作用等級(jí)對(duì)應(yīng)的控制值。

6．4．4與混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限相比，一般防水層的有效年限要短得多，在氯化物環(huán)境下只能作為輔助措施，不應(yīng)考慮其有利作用。

6．4．6當(dāng)環(huán)境作用等級(jí)非常嚴(yán)重或極端嚴(yán)重時(shí)，按照常規(guī)手段通過(guò)提高混凝土強(qiáng)度、降低混凝土水膠比和增加混凝土保護(hù)層厚度的辦法，仍然有可能保證不了50年或100年設(shè)計(jì)使用年限的要求。這時(shí)宜考慮采用一種或多種防腐蝕附加措施，并建立合理的多重防護(hù)策略，提高結(jié)構(gòu)使用年限的保證率。本標(biāo)準(zhǔn)附錄C給出了氯鹽環(huán)境中混凝土構(gòu)件可采用的防腐蝕附加措施。

6．4．7本條給出了在氯鹽環(huán)境中使用了有明確保護(hù)年限的防腐蝕附加措施后，混凝土強(qiáng)度要求可降低取用的原則。

7．1．1本標(biāo)準(zhǔn)考慮的常見(jiàn)腐蝕性化學(xué)物質(zhì)包括土中和地表、地下水中的硫酸鹽和酸類等物質(zhì)以及大氣中的鹽分、硫化物、氮氧化合物等污染物質(zhì)。這些物質(zhì)對(duì)混凝土的腐蝕主要是化學(xué)腐蝕，但鹽類浸入混凝土也可能引起鹽結(jié)晶導(dǎo)致的物理破壞。本章的化學(xué)腐蝕環(huán)境不包括氯化物，后者已在第6章中單獨(dú)作了規(guī)定。

對(duì)于埋入鹽漬土中、腐蝕環(huán)境嚴(yán)重的混凝土構(gòu)件，設(shè)計(jì)可與混凝土材料供應(yīng)方協(xié)商采用非硅酸鹽類水泥，并摻用礦物摻和料。

7．1．2化學(xué)腐蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造與措施見(jiàn)本章7．4節(jié)的具體要求。

7．2．1本條根據(jù)水、土環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)的不同濃度范圍將環(huán)境作用劃分為Ⅴ-C、Ⅴ-D和Ⅴ-E共3個(gè)等級(jí)。濃度低于Ⅴ-C等級(jí)的不需在設(shè)計(jì)中特別考慮，濃度高于Ⅴ-E等級(jí)的應(yīng)作為特殊情況另行對(duì)待?；瘜W(xué)環(huán)境作用對(duì)混凝土的腐蝕，至今尚缺乏足夠的數(shù)據(jù)積累和研究成果。重要工程應(yīng)在設(shè)計(jì)前作充分調(diào)查，以工程類比作為設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。

水、土中的硫酸鹽對(duì)混凝土的腐蝕作用，除硫酸根離子的濃度外，還與硫酸鹽的陽(yáng)離子種類及濃度、混凝土表面的干濕交替程度、環(huán)境溫度以及土的滲透性和地下水的流動(dòng)性等因素有很大關(guān)系。腐蝕混凝土的硫酸鹽主要來(lái)自周圍的水、土，也可能來(lái)自原本受過(guò)硫酸鹽腐蝕的混凝土骨料以及混凝土外加劑，如噴射混凝土中常使用的大劑量鈉鹽速凝劑等。

在常見(jiàn)的硫酸鹽中，對(duì)混凝土腐蝕的嚴(yán)重程度從強(qiáng)到弱依次為硫酸鎂、硫酸鈉和硫酸鈣。腐蝕性很強(qiáng)的硫酸鹽還有硫酸銨，此時(shí)需單獨(dú)考慮銨離子的作用，自然界中的硫酸銨不多見(jiàn)，但在長(zhǎng)期施加化肥的土地中則需要注意。

表7．2．1規(guī)定的土中硫酸根離子SO濃度，是在土樣中加水溶出的濃度(水溶值)。有的硫酸鹽(如硫酸鈣)在水中的溶解度很低，在土樣中加酸則可溶出土中含有的全部SO(酸溶值)。但是，只有溶于水中的硫酸鹽才會(huì)腐蝕混凝土。不同國(guó)家的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)硫酸鹽腐蝕的作用等級(jí)劃分有較大差別，采用的濃度測(cè)定方法也有較大出入，有的用酸溶法測(cè)定(如歐盟規(guī)范)，有的則用水溶法(如美國(guó)、加拿大和英國(guó))。當(dāng)用水溶法時(shí)，由于水土比例和浸泡攪拌時(shí)間的差別，溶出的量也不同。所以最好能同時(shí)測(cè)定SO的水溶值和酸溶值，以便于判斷難溶鹽的數(shù)量。

硫酸鹽對(duì)混凝土的化學(xué)腐蝕是兩種化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果：一是與混凝土中的水化鋁酸鈣起反應(yīng)形成鈣礬石；二是與混凝土中氫氧化鈣結(jié)合形成硫酸鈣(石膏)，兩種反應(yīng)均會(huì)造成體積膨脹，使混凝土開(kāi)裂。當(dāng)含有鎂離子時(shí)，同時(shí)還能和Ca(OH)2反應(yīng)，生成疏松而無(wú)膠凝性的Mg(OH)這會(huì)降低混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度并加劇腐蝕。硫酸鹽對(duì)混凝土的化學(xué)腐蝕過(guò)程很慢，通常要持續(xù)很多年，開(kāi)始時(shí)混凝土表面泛白，隨后開(kāi)裂、剝落破壞。當(dāng)土中構(gòu)件暴露于流動(dòng)的地下水中時(shí)，硫酸鹽得以不斷補(bǔ)充，腐蝕的產(chǎn)物也被帶走，材料的損壞程度就會(huì)非常嚴(yán)重。相反，在滲透性很低的黏土中，當(dāng)表面淺層混凝土遭硫酸鹽腐蝕后，由于硫酸鹽得不到補(bǔ)充，腐蝕反應(yīng)就很難進(jìn)行。

在干濕交替的情況下，水中的SO濃度如大于200mg/L(或土中SO大于1000mg/kg)就有可能損害混凝土；水中SO如大于2000mg/L(或土中的水溶SO大于4000mg/kg)則可能有較大的損害。水的蒸發(fā)可使水中的硫酸鹽逐漸積累，所以混凝土冷卻塔就有可能遭受硫酸鹽的腐蝕。地下水、土中的硫酸鹽可以滲入混凝土內(nèi)部，并在一定條件下使得混凝土毛細(xì)孔隙水溶液中的硫酸鹽濃度不斷積累，當(dāng)超過(guò)飽和濃度時(shí)就會(huì)析出鹽結(jié)晶而產(chǎn)生很大的壓力，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂破壞，這是純粹的物理作用。

硅酸鹽水泥混凝土的抗酸腐蝕能力較差，如果水的pH值小于對(duì)抗?jié)B性較差的混凝土就會(huì)造成損害。酸對(duì)混凝土的腐蝕作用主要是與硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣起反應(yīng)，如果混凝土骨料是石灰石或白云石，酸也會(huì)與這些骨料起化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物是水溶性的鈣化物，其可以被水溶液浸出。對(duì)于硫酸來(lái)說(shuō)，還會(huì)形成硫酸鹽造成硫酸鹽腐蝕。如果酸、鹽溶液能到達(dá)鋼筋表面，還會(huì)引起鋼筋腐蝕。低水膠比的密實(shí)混凝土能夠抵抗弱酸的腐蝕，但硅酸鹽水泥混凝土不能承受高濃度酸的長(zhǎng)期作用。水中的侵蝕性CO2在混凝土孔隙中溶解并電離出HCO離子，具有弱酸性，可降低孔隙溶液的堿性，并溶解固相材料中的鈣質(zhì)，長(zhǎng)期作用將降低混凝土材料的致密性。

土中的化學(xué)腐蝕物質(zhì)對(duì)混凝土的腐蝕作用需要通過(guò)溶于土中的孔隙水來(lái)實(shí)現(xiàn)。密實(shí)的弱透水土體提供的孔隙水量少，而且流動(dòng)困難，靠近混凝土表面的化學(xué)腐蝕物質(zhì)與混凝土發(fā)生化學(xué)作用后被消耗，得不到充分的補(bǔ)充，所以腐蝕作用有限。對(duì)弱透水土體的定量界定比較困難，一般認(rèn)為其滲透系數(shù)小于5m/s或0．86m/d。

7．2．2當(dāng)結(jié)構(gòu)所處環(huán)境中含有多種化學(xué)腐蝕物質(zhì)時(shí)，一般會(huì)加重腐蝕的程度。如Mg2＋和SO同時(shí)存在時(shí)能引起雙重腐蝕。但兩種以上的化學(xué)物質(zhì)有時(shí)也可能產(chǎn)生相互抑制的作用。例如，海水環(huán)境中的氯鹽就可能會(huì)減弱硫酸鹽的危害。有資料報(bào)道，如無(wú)Cl-存在，濃度約為250mg/L的SO就能引起純硅酸鹽水泥混凝土的腐蝕，如Cl-濃度超過(guò)5000mg/L，則造成損害的SO濃度要提高到約1000mg/L以上，其原因是石膏(硫酸鈣)和硅酸三鈣在有NaCl存在時(shí)在水中的溶解度加大并被海水帶走，從而緩解了鈣礬石的生成。海水中的硫酸鹽含量很高，但有大量氯化物存在，所以不再單獨(dú)考慮硫酸鹽的作用。但是，上述SO與Cl-之間的抑制作用在土中就可能很微弱。

7．2．3部分暴露于大氣中而其他部分又接觸含鹽水、土的混凝土構(gòu)件應(yīng)特別考慮鹽結(jié)晶作用。在日溫差劇烈變化或干旱和半干旱地區(qū)，混凝土孔隙中的鹽溶液容易濃縮并產(chǎn)生結(jié)晶或在外界低溫過(guò)程的作用下析出結(jié)晶。對(duì)于一端置于水、土而另一端露于空氣中的混凝土構(gòu)件，水、土中的鹽會(huì)通過(guò)混凝土毛細(xì)孔隙的吸附作用上升，并在干燥的空氣中蒸發(fā)，最終因濃度的不斷提高產(chǎn)生鹽結(jié)晶。我國(guó)濱海和鹽漬土地區(qū)電桿、墩柱、墻體等混凝土構(gòu)件在地面以上1m左右高度范圍內(nèi)常出現(xiàn)這類破壞。對(duì)于一側(cè)接觸水或土而另一側(cè)暴露于空氣中的混凝土構(gòu)件，情況也與此相似。表注中的干燥度系數(shù)定義為：

式中：K——干燥度系數(shù)；

∑t——日平均溫度≥10℃穩(wěn)定期的年積溫(℃)；

γ——日平均溫度≥10℃穩(wěn)定期的年降水量(mm)。

我國(guó)西部的鹽湖地區(qū)，水、土中鹽類的濃度可以高出表7．2．1值的幾倍甚至10倍以上，這些情況則需專門研究對(duì)待。

7．2．4大氣污染環(huán)境的主要的作用因素有大氣中SO2產(chǎn)生的酸雨，汽車和機(jī)車排放的NOx廢氣，以及鹽堿地區(qū)空氣中的鹽分。大氣降水形成的酸雨，pH值上限一般為5．6；因此pH值小于該值的降水均應(yīng)被視為酸雨。這些環(huán)境條件對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的作用程度可有很大差別，宜根據(jù)當(dāng)?shù)氐恼{(diào)查情況確定其等級(jí)。含鹽大氣中混凝土構(gòu)件的環(huán)境作用等級(jí)見(jiàn)7．2．5條的規(guī)定。

7．2．5處于含鹽大氣中的混凝土構(gòu)件，應(yīng)考慮鹽結(jié)晶的破壞作用。大氣中的鹽分會(huì)附著在混凝土構(gòu)件的表面，環(huán)境降水可溶解混凝土表面的鹽分形成鹽溶液侵入混凝土內(nèi)部?；炷量紫吨械柠}溶液濃度在干濕循環(huán)的條件下會(huì)不斷增高，達(dá)到臨界濃度后產(chǎn)生巨大的結(jié)晶壓力使混凝土開(kāi)裂破壞。在常年濕潤(rùn)(植被地帶的最大蒸發(fā)量和降水量的比值小于1)地區(qū)，孔隙水難以蒸發(fā)，不會(huì)發(fā)生鹽結(jié)晶。

7．3．1硅酸鹽水泥混凝土抗硫酸鹽以及酸類物質(zhì)化學(xué)腐蝕的能力較差。硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物中的Ca(OH)2不論在強(qiáng)度上或化學(xué)穩(wěn)定性上都很弱，幾乎所有的化學(xué)腐蝕都與Ca(OH)2有關(guān)，在壓力水、流動(dòng)水尤其是軟水的作用下Ca(OH)2還會(huì)溶析，是混凝土的薄弱環(huán)節(jié)。

在混凝土中加入適量的礦物摻和料對(duì)于提高混凝土抵抗化學(xué)腐蝕的能力有良好的作用。研究表明，在合適的水膠比下，礦物摻和料及其形成的致密水化產(chǎn)物可以改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，提高混凝土抵抗水、酸和鹽類物質(zhì)腐蝕的能力，而且還能降低氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)，提高抵抗堿-骨料反應(yīng)的能力。所以在化學(xué)腐蝕環(huán)境下，不宜單獨(dú)使用硅酸鹽水泥作為膠凝材料。通常用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法對(duì)28d齡期混凝土試件測(cè)得的混凝土抗化學(xué)腐蝕的耐久性能參數(shù)，不能反映這種混凝土的性能在后期的變化。

化學(xué)腐蝕環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)必須有針對(duì)性，對(duì)于不同種類的化學(xué)腐蝕性物質(zhì)，采用的水泥品種和摻和料的成分及合適摻量并不完全相同。在混凝土中加入少量硅灰一般都能起到比較顯著的作用；粉煤灰和其他火山灰質(zhì)材料因其本身的Al2O3含量有波動(dòng)，效果差別較大，并非都是摻量越大越好。

因此當(dāng)單獨(dú)摻加粉煤灰等火山灰質(zhì)摻和料時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其最佳摻量。在西方，抗硫酸鹽水泥或高抗硫酸鹽水泥都是硅酸鹽類的水泥，只不過(guò)水泥中C3A和C3S的含量不同程度地減少。當(dāng)環(huán)境中的硫酸鹽含量異常高時(shí)，最好是采用不含硅酸鹽的水泥，如石膏礦渣水泥或礬土水泥。但是非硅酸鹽類水泥的使用條件和配合比以及養(yǎng)護(hù)等都有特殊要求，需通過(guò)試驗(yàn)確定后使用。此外，要注意在硫酸鹽腐蝕環(huán)境下的粉煤灰摻和料應(yīng)使用低鈣粉煤灰。

7．4．3本條給出了在化學(xué)腐蝕環(huán)境中使用了有明確保護(hù)年限的防腐蝕附加措施后，混凝土材料要求可降低取用的原則。

8．1．1預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)由混凝土和預(yù)應(yīng)力體系兩部分組成。有關(guān)混凝土材料的耐久性要求，已在本標(biāo)準(zhǔn)第4章到第7章中作出規(guī)定。

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力施加方式有先張法和后張法兩類。后張法還分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系、體外預(yù)應(yīng)力體系等。先張預(yù)應(yīng)力筋的張拉和混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)以及鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固多在預(yù)制工廠條件下完成。相對(duì)來(lái)說(shuō)，質(zhì)量較易保證。后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的制作則多在施工現(xiàn)場(chǎng)完成，涉及的工序多而復(fù)雜，質(zhì)量控制的難度大。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的工程實(shí)踐表明，后張預(yù)應(yīng)力體系的耐久性往往成為工程中最為薄弱的環(huán)節(jié)，并對(duì)結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

本章專門針對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力體系的鋼筋與錨固端提出防護(hù)措施與工藝、構(gòu)造要求。

8．1．2對(duì)于嚴(yán)重環(huán)境作用下的結(jié)構(gòu)，按現(xiàn)有工藝技術(shù)生產(chǎn)和施工的預(yù)應(yīng)力體系不論在耐久性質(zhì)量的保證或在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的安全檢測(cè)上均有可能滿足不了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的要求。從安全角度考慮，可采用可更換的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系或體外預(yù)應(yīng)力體系，同時(shí)也便于檢測(cè)維修；或者在設(shè)計(jì)階段預(yù)留預(yù)應(yīng)力孔道以備再次設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋。

8．2．1表8．2．1列出了目前可能采取的預(yù)應(yīng)力筋防護(hù)措施，適用于體內(nèi)和體外后張預(yù)應(yīng)力體系。為方便起見(jiàn)，表中使用的序列編號(hào)代表相應(yīng)的防護(hù)工藝與措施。這里的預(yù)應(yīng)力筋主要指對(duì)銹蝕敏感的鋼絞線和鋼絲，不包括熱軋高強(qiáng)粗鋼筋。

涉及體內(nèi)預(yù)應(yīng)力體系的防護(hù)措施有PSPSPS2a，PSPS4和PS5；涉及體外預(yù)應(yīng)力體系的防護(hù)措施有PSPSPS2a，PSPS3a。這些防護(hù)措施的使用應(yīng)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境作用類別和等級(jí)確定，具體見(jiàn)8．2．2條。

8．2．2本條給出預(yù)應(yīng)力筋在不同環(huán)境作用等級(jí)條件下耐久性綜合防護(hù)的最低要求，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)環(huán)境、結(jié)構(gòu)重要性和設(shè)計(jì)使用年限適當(dāng)提高防護(hù)要求。

對(duì)于體內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋，基本的防護(hù)要求為PS2和PS4；對(duì)于體外預(yù)應(yīng)力，基本的防護(hù)要求為PS2和PS3。

8．3．1表8．3．1列出了目前可能采取的預(yù)應(yīng)力錨固端防護(hù)措施，包括了埋入式錨頭和暴露式錨頭。為方便起見(jiàn)，表中使用的序列編號(hào)代表相應(yīng)的防護(hù)工藝與措施。

涉及埋入式錨頭的防護(hù)措施有PAPA2,，PA2a，PAPAPA5；涉及暴露式錨頭的防護(hù)措施有PAPAPA2a，PAPA3a。這些防護(hù)措施的使用應(yīng)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別和作用等級(jí)確定，參見(jiàn)8．3．2條。

8．3．2本條給出預(yù)應(yīng)力錨頭在不同環(huán)境作用等級(jí)條件下耐久性綜合防護(hù)的最低要求，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)環(huán)境、結(jié)構(gòu)重要性和設(shè)計(jì)使用年限適當(dāng)提高防護(hù)要求。

對(duì)于埋入式錨固端，基本的防護(hù)要求為PA4；對(duì)于暴露式錨固端，基本的防護(hù)要求為PA2和PA3。暴露式錨頭的外部防護(hù)較為困難，在嚴(yán)重環(huán)境作用下易發(fā)生錨頭元件的腐蝕，因此本標(biāo)準(zhǔn)借鑒國(guó)外現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不建議在非常嚴(yán)重和極端嚴(yán)重的環(huán)境作用等級(jí)下使用暴露式錨頭的構(gòu)造形式。

8．4．2本條規(guī)定的預(yù)應(yīng)力套管應(yīng)能承受的工作內(nèi)壓，參照了歐洲技術(shù)認(rèn)可組織(EuropeanOrganizationforTechnicalApprovals)對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力體系組件的要求。對(duì)高密度聚乙烯和聚丙烯套管的其他技術(shù)要求可參見(jiàn)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用塑料波紋管》JT/T529的有關(guān)規(guī)定。

8．4．3水泥基漿體的壓漿工藝對(duì)管道內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的耐久性有重要影響，具體壓漿工藝和性能要求可參見(jiàn)中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》CCES2004(2005年修訂版)附錄D的相關(guān)條文。

8．4．4在氯化物等嚴(yán)重環(huán)境作用下，封錨混凝土中宜外加阻銹劑或采用水泥基聚合物混凝土，并外覆塑料密封罩。對(duì)于橋梁等室外預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，應(yīng)采取構(gòu)造措施，防止雨水或滲漏水直接作用或流過(guò)錨固封堵端的外表面。

A．0．1本標(biāo)準(zhǔn)的耐久性設(shè)計(jì)總體方法是定性和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)于重要的工程在嚴(yán)重環(huán)境作用下，輔以耐久性指標(biāo)的規(guī)定。同時(shí)本標(biāo)準(zhǔn)允許并鼓勵(lì)在有充分科學(xué)研究與工程應(yīng)用支撐的條件下使用定量方法實(shí)現(xiàn)耐久性設(shè)計(jì)。本附錄給出混凝土結(jié)構(gòu)耐久性定量設(shè)計(jì)的方法與原則。定量設(shè)計(jì)方法是本標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的補(bǔ)充與延伸，其實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)耐久性設(shè)計(jì)的性能化，即將構(gòu)件在環(huán)境作用下的性能劣化過(guò)程、相應(yīng)的性能極限狀態(tài)以及構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限聯(lián)系起來(lái)，針對(duì)決定性能劣化過(guò)程的材料與結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行定量設(shè)計(jì)。

本標(biāo)準(zhǔn)3．1．1條提出對(duì)于氯化物環(huán)境下重要的混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行定量校核。鑒于定性設(shè)計(jì)方法和不同環(huán)境下耐久性指標(biāo)無(wú)法對(duì)使用年限和使用性能進(jìn)行精確設(shè)計(jì)，本附錄建議對(duì)于使用年限大于50年的重要混凝土結(jié)構(gòu)，在有充分科學(xué)研究和工程應(yīng)用支撐的前提下，針對(duì)性能劣化進(jìn)行定量設(shè)計(jì)。建議進(jìn)行定量設(shè)計(jì)的情況包括：混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命要求遠(yuǎn)大于50年、特別重大的工程結(jié)構(gòu)(如核電站等)、極為嚴(yán)酷的使用環(huán)境、對(duì)于施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)使用期間的維護(hù)有特殊要求、結(jié)構(gòu)中使用新型材料、既有混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命評(píng)估、設(shè)計(jì)方案變更后的同等性能驗(yàn)證等。

A．0．2本條概括了基于性能的耐久性定量設(shè)計(jì)的總體方法、要素和原則。首先，耐久性定量設(shè)計(jì)針對(duì)具體的性能劣化規(guī)律，在定量設(shè)計(jì)中劣化規(guī)律通常使用劣化(數(shù)學(xué))模型來(lái)表示；其次，定量設(shè)計(jì)需要明確性能劣化的耐久性極限狀態(tài)，即能夠接受的最低性能水平；最后，定量設(shè)計(jì)需要明確設(shè)計(jì)使用年限，即耐久性設(shè)計(jì)的目標(biāo)。以上三個(gè)方面是耐久性定量設(shè)計(jì)的基本要素。

耐久性定量設(shè)計(jì)的基本工具是描述結(jié)構(gòu)與構(gòu)件性能劣化的模型，該模型應(yīng)能夠?qū)⒛途眯栽O(shè)計(jì)的三要素聯(lián)系起來(lái)。一般來(lái)講，用于定量設(shè)計(jì)的模型需要分別表達(dá)環(huán)境作用(作用效應(yīng))和結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的性能劣化抗力，且明確表達(dá)二者的關(guān)系。環(huán)境作用和結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的具體暴露環(huán)境以及環(huán)境與構(gòu)件表面的相互作用有關(guān)，結(jié)構(gòu)與構(gòu)件性能劣化的抗力通常需要表達(dá)為構(gòu)造參數(shù)和材料參數(shù)的函數(shù)；并且這些參數(shù)能夠通過(guò)可靠的試驗(yàn)方法確定。耐久性定量設(shè)計(jì)就是通過(guò)設(shè)計(jì)模型，結(jié)合設(shè)計(jì)使用年限和耐久性極限狀態(tài)來(lái)確定這些構(gòu)造參數(shù)和材料參數(shù)。

結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的環(huán)境作用及其作用效應(yīng)涉及環(huán)境溫、濕度等具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律的參數(shù)，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的具體性能劣化規(guī)律仍存在很大的不確知性。因此，耐久性定量設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性就顯得尤為重要。使用不確定性方法描述設(shè)計(jì)參數(shù)和變量，有助于掌握設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。耐久性定量設(shè)計(jì)的總體可靠性體現(xiàn)為對(duì)設(shè)計(jì)使用年限的保證率。

應(yīng)該明確，目前的科學(xué)研究以及工程實(shí)踐尚不能為所有的環(huán)境作用引起的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的性能劣化過(guò)程提供定量化的規(guī)律，因此能夠用于耐久性設(shè)計(jì)的定量模型僅限于混凝土表層碳化和氯離子侵入引起的鋼筋銹蝕過(guò)程；其他過(guò)程如凍融、硫酸鹽腐蝕和堿骨料反應(yīng)等主要依靠定性規(guī)定來(lái)實(shí)現(xiàn)耐久性設(shè)計(jì)。

A．0．3這三種劣化程度都不會(huì)損害到結(jié)構(gòu)的承載能力，與正常使用狀態(tài)下的適用性相一致。這三種性能的極限狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)不同的劣化過(guò)程：極限狀態(tài)(1)和(2)對(duì)應(yīng)鋼筋銹蝕過(guò)程的不同階段，極限狀態(tài)(3)對(duì)應(yīng)針對(duì)環(huán)境作用下混凝土的腐蝕程度。

A．0．4鋼筋銹蝕的主要誘因是表層混凝土碳化或者氯離子侵入混凝土保護(hù)層。一般認(rèn)為，混凝土保護(hù)層完全碳化和鋼筋表面積累的氯離子濃度達(dá)到臨界濃度時(shí)鋼筋表面脫鈍，鋼筋銹蝕反應(yīng)開(kāi)始。這是為解決工程問(wèn)題而對(duì)鋼筋銹蝕反應(yīng)起點(diǎn)相對(duì)保守的簡(jiǎn)化表達(dá)。對(duì)于碳化過(guò)程，實(shí)際工程觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，在沒(méi)有干濕交替作用的環(huán)境條件下，碳化深度越過(guò)鋼筋表面后鋼筋仍然未銹蝕的情況很常見(jiàn)。對(duì)于氯離子侵入過(guò)程，在空氣(氧氣)缺乏的水下區(qū)，鋼筋銹蝕的陰極反應(yīng)受到抑制，因此即使氯離子濃度積聚到鋼筋脫鈍的水平，銹蝕過(guò)程也相當(dāng)微弱，這就不易確定鋼筋開(kāi)始銹蝕的具體時(shí)間。

鋼筋開(kāi)始發(fā)生銹蝕的極限狀態(tài)是對(duì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件耐久性保證率較高、相對(duì)保守的極限狀態(tài)，一般適用于重要的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，尤其是維護(hù)難度較大的構(gòu)件。預(yù)應(yīng)力筋和冷加工鋼筋的延性差，破壞呈脆性，而且一旦開(kāi)始銹蝕，發(fā)展速度較快。所以也宜偏于安全考慮，以鋼筋開(kāi)始發(fā)生銹蝕作為耐久性極限狀態(tài)。

A．0．5適量銹蝕到開(kāi)始出現(xiàn)順筋開(kāi)裂尚不會(huì)損害鋼筋的承載能力，鋼筋銹蝕深度達(dá)到0．1mm不至于明顯影響鋼筋混凝土構(gòu)件的承載力?？梢越普J(rèn)為，鋼筋銹脹引起構(gòu)件順筋開(kāi)裂(裂縫與鋼筋保護(hù)層表面垂直)或?qū)恿?裂縫與鋼筋保護(hù)層表面平行)時(shí)的銹蝕深度約為0．1mm。兩種開(kāi)裂狀態(tài)均使構(gòu)件達(dá)到正常使用的極限狀態(tài)。

鋼筋發(fā)生適量銹蝕的極限狀態(tài)對(duì)構(gòu)件耐久性的保證率低于鋼筋開(kāi)始發(fā)生銹蝕的極限狀態(tài)，一般適用于可在使用年限內(nèi)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、合理維護(hù)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件。該極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)的鋼筋銹蝕量以及構(gòu)件表面狀態(tài)對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)使用期間內(nèi)宏觀檢測(cè)設(shè)備可以檢測(cè)到的起銹狀態(tài)。

A．0．6混凝土表面發(fā)生輕微損傷的極限狀態(tài)用于界定直接對(duì)混凝土有腐蝕作用的環(huán)境作用。凍融環(huán)境和化學(xué)腐蝕環(huán)境中的混凝土構(gòu)件可按表面輕微損傷極限狀態(tài)考慮。

A．0．7環(huán)境作用引起的材料腐蝕在作用消失后不可恢復(fù)。對(duì)于不可逆的正常使用極限狀態(tài)，可靠指標(biāo)應(yīng)大于1．5。歐洲一些工程用可靠度方法進(jìn)行環(huán)境作用下的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)時(shí)，與正常使用極限狀態(tài)相應(yīng)的可靠指標(biāo)一般取1．失效概率不大于5％。

A．0．8本條明確了耐久性定量設(shè)計(jì)使用的性能劣化模型和設(shè)計(jì)參數(shù)的選取和確定原則。對(duì)于性能劣化規(guī)律的模型不僅僅需要試驗(yàn)室數(shù)據(jù)的支撐，還需要有長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；對(duì)于環(huán)境作用和作用效應(yīng)需要參考同類環(huán)境下的長(zhǎng)期暴露試驗(yàn)的數(shù)據(jù)；對(duì)于材料抗力參數(shù)，如混凝土材料的CO2擴(kuò)散系數(shù)或者氯離子擴(kuò)散系數(shù)，需要有相應(yīng)的試驗(yàn)方法作為設(shè)計(jì)支撐，同時(shí)應(yīng)注意到使用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(通常短齡期混凝土材料上的加速試驗(yàn)方法)測(cè)量得到的材料抗力參數(shù)在結(jié)構(gòu)和構(gòu)件長(zhǎng)期性能演變過(guò)程中可能會(huì)經(jīng)歷的變化。

使用性能劣化模型進(jìn)行耐久性定量設(shè)計(jì)中，模型的論證與選擇，參數(shù)的選取可委托有同類研究經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)積累的專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。

A．0．9從長(zhǎng)期暴露于現(xiàn)場(chǎng)氯離子環(huán)境的混凝土構(gòu)件中取樣，實(shí)測(cè)得到構(gòu)件截面不同深度上的氯離子濃度分布數(shù)據(jù)，并按Fick第二擴(kuò)散定律的誤差函數(shù)解析公式(其中假定在這一暴露時(shí)間內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)和表面氯離子濃度均為定值)進(jìn)行曲線擬合回歸求得的擴(kuò)散系數(shù)和表面氯離子濃度，稱為表觀擴(kuò)散系數(shù)和表觀的表面氯離子濃度。表觀擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)值隨暴露期限的增長(zhǎng)而降低，其衰減規(guī)律與混凝土膠凝材料的成分有關(guān)。設(shè)計(jì)取用的表面氯離子濃度和擴(kuò)散系數(shù)，應(yīng)以類似工程中實(shí)測(cè)得到的表觀值為依據(jù)，具體可參見(jiàn)中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》CCES01。

A．0．10本條明確了耐久性設(shè)計(jì)結(jié)束后，如何在使用階段實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)使用年限的保證。施工期間，對(duì)使用年限的保證體現(xiàn)在對(duì)耐久性設(shè)計(jì)的材料抗力參數(shù)如何通過(guò)施工給予保證，即耐久性的施工質(zhì)量控制。施工期間質(zhì)量控制的核心是如何確保實(shí)際混凝土結(jié)構(gòu)中的抗力參數(shù)(如混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù))等于或大于定量設(shè)計(jì)中的預(yù)定抗力參數(shù)。該參數(shù)可作為混凝土現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，利用簡(jiǎn)便且可靠的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法，直接或間接地反映現(xiàn)場(chǎng)混凝土的質(zhì)量。此外，利用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)實(shí)際混凝土結(jié)構(gòu)中的抗力參數(shù)也是施工中的混凝土質(zhì)量控制和質(zhì)量保證關(guān)鍵所在。

在結(jié)構(gòu)使用期間，對(duì)使用年限的保證體現(xiàn)在通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)來(lái)掌握結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的真實(shí)劣化規(guī)律，通過(guò)維護(hù)及時(shí)糾正設(shè)計(jì)階段對(duì)劣化過(guò)程估計(jì)的偏差。由于數(shù)據(jù)積累和知識(shí)的局限性，在設(shè)計(jì)和施工中所確定的環(huán)境作用和結(jié)構(gòu)的劣化抗力仍然存在很大的不確定性。因此，在混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期使用過(guò)程中，這些因素必須通過(guò)有效的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)來(lái)不斷認(rèn)知。同時(shí)，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)獲取的信息可以用來(lái)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的維護(hù)以及耐久性的再設(shè)計(jì)。

B．1．1根據(jù)耐久性的需要，單位體積混凝土的膠凝材料用量不能太少，但過(guò)大的用量會(huì)加大混凝土的收縮，使混凝土更加容易開(kāi)裂，因此應(yīng)控制膠凝材料的最大用量。在強(qiáng)度與原材料相同的情況下，膠凝材料用量較小的混凝土，體積穩(wěn)定性好，其耐久性能通常要優(yōu)于膠凝材料用量較大的混凝土。泵送混凝土由于工作度的需要，允許適當(dāng)加大膠凝材料用量。

B．1．2本條規(guī)定了不同環(huán)境作用下，混凝土膠凝材料中礦物摻和料的選擇原則?；炷恋哪z凝材料除水泥中的硅酸鹽水泥外，還包括水泥中具有膠凝作用的混合材料(如粉煤灰、火山灰、礦渣、沸石巖等)以及配制混凝土?xí)r摻入的具有膠凝作用的礦物摻和料(粉煤灰、磨細(xì)礦渣、硅灰等)。對(duì)膠凝材料及其中礦物摻和料用量的具體規(guī)定可參考中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》CCES01。

B．1．6本條提及的礦物摻和料混凝土的膠凝材料，其礦物摻和料的摻量范圍見(jiàn)術(shù)語(yǔ)2．1．21及其條文說(shuō)明。

B．2．1表B．2．1規(guī)定了各類構(gòu)件中混凝土中氯離子含量的最大限值，包括混凝土所有原材料中的氯離子含量。水泥和膠凝材料中氯離子含量的測(cè)定方法可參考現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水泥化學(xué)分析方法》GB/T1砂和外加劑中的氯離子含量的測(cè)試方法見(jiàn)本標(biāo)準(zhǔn)附錄E。

混凝土拌合物和硬化混凝土的氯離子含量可以通過(guò)水溶法和酸溶法進(jìn)行測(cè)試，具體試驗(yàn)方法可參考現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土中氯離子含量檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》JGJ/T3但測(cè)試值均小于上述的混凝土總氯離子含量。其中，使用酸溶法測(cè)定的氯離子含量要高于水溶法的測(cè)試值。在工程實(shí)踐中，表B．2．1中規(guī)定可作為酸溶法測(cè)定氯離子含量的限定值。

重要結(jié)構(gòu)的混凝土不得使用海砂配制。一般工程由于取材條件限制不得不使用海砂時(shí)，混凝土水膠比應(yīng)低于0．強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C并適當(dāng)加大保護(hù)層厚度或摻入化學(xué)阻銹劑。

B．2．4混凝土的含堿量為等效Na2O當(dāng)量的含量。本條規(guī)定的含堿量為混凝土各種原材料含堿量的總和，各種原材料的含堿量測(cè)定方法可參考現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)防混凝土堿骨料反應(yīng)技術(shù)規(guī)范》GB/T50733。礦物摻和料帶入混凝土中的堿可按水溶性堿的含量計(jì)入，當(dāng)無(wú)檢測(cè)條件時(shí)，對(duì)粉煤灰，可取其總堿量的1/磨細(xì)礦渣取1/2。對(duì)于使用潛在活性骨料并常年處于潮濕環(huán)境條件的混凝土構(gòu)件，可參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)預(yù)防堿骨料反應(yīng)的技術(shù)規(guī)程，如國(guó)內(nèi)北京市預(yù)防堿骨料反應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)，鐵路、水工等部門的技術(shù)文件，以及國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如加拿大標(biāo)準(zhǔn)CSAC23．27A等。加拿大標(biāo)準(zhǔn)CSAC23．27A針對(duì)不同使用年限構(gòu)件提出了具體要求，包括硅酸鹽水泥的最大含堿量、礦物摻和料的最低用量以及粉煤灰摻和料中的CaO最大含量。

本條將干燥環(huán)境定義為相對(duì)濕度低于75％的環(huán)境條件，將潮濕環(huán)境定義為相對(duì)濕度不低于75％的環(huán)境條件。

B．3．3海砂作為骨料在混凝土中使用主要問(wèn)題在于其本身含有的氯離子，因此海砂用于混凝土材料之前必須進(jìn)行清洗。我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》JGJ22010對(duì)混凝土用海砂的質(zhì)量進(jìn)行了規(guī)定，其中砂的水溶性氯離子含量限定在0．03％以內(nèi)。最近的建筑工業(yè)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑及市政工程用凈化海砂》JG/T42016對(duì)海砂氯離子含量規(guī)定更加嚴(yán)格，將混凝土用海砂的氯離子含量限定在0．003％以內(nèi)。

C．0．1在環(huán)境作用下，混凝土結(jié)構(gòu)采用防腐蝕附加措施是為了減輕環(huán)境對(duì)混凝土構(gòu)件的作用、減緩混凝土構(gòu)件的劣化過(guò)程，達(dá)到延長(zhǎng)構(gòu)件的使用年限的目的。從耐久性設(shè)計(jì)角度，如果采用的防腐蝕附加措施的保護(hù)作用持續(xù)周期較為明確，則可考慮其對(duì)構(gòu)件使用年限的貢獻(xiàn)，即這時(shí)混凝土構(gòu)件和附加防腐蝕措施在環(huán)境作用下共同完成構(gòu)件的使用年限；如果措施的保護(hù)作用及其有效周期無(wú)定量研究和數(shù)據(jù)支撐，則可作為提高原混凝土構(gòu)件對(duì)使用年限保證率的措施。

防腐蝕附加措施的選擇應(yīng)考慮具體的環(huán)境作用，具體環(huán)境條件或者構(gòu)件局部環(huán)境的施工與維護(hù)條件便利與否。如果使用的防腐蝕附加措施顯著增加了工程造價(jià)，則需要綜合考慮防腐蝕附加措施的成本與其保護(hù)效果，使構(gòu)件的全壽命成本達(dá)到合理的水平。

C．0．2環(huán)境作用下混凝土結(jié)構(gòu)的防腐蝕附加措施可以分為針對(duì)混凝土的措施和針對(duì)鋼筋的措施。表C．0．2中的防腐蝕措施為在工程實(shí)踐中使用較為廣泛的技術(shù)措施?；炷恋姆栏g附加措施主要包括表面涂層和硅烷浸漬，兩類措施都起到隔離混凝土表面與周圍環(huán)境的作用，因此能夠阻止和延緩環(huán)境中侵蝕性介質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部。一般環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕主要是碳化引起的鋼筋銹蝕。表面涂層是在混凝土表面形成一層隔離屏障，阻止環(huán)境中有害介質(zhì)侵入混凝土，而硅烷浸漬是在混凝土表面施涂一種可滲入混凝土表層的硅烷材料，在混凝土表層形成憎水層，從而阻止環(huán)境中水及有害離子侵入混凝土。這兩種措施均適用于以碳化為主要腐蝕特征的一般環(huán)境。對(duì)于凍融環(huán)境，表面涂層和硅烷浸漬可有效阻止或減輕環(huán)境水滲入混凝土，對(duì)凍融破壞具有顯著防護(hù)作用。海洋環(huán)境、除冰鹽及其他氯化物環(huán)境，腐蝕特征主要是環(huán)境中氯離子從混凝土表面遷移到混凝土內(nèi)部，當(dāng)?shù)竭_(dá)鋼筋表面的氯離子積累到一定濃度(臨界濃度)后，引發(fā)鋼筋銹蝕破壞。研究和工程均證明，表面涂層和硅烷浸漬是最經(jīng)濟(jì)有效的防腐蝕措施之一，如我國(guó)華南湛江港海洋環(huán)境暴露實(shí)驗(yàn)站于20世紀(jì)80年代開(kāi)展的環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸、氯化橡膠、聚氨酯等混凝土表面涂層長(zhǎng)期暴露試驗(yàn)，5年～20年暴露試驗(yàn)結(jié)果表明涂層阻止氯離子滲透效果明顯；我國(guó)深圳鹽田港集裝箱碼頭二期工程是國(guó)內(nèi)最早使用硅烷浸漬防腐蝕的工程，2012年工程調(diào)查和實(shí)體構(gòu)件氯離子滲透檢測(cè)情況表明，氯離子很難滲透進(jìn)混凝土表層3cm以上的深度。

鋼筋的防腐蝕附加措施針對(duì)鋼筋的防銹過(guò)程，其中環(huán)氧涂層鋼筋在鋼筋表面通過(guò)涂刷環(huán)氧有機(jī)涂層形成對(duì)鋼筋表面的直接防護(hù)膜，隔絕鋼筋和混凝土周圍介質(zhì)，延遲鋼筋銹蝕過(guò)程；阻銹劑為化學(xué)試劑(如磷氟酸鈉)，能夠有效提高鋼筋銹蝕的臨界氯離子濃度，延緩氯鹽環(huán)境中鋼筋銹蝕進(jìn)程；陰極保護(hù)直接對(duì)鋼筋進(jìn)行電化學(xué)保護(hù)，使鋼筋處于被保護(hù)狀態(tài)；外加電流陰極保護(hù)即在鋼筋混凝土構(gòu)件上外加電場(chǎng)，給鋼筋施加陰極電流，一方面使鋼筋的電位負(fù)向增高，使其位于鈍化區(qū)內(nèi)，即使氯離子濃度較高也不會(huì)發(fā)生鈍化膜破壞，保證鋼筋本體避免腐蝕；另一方面，鋼筋和輔助陽(yáng)極之間產(chǎn)生的電場(chǎng)使氯離子向輔助陽(yáng)極移動(dòng)，避免向鋼筋積聚而破壞鈍化膜，因此，外加電流陰極保護(hù)是氯鹽環(huán)境下最有效可靠的防腐蝕措施。

設(shè)計(jì)人員可從表C．0．2中選擇針對(duì)混凝土和鋼筋的附加保護(hù)層措施中的一種或者幾種達(dá)到延長(zhǎng)構(gòu)件使用年限的目的。進(jìn)行選擇時(shí)，一方面需要綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限、混凝土本身耐久性和防腐蝕措施的設(shè)計(jì)保護(hù)年限；另一方面，如采取兩種或多重措施聯(lián)合防腐時(shí)，各措施之間必須技術(shù)相容。

C．0．3表C．0．3給出了針對(duì)混凝土表面的表面涂層、硅烷浸漬和針對(duì)鋼筋的環(huán)氧鋼筋和陰極保護(hù)(外加電流)防腐蝕附加措施的最低保護(hù)年限。這些防腐蝕附加措施的材料品質(zhì)和技術(shù)要求應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

表面涂層措施能夠隔絕外部侵蝕性介質(zhì)，尤其是氯離子，向混凝土內(nèi)部的滲透，同時(shí)具備自身向混凝土表層滲透的能力，達(dá)到與混凝土表面穩(wěn)固結(jié)合的效果。根據(jù)暴露環(huán)境和具體組成材料的不同，涂層通常設(shè)計(jì)為由底層、中間層和面層或底層和面層涂料組成的涂層體系。涂層可用于干燥的混凝土表面和潮濕的混凝土表面。涂層材料選擇和技術(shù)要求應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JTS153的規(guī)定。

硅烷浸漬主要用于干燥混凝土表面的防護(hù)，該措施是在混凝土表面施涂一種可滲入混凝土表層的硅烷材料，依靠毛細(xì)管滲入混凝土表層，與混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在混凝土表層形成憎水層，從而大大降低環(huán)境中水及有害離子侵入混凝土。對(duì)于表面潮濕或水下的混凝土構(gòu)件，因其混凝土表層的毛細(xì)孔多處于充水狀態(tài)，使得硅烷的浸漬滲透效果不理想，因此不宜采用。我國(guó)華南湛江工程暴露試驗(yàn)表明：大氣區(qū)和浪濺區(qū)暴露10年的硅烷浸漬試件的浸漬保護(hù)效果仍非常有效；我國(guó)深圳鹽田港集裝箱碼頭二期工程實(shí)體調(diào)查也證明：15年硅烷浸漬保護(hù)效果仍良好，預(yù)期可以保護(hù)更長(zhǎng)時(shí)間。硅烷浸漬材料成分和技術(shù)要求應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JTS153的規(guī)定。

環(huán)氧涂層鋼筋是采用靜電噴涂的辦法在鋼筋表面涂裝一層環(huán)氧粉末涂料，保護(hù)鋼筋即使在氯離子滲透至鋼筋表面的情況下也能避免腐蝕。環(huán)氧涂層鋼筋可使用于海水水位變動(dòng)區(qū)、浪濺區(qū)和除冰鹽等氯化物侵蝕等惡劣腐蝕環(huán)境的混凝土結(jié)構(gòu)。在美國(guó)、加拿大、歐洲、中東和我國(guó)香港地區(qū)，采用環(huán)氧涂層鋼筋作為防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在海水環(huán)境中腐蝕的一種方法，已成功地廣泛應(yīng)用達(dá)30余年。我國(guó)上海寶鋼馬跡山礦石碼頭、廣東汕頭LPG碼頭等是我國(guó)最早使用環(huán)氧涂層鋼筋的水運(yùn)工程，至今已有15年以上的應(yīng)用，其仍具有良好的保護(hù)效果。但應(yīng)注意，使用環(huán)氧涂層鋼筋后混凝土構(gòu)件的性能受到一定影響，如鋼筋錨固長(zhǎng)度加長(zhǎng)、構(gòu)件表面裂縫加大以及構(gòu)件剛度降低等。環(huán)氧涂層鋼筋制作所采用的材料和加工工藝應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土用環(huán)氧涂層鋼筋》GB/T25826的有關(guān)規(guī)定；環(huán)氧涂層鋼筋的施工操作應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JTS153的規(guī)定。

外加電流陰極保護(hù)技術(shù)是迄今為止避免鋼筋銹蝕的最有效方法，該方法不僅能長(zhǎng)期有效地阻止鋼筋的腐蝕，還能阻止氯離子的滲入，抑制孔蝕等局部腐蝕等。該措施可以通過(guò)合理選擇長(zhǎng)壽命輔助陽(yáng)極以及營(yíng)運(yùn)期的維護(hù)，最高能達(dá)到50年以上的保護(hù)年限，并可阻止氯離子的滲入。該保護(hù)措施一次性投資較大，需要外接供電源，系統(tǒng)組成較為復(fù)雜、需要長(zhǎng)期維護(hù)，但同時(shí)其對(duì)結(jié)構(gòu)的保護(hù)最可靠、長(zhǎng)效，因此該保護(hù)措施一般用于惡劣腐蝕環(huán)境中使用年限長(zhǎng)、腐蝕風(fēng)險(xiǎn)高的重大工程重要構(gòu)件關(guān)鍵部位。陰極保護(hù)電流密度是該措施設(shè)計(jì)的首要參數(shù)，與被保護(hù)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件(溫度、濕度、鹽度、供氧量等)、結(jié)構(gòu)物復(fù)雜性、混凝土質(zhì)量及保護(hù)層厚度等諸多因素有關(guān)；保護(hù)電位是判斷陰極保護(hù)實(shí)施成果與否的主要依據(jù)，陰極保護(hù)的有效性是使鋼筋電位極化到一定程度，但是保護(hù)電位不能過(guò)低(負(fù))。保護(hù)電位過(guò)低(負(fù))會(huì)發(fā)生析氫反應(yīng)，造成鋼筋脆化而引起鋼筋斷裂，即“氫脆”。美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)NACERP022000和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12696：2000對(duì)鋼筋混凝土陰極保護(hù)準(zhǔn)則都包括對(duì)最低保護(hù)電位的限制。外加電流陰極保護(hù)技術(shù)的陰極保護(hù)電流密度、最低保護(hù)電位以及具體保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JTS153的規(guī)定。同類標(biāo)準(zhǔn)還包括《大氣環(huán)境混凝土中鋼筋的陰極保護(hù)》GB/T28721。

鋼筋的阻銹劑也是防止鋼筋銹蝕的有效技術(shù)措施，可用于海水和除冰鹽等氯化物侵蝕環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的保護(hù)。試驗(yàn)證明，阻銹劑可以顯著提高引起鋼筋銹蝕的臨界氯離子濃度的閾值，采取阻銹劑可適當(dāng)提高混凝土的護(hù)筋性，但要保證摻阻銹劑長(zhǎng)期維持可靠的防腐蝕效果，仍有賴于混凝土保護(hù)層本身具有長(zhǎng)期的高抗?jié)B性和抗氯離子滲透性。因此，摻阻銹劑的同時(shí)還應(yīng)采用護(hù)筋性能好的高性能混凝土。常用鋼筋阻銹劑有無(wú)機(jī)、有機(jī)或復(fù)合型阻銹劑等，有些阻銹劑摻入混凝土后，會(huì)影響混凝土的工作性或力學(xué)性能，因此選擇阻銹劑時(shí)應(yīng)進(jìn)行必要的試驗(yàn)論證。摻入的阻銹劑不應(yīng)降低混凝土的抗氯離子滲透性，對(duì)混凝土的初終凝時(shí)間、抗壓強(qiáng)度以及坍落度等應(yīng)無(wú)不利影響。從目前工程使用來(lái)看，工程數(shù)據(jù)積累尚未形成對(duì)使用阻銹劑措施保護(hù)年限的有效支撐，因此本條文并末包括鋼筋阻銹劑。鋼筋阻銹劑仍然可以作為提高混凝土構(gòu)件對(duì)鋼筋銹蝕使用年限的保證率。鋼筋阻銹劑應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JTS153的規(guī)定。

C．0．4混凝土結(jié)構(gòu)的防腐蝕附加措施發(fā)展迅速，新材料和新工藝的發(fā)明都能促進(jìn)保護(hù)措施的發(fā)展。因此本標(biāo)準(zhǔn)并不禁止使用未列入的防腐蝕附加措施。新措施和新材料的應(yīng)用應(yīng)經(jīng)過(guò)專門論證，證明其防腐蝕能力以及相應(yīng)的保護(hù)年限。

E．0．1DF值的計(jì)算依據(jù)是混凝土的快速凍融方法。目前我國(guó)已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定了混凝土快速凍融的試驗(yàn)方法，這些方法均在美國(guó)ASTMC666快速凍融方法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。其中，對(duì)溫度控制試件(測(cè)溫試件)的處理方法略有不同：《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T5002009的快凍法將測(cè)溫試件置于防凍液中，而《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》DL/T512017的混凝土抗凍性試驗(yàn)方法將測(cè)溫試件置于與其他試件相同的凍融介質(zhì)(淡水或海水)中?？紤]到降溫和升溫中凍融介質(zhì)相變會(huì)產(chǎn)生和吸收熱量，這個(gè)差別有可能會(huì)導(dǎo)致使用防凍液的測(cè)溫試件中心溫度與其他測(cè)試試件有所不同。目前，測(cè)溫試件的不同凍融介質(zhì)對(duì)溫度控制的影響尚有待比較分析。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以上兩種凍融試驗(yàn)方法均可用來(lái)確定DF值。