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條文說明「混凝土結構耐久性設計標準」 GB/T50476-2019

中華人民共和國國家標準

混凝土結構耐久性設計標準

GB/T5042019

《混凝土結構耐久性設計標準》GB/T50420經住房和城鄉(xiāng)建設部以第176號公告批準、條文土結發(fā)布。說明設計

本標準是混凝海南復合防撞設施電話在《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》GB/T5042008的基礎上修訂而成的，上一版的構耐主編單位是清華大學，參編單位是久性中國建筑科學研究院、國家工程結構檢測中心、標準北京市市政工程設計研究總院、條文土結同濟大學、說明設計西安建筑科技大學、混凝大連理工大學、構耐中交四航工程研究院、久性中交天津港灣工程研究院、標準路橋集團橋梁技術有限公司、條文土結中國建筑工程總公司，說明設計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、朱萬旭、鮑衛(wèi)剛、潘德強、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、張鑫、邢鋒、尤天直、趙鐵軍。

本次標準修訂過程中，編制組進行了廣泛的調查研究，總結了近年來我國在混凝土結構與材料耐久性方面的科研成果與工程經驗，參考了同期國外先進技術標準以及同類研究成果，對關鍵技術方面進行了深入的研究和探討，這些工作為標準修訂積累了寶貴的資料。同時，修訂過程中廣泛地征求意見也為標準修訂提供了很大的幫助。

為方便廣大設計、施工、科研和學校等單位有關人員使用本標準過程時能正確理解和執(zhí)行條文規(guī)定，《混凝土結構耐久性設計標準》編制組按章、節(jié)、條順序編制了本標準的條文說明，對條文規(guī)定的目的、依據以及執(zhí)行中需要注意的有關事項進行了說明。但是條文說明不具備與標準正文相同的效力，僅供使用者作為理解和把握標準規(guī)定的參考。

1．0．1我國《建筑法》(2011年修訂版)規(guī)定：“建筑物在合理使用壽命內，必須確保地基基礎工程和主體結構的質量”(第60條)，“在建筑物的合理使用壽命內，因建筑工程質量不合格受到損害的，有權向責任者要求賠償”(第80條)。所謂工程的“合理”壽命，首先應滿足工程本身的“功能”(安全性、適用性和耐久性等)需要，其次是要“經濟”，最后要符合國家、社會和民眾的根本利益(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量得以量化的集中表現。建筑物的主體結構設計使用年限在量值上與建筑物的合理使用年限相同。通過耐久性設計保證混凝土結構具有經濟合理的使用壽命，體現節(jié)約資源和可持續(xù)發(fā)展的方針政策，是本標準的編制目標。

1．0．2本條確定標準的適用范圍。本標準適用對象除房屋建筑和一般構筑物的混凝土結構外，還包括其他基礎設施工程，如橋梁、涵洞、隧道、地鐵、輕軌、管道等混凝土結構。公路橋涵和鐵路工程混凝土結構，可比照本標準的有關規(guī)定進行耐久性設計。

本標準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理不同于普通混凝土。低周反復荷載和持久荷載的作用也能引起材料性能劣化，但與材料的力學破壞更加相關，有別于環(huán)境作用下的耐久性問題，故不屬于本標準考慮的范疇。

本標準不涉及工業(yè)生產的高溫高濕環(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)境下混凝土結構的耐久性設計。特殊腐蝕環(huán)境下混凝土結構的耐久性設計可按照現行國家標準《工業(yè)建筑防腐蝕設計標準》GB/T50046等專用標準或在專門的耐久性研究的基礎上進行，并需注意不同設計使用年限的結構應采取不同的防腐蝕要求。

1．0．3混凝土結構耐久性設計的主要目標，是為了確保主體結構能夠達到規(guī)定的設計使用年限，滿足建筑物的合理使用壽命要求。主體結構的設計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值并不相同。合理使用壽命是一個確定的期望值，而設計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結構耐久性的影響，需要有足夠的保證率，這樣才能做到所設計的工程主體結構滿足《建筑法》規(guī)定的“確?！币?參見本標準附錄A)。設計人員需要結合工程重要性和環(huán)境條件等具體特點，必要時應采取高于本標準條文的要求。環(huán)境作用下的耐久性問題十分復雜，存在較大的不確定和不確知性，目前尚缺乏足夠的工程經驗與數據積累，因此在使用本標準時，如有可靠的調查類比與試驗依據，通過專門的論證，可以局部調整本標準的規(guī)定。此外，各地方宜根據當地環(huán)境特點與工程實踐經驗，制訂相應的地方標準，進一步細化和具體化本標準的相關規(guī)定。

1．0．4本條明確了本標準與其他相關標準的關系。我國現行標準中有關混凝土結構耐久性的規(guī)定，并不能完全滿足結構設計使用年限的要求。提高相應的耐久性設計標準是編制本標準的主要目的，混凝土結構的耐久性設計應按照本標準執(zhí)行。對于本標準未提及的與耐久性設計有關的其他內容，按照國家現有技術標準的有關規(guī)定執(zhí)行。

2．1．9本術語引用了《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》GB5012008對設計使用年限的定義(術語2．1．5)。該定義沒有區(qū)分結構整體的設計使用年限和組成構件的設計使用年限，統(tǒng)一使用是否大修作為使用年限終結的判據。本標準在相關章節(jié)從耐久性設計的角度區(qū)分了結構整體和組成構件的設計使用年限，以及在不同環(huán)境作用下、結構整體和組成構件設計使用年限的不同判據。

2．1．13對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程中帶入的空氣體積。

2．1．21本標準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％、單摻磨細礦渣量不小于膠凝材料總重的50％；復合使用兩種礦物摻和料時，粉煤灰摻量比與0．3的比值加上磨細礦渣摻量比與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．在配制混凝土時需要延長攪拌時間，達到拌合物的均勻，在成型工藝完成前應避免和減少水分的蒸發(fā)，在成型后應加強養(yǎng)護。

2．1．22術語中的鋼筋包括縱向鋼筋、箍筋和分布鋼筋。

2．1．27本標準所指的配筋混凝土結構中筋體，不包括不銹鋼、耐候鋼或聚酯材料等有機材料制成的筋體，也不包括纖維狀筋體。

3．1．1混凝土結構的耐久性設計可分為經驗方法和定量方法。經驗方法將環(huán)境作用按其嚴重程度定性地劃分成幾個作用等級，在工程經驗類比的基礎上，對不同環(huán)境作用等級下的混凝土結構構件，直接規(guī)定混凝土材料的耐久性質量要求(通常用混凝土強度、水膠比、膠凝材料用量等指標表示)和鋼筋保護層厚度等構造要求。近年來，經驗方法有很大的改進：首先是按照材料的劣化機理確定不同的環(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，從而更為詳細地描述環(huán)境作用；其次是對不同設計使用年限的結構構件，提出不同的耐久性要求。

在結構耐久性設計的定量方法中，環(huán)境作用需要定量界定，然后選用適當的劣化模型求出環(huán)境作用效應，得出耐久性極限狀態(tài)下的環(huán)境作用效應與耐久性抗力的關系，可針對使用年限來計算材料與構造參數，也可針對確定的材料與構造參數來驗算使用年限。作為耐久性設計目標，結構設計使用年限應具有規(guī)定的安全度，所以在環(huán)境作用效應與耐久性抗力關系式中應引入相應的安全系數，當用非確定性方法設計時應滿足所需的保證率。對于混凝土結構耐久性極限狀態(tài)與設計使用年限安全度的具體規(guī)定，可見本標準的附錄A。

應該說明，耐久性設計的經驗方法和定量方法并不對立，兩者在同一設計過程中互為補充：經驗方法確定總體布置、構造、耐久性控制過程以及材料類型，定量方法在此基礎上對確定的耐久性極限狀態(tài)、進行材料性質和構造參數的定量設計。目前，環(huán)境作用下耐久性設計的定量計算方法尚未成熟到能在工程中普遍應用的程度。在各種劣化機理的計算模型中，可供使用的還只局限于定量估算鋼筋開始發(fā)生銹蝕的年限。在國內外現行的混凝土結構設計規(guī)范中，所采用的耐久性設計仍然主要通過耐久性要求來實現。

本標準對傳統(tǒng)的海南復合防撞設施電話經驗方法進行了改進。除了細化環(huán)境的類別和作用等級外，在混凝土的耐久性質量要求中，本標準既規(guī)定了不同環(huán)境類別與作用等級下的混凝土最低強度等級、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、氯離子擴散系數等耐久性指標的量值規(guī)定；同時從耐久性要求出發(fā)，對結構構造方法、施工質量控制以及工程使用階段的維修檢測作出了比較具體的規(guī)定。對于設計使用年限所需的安全度，已隱含在標準的上述規(guī)定當中。

3．1．2本條提出混凝土結構耐久性設計的基本內容，強調耐久性的設計不限于確定材料的耐久性指標與鋼筋的混凝土保護層厚度。適當的防排水構造措施能夠非常有效地減輕環(huán)境作用，因此也是耐久性設計的重要內容?；炷两Y構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量與鋼筋保護層厚度的施工誤差，國內現行的施工規(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程控制與保護層厚度的質量驗收要求。

在嚴重環(huán)境作用下，僅靠提高混凝土保護層的材料質量、增加保護層的厚度，往往還不能保證設計使用年限，這時就應采取一種或多種防腐蝕附加措施組成合理的多重防護策略；對于使用過程中難以檢測和維修的關鍵部件如預應力鋼絞線，應采取多重防護措施。

混凝土結構的設計使用年限是建立在預定的維修與使用條件下的。因此，耐久性設計需要明確結構使用階段的維護、檢測要求，包括設置必要的檢測通道，預留檢測維修的空間和裝置等；這些構造和設施必須在設計階段確定，這些構造設施需要支撐長期檢測和維護，因此自身的長期耐久性也需要進行設計，確保其使用年限不低于檢測和維護的結構或構件。從目前的工程實踐來看，對于浪濺區(qū)的鋼筋混凝土構件，必要的構造設施包括：在構件表面預留永久性檢測與維護通道和欄桿，在構件內部除預應力鋼筋(鋼絞線)和預埋鋼件外，鋼筋之間通過點焊連接。對于重要工程，需要預置耐久性監(jiān)測和預警系統(tǒng)。

對于嚴重環(huán)境作用下的混凝土工程，為確保使用年限，除進行施工建造前的結構耐久性設計外，尚應根據竣工后實測的混凝土耐久性和保護層厚度進行結構耐久性的再設計，以便針對問題及時采取措施；在結構的使用年限內，尚需根據實測的材料劣化數據時結構的剩余使用年限作出判斷，并針對問題繼續(xù)進行再設計，必要時追加防腐措施或適時修復。

3．1．3本條提出了設計階段應對混凝土結構使用階段進行維護制度設計的內容和原則。傳統(tǒng)的結構設計并不包括結構使用期的維護方法和策略。近年來，全壽命和全過程的觀念在土木工程領域逐漸為人們所接受：結構設計應全面考慮設計、施工以及使用期的維護管理，使結構不同階段的性能在設計階段就能夠得到最大程度的考慮，最終使結構設計能夠滿足各個階段的性能要求，并優(yōu)化結構的全壽命成本。

混凝土結構的使用期占其全壽命周期(設計、施工、使用、拆除等階段)的大部分，合理地規(guī)劃使用期中結構與構件的維護制度，對于抵消環(huán)境作用引起的性能劣化、維持結構的性能水平很重要。這部分內容被稱為混凝土結構的維護設計，要求在設計階段就根據結構設計方案以及具體采取的耐久性設計措施，合理規(guī)劃使用期的維護技術和維護的頻次。對于環(huán)境作用輕微、使用年限較短的結構，在設計階段將混凝土結構設計成使用期中免維護可能比較有利；對于環(huán)境作用嚴酷或使用年限較長的結構，在設計階段將初次耐久性設計與使用期的維護技術與頻次相結合會使結構全壽命成本更加合理。同時，一些工業(yè)建筑的維護，一般需要結合工藝設備的檢修、更新等要求綜合考慮，因此這些結構和構件的維護制度除需考慮環(huán)境作用引起的性能劣化外，還需考慮具體的使用要求。

設計階段進行的耐久性設計與維護設計并不矛盾，兩者在不同的結構周期中保證結構的使用年限。維護設計的必要性來自兩個基本方面：①耐久性設計過程中的不確定性因素導致結構實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手段，提高結構對這些不確定性因素的抵抗能力；②在嚴酷環(huán)境作用或使用年限較長的情況下，初次耐久性設計可能無法一次達到使用年限，或者對使用年限的設計保證率偏低，需要采取維護技術來達到預期的使用年限，這時維護設計實際上是耐久性設計向使用期的延伸。

本條的維護設計除涉及具體的維護技術和頻次外，還包含與維護相關的檢測與修復技術。目前混凝土結構的維護設計尚屬新生事物，但其對合理、有效保證混凝土結構實現其預定使用年限方面有重要作用。

3．2．1根據混凝土材料的劣化機理，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、氯化物和其他化學腐蝕物質的影響。一般環(huán)境對混凝土結構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?；炷脸矢叨葔A性，鋼筋在高度堿性環(huán)境中會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。當空氣中的二氧化碳擴散到混凝土內部，會通過化學反應降低混凝土的堿度(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。所有混凝土結構都會受到大氣和溫濕度作用，所以在耐久性設計中都應予以考慮。

凍融環(huán)境(Ⅱ類)，會引起混凝土的凍融損傷。當混凝土內部含水量較高時，凍融循環(huán)的作用會引起內部或表層的損傷。如果水中含有鹽分，損傷程度會加重。因此冰凍地區(qū)與雨、水接觸的露天混凝土構件應按凍融環(huán)境考慮。另外，反復凍融造成混凝土保護層損傷還會縮短內部鋼筋開始銹蝕的時間。

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部，在鋼筋表面積累到一定濃度(臨界濃度)后會引發(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重得多，是耐久性設計的重點問題之一。

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

本標準中所指的環(huán)境作用，是直接與混凝土表面接觸的局部環(huán)境作用。同一結構中的不同構件或同一構件中的不同部位，所處的局部環(huán)境有可能不同，在耐久性設計中可分別予以考慮。

3．2．2一般環(huán)境(Ⅰ類)的作用是所有結構構件都會遇到和需要考慮的。當同時受到兩類或兩類以上的環(huán)境作用時，通常由作用程度較高的環(huán)境類別決定或控制混凝土構件的耐久性要求，但對凍融環(huán)境(Ⅱ類)或化學腐蝕環(huán)境(Ⅴ類)例外，例如在嚴重作用等級的凍融環(huán)境下可能必須采用引氣混凝土，同時在混凝土原材料選擇、結構構造、混凝土施工養(yǎng)護等方面也有特殊要求。因此，當結構和構件同時受到多種類別的環(huán)境作用時，原則上均應考慮，需滿足各自單獨作用下的耐久性要求。

3．2．3本條將環(huán)境作用按其對混凝土結構的影響程度定性地劃分成6個等級，用大寫英文字母A-F表示。一般環(huán)境的作用等級從輕微到中度(Ⅰ-A、Ⅰ-B、Ⅰ-C)，其他環(huán)境的作用程度則為中度到極端嚴重。由于腐蝕機理不同，不同環(huán)境類別相同作用等級(如Ⅰ-C、Ⅱ-C、Ⅲ-C)的耐久性要求相近、但不完全相同。與各個環(huán)境作用等級相對應的具體環(huán)境條件，可分別參見本標準第4章到第7章中的規(guī)定。

把環(huán)境類別細化到環(huán)境作用等級完成了耐久性的設計從經驗的方法到適度定量方法的過渡。當實際的環(huán)境條件處于兩個相鄰作用等級的界限附近時，有可能出現難以判定的情況，需要設計人員根據當地環(huán)境條件和既有工程劣化狀況的調查，并綜合考慮工程重要性等因素后確定。在確定環(huán)境對混凝土結構的作用等級時，還應充分考慮環(huán)境作用因素在結構使用期間可能發(fā)生的演變。

由于本標準中所指的環(huán)境作用是指直接與混凝土表面接觸的局部環(huán)境作用，所以同一結構中的不同構件或同一構件中的不同部位所承受的環(huán)境作用等級可能不同。例如，外墻板室外一側會受到雨淋受潮或干濕交替，其作用等級可為Ⅰ-B或Ⅰ-C；室內一側環(huán)境作用輕微，其作用等級為Ⅰ-A；此時內外兩側鋼筋所需的保護層厚度可取不同。在實際工程設計中還應考慮施工可行性，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)、水位變動區(qū)、浪濺區(qū)和大氣區(qū)，局部環(huán)境作用最嚴重的應是干濕交替的浪濺區(qū)和水位變動區(qū)，尤其是浪濺區(qū)；這時整個構件中的鋼筋保護層最小厚度和混凝土的最大水膠比與最低強度等級，就應該按照統(tǒng)一的作用等級來考慮；如果鋼筋和混凝土沒有防腐蝕附加措施，就要按浪濺區(qū)的環(huán)境作用等級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發(fā)生化學反應，稱為堿-硅反應(Aggregate-silicaReaction，簡稱ASR)；某些碳酸鹽類巖石骨料也能與堿起反應，稱為堿-碳酸鹽反應(Aggregate-carbonateReaction，簡稱ACR)。這些堿骨料反應在骨料界面生成的膨脹性產物會引起混凝土開裂，在國內外都發(fā)生過此類工程損壞的事例。環(huán)境作用下的化學腐蝕反應大多從構件表面開始，但堿-骨料反應卻是在內部發(fā)生的。堿-骨料反應是一個長期過程，其破壞作用需要若干年后才會顯現，而且一旦在混凝土表面出現開裂，往往已嚴重到無法修復的程度。

發(fā)生堿-骨料反應的充分條件是：混凝土有較高的堿含量、骨料有較高的活性、水的同時存在。當骨料有活性時，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；采用密實的低水膠比混凝土能有效地阻止水分進入混凝土內部，有利于阻止反應的發(fā)生。混凝土含堿量的規(guī)定見附錄B．具體的技術措施可參考現行國家標準《預防混凝土堿骨料反應技術規(guī)范》GB/T50733。

混凝土鈣礬石延遲生成(DelayedEttringiteFormation，簡寫作DEF)也是混凝土內部成分之間發(fā)生的化學反應?；炷林械拟}礬石是硫酸鹽、鋁酸三鈣與水反應后的產物，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再起反應，延遲生成鈣礬石。鈣礬石在生成過程中體積會膨脹，導致混凝土開裂。混凝土早期蒸養(yǎng)過度或內部溫度較高會增加延遲生成鈣礬石的可能性。防止延遲生成鈣礬石反應的主要途徑是降低養(yǎng)護溫度、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。

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

3．2．5沖刷、磨損會削弱混凝土構件截面，此時應采用強度等級較高的耐磨混凝土，通常還需要將可能磨損的厚度作為犧牲厚度考慮在構件截面或鋼筋的混凝土保護層厚度內。

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)定了混凝土結構設計使用年限的確定原則。結構的設計使用年限和我國《建筑法》規(guī)定的合理使用壽命的關系見1．0．1和1．0．3條文說明。

結構設計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。設計使用年限應由設計人員與業(yè)主共同確定，首先要滿足工程設計對象的功能要求和使用者的利益，并不低于有關法規(guī)的規(guī)定。

現行國家標準《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》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構的設計使用年限；城市橋梁、隧道、城市給水排水設施可分別按照國家現行標準《公路工程技術標準》JTGB《城市軌道交通技術規(guī)范》GB504《城鎮(zhèn)給水排水技術規(guī)范》GB50788的規(guī)定確定結構的設計使用年限。

3．3．2本條文詮釋了結構和構件的設計使用年限對于不同類型結構的內涵。

在嚴重(包括嚴重、非常嚴重和極端嚴重)環(huán)境作用下，混凝土結構的個別構件因技術條件和經濟性難以達到結構整體的設計使用年限時(如斜拉橋的拉索)，在與業(yè)主協(xié)商一致后，可設計成易更換的構件或能在預期的年限進行大修，并應在設計文件中注明更換或大修的預期年限。需要大修或更換的結構構件，應具有可修復性，能夠經濟合理地進行修復或更換，并具備相應的施工操作條件。

3．4．1根據結構物所處的環(huán)境類別和作用等級以及設計使用年限，標準分別在第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度等級和最大水膠比，具體見本標準的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。具體見本標準的附錄B．B．2和B．3。

通常，在設計文件中僅需提出混凝土的最低強度等級與最大水膠比。對于混凝土原材料的選用，可在設計文件中注明由施工單位和混凝土供應商根據規(guī)定的環(huán)境作用類別與等級，按本標準的附錄B．B．2和B．3執(zhí)行。對于大型工程和重要工程，應在設計階段由結構工程師會同材料工程師共同確定混凝土及其原材料的具體技術要求。

3．4．2常用的混凝土耐久性指標包括一般環(huán)境下的混凝土抗?jié)B等級、凍融環(huán)境下的抗凍耐久性指數或抗凍等級、氯化物環(huán)境下的氯離子在混凝土中的擴散系數等。這些指標均由實驗室標準快速試驗方法測定，可用來比較不同配比混凝土之間耐久性能的相對高低，主要用于施工階段的混凝土質量控制和質量檢驗。

標準快速試驗中的混凝土齡期過短，因此得到的耐久性指標往往不能如實反映混凝土在實際結構中的長期耐久性能。某些在實際工程中長期耐久性能表現優(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，在快速試驗中按標準齡期測得的抗氯離子擴散往往高于相同水膠比的無礦物摻和料混凝土；但實際上，前者的長期抗氯離子侵入能力比后者的要好得多。

水壓法抗?jié)B等級適于評價低強度等級混凝土的抗?jié)B性，對于密實的混凝土宜用氯離子擴散系數作為耐久性指標。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。

3．4．3本條規(guī)定混凝土結構設計中混凝土強度的選取原則。結構構件需要采用的混凝土強度等級，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。因此在進行構件的承載能力設計以前，應陔首先了解耐久性要求的混凝土最低強度等級。

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

表3．4．4的耐久性強度等級主要是對鋼筋混凝土保護層的要求，通過強度指標來要求保護層混凝土的致密性。保護層混凝土的致密性和自身的厚度是對內部鋼筋保護的兩個重要因素。

3．4．5素混凝土結構不存在鋼筋銹蝕問題，所以在一般環(huán)境和氯化物環(huán)境中可按較低的環(huán)境作用等級確定混凝土的最低強度等級。對于凍融環(huán)境和化學腐蝕環(huán)境，環(huán)境因素會直接導致混凝土材料的劣化，因此對素混凝土的強度等級要求與配筋混凝土要求相同。

3．4．6對于截面較大的墩柱等受壓構件，為滿足鋼筋保護層耐久性要求而需要提高全截面的混凝土強度，如果導致成本的顯著增加，可考慮增加鋼筋保護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本條所指的預應力筋為在先張法構件中單根使用的預應力鋼絲，不包括鋼絞線中的單根鋼絲。

冷加工鋼筋和細直徑鋼筋對銹蝕比較敏感，作為受力主筋使用時需要相應提高耐久性要求。細直徑鋼筋可作為構造鋼筋。

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

3．4．10現行國家標準《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通過鋼筋的屈服強度劃分熱軋鋼筋強度級別，對相同級別鋼筋的合金成分設定統(tǒng)一的上限值，沒有區(qū)分合金含量，不同級別的鋼筋交貨狀態(tài)均為熱軋交貨，產品沒有明確表面狀態(tài)的差異。目前，針對各種不同成分的合金鋼鋼筋的腐蝕試驗與觀測尚未有系統(tǒng)的數據。從目前積累的細晶粒鋼鋼筋的腐蝕試驗數據來看，其腐蝕敏感性與普通碳素鋼基本相當。這方面的數據有待進一步積累和完善。本標準基于目前現有的數據，對國家標準中的不同牌號的熱軋鋼筋(碳素鋼和低合金鋼)采取相同的耐久性要求。

不銹鋼筋通過改變鋼筋的化學成分，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30年代不銹鋼筋在工程中已有應用，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Parkway公路橋使用的2205雙相不銹鋼至今結構狀態(tài)良好，已有80年的工程實踐。近年來，我國在跨海工程建設中也采用了不銹鋼筋作為嚴酷環(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蝕當量PREN值來表示，不銹鋼成分不同，其PREN值也有所不同。英國標準BS672009建議，較長設計年限或難以維護的結構宜采用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。我同的不銹鋼相關標準為《鋼筋混凝土用不銹鋼鋼筋》YB/T4362。

耐蝕鋼筋同樣通過在鋼材中添加適量耐蝕合金元素(Cu、P、Cr、Ni、Mo、Re等)來提高鋼筋的耐腐蝕環(huán)境的能力，其耐蝕能力通過與普通碳素鋼的抗腐蝕能力的比值來表示。我國相關標準為《鋼筋混凝土用耐蝕鋼筋》YB/T43其中要求耐蝕鋼筋相對于Q235鋼材的相對銹蝕率低于70％。

使用不銹鋼筋和耐蝕鋼筋后，構件對環(huán)境作用的抵抗能力加強。相應地，針對相同的環(huán)境作用和設計使用年限，這些鋼筋對混凝土保護層的耐久性要求也與普通鋼筋有所不同。工程實踐中，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件耐久性的裕度；也可通過專門研究和論證來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層厚度的確定原則。對于不同環(huán)境作用下所需的混凝土保護層最小厚度，可見本標準的4．3．1條、5．3．2條、6．3．2條和7．3．2條中的具體規(guī)定。

混凝土構件中最外側的鋼筋會首先發(fā)生銹蝕，一般是箍筋和分布筋，在雙向板中也可能是主筋。所以本標準對構件中各類鋼筋的保護層最小厚度提出相同的要求。歐洲CEB-FIP模式規(guī)范、英國BS標準、美國混凝土學會ACI規(guī)范以及現行的歐盟規(guī)范都有這樣的規(guī)定。箍筋的銹蝕可引起構件混凝土沿箍筋的環(huán)向開裂，而墻、板中分布筋的銹蝕除引起開裂外，還會導致保護層的成片剝落，都是結構的正常使用所不允許的。

保護層厚度的尺寸較小，而鋼筋出現銹蝕的年限大體與保護層厚度的平方成正比，保護層厚度的施工偏差會對耐久性造成很大的影響。以保護層厚度為20mm的鋼筋混凝土板為例，如果施工允許偏差為±5mm，則5mm的允許負偏差就可使鋼筋出現銹蝕的年限縮短約40％。因此在耐久性設計所要求的保護層厚度中，必須計入施工允許負偏差。1990年頒布的CEB-FIP模式規(guī)范、2004年正式生效的歐盟規(guī)范以及英國歷屆BS標準等標準中，都將用于設計計算和標注于施工圖上的保護層設計厚度稱為“名義厚度”，并規(guī)定其數值不得小于耐久性要求的最小厚度與施工允許負偏差的絕對值之和。歐盟規(guī)范建議的施工允許偏差對現澆混凝土為5mm～15mm，一般取10mm。美國ACI規(guī)范和加拿大規(guī)范規(guī)定保護層的最小設計厚度已經包含了約12mm的施工允許偏差，與歐盟規(guī)范名義厚度的規(guī)定實際上相同。我國《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB50204對梁類構件的允差規(guī)定為＋10mm/-7mm、板類構件為＋8mm/-5mm，對負偏差的要求較嚴。

本標準規(guī)定保護層設計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偏差的影響，并對現澆的一般混凝土梁、柱取允許負偏差的絕對值為10mm，板、墻為5mm。

為保證鋼筋與混凝土之間粘結力傳遞，各種鋼筋的保護層厚度均不應小于鋼筋的直徑。按防火要求的混凝土保護層厚度，可參照有關的防火設計標準，但我國有關設計規(guī)范中規(guī)定的梁板保護層厚度，往往達不到所需耐火極限的要求，尤其是預應力預制樓板。

保護層厚度過薄的平面構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裂；當頂面鋼筋保護層過薄時，新拌混凝土的抹面整平工序也會促使混凝土硬化后的順筋開裂。此外，混凝土粗骨料的最大公稱粒徑尺寸與保護層的厚度之間也要滿足一定關系(見本標準附錄B．3)。

3．5．2預應力筋的耐久性要求應高于普通鋼筋。在嚴重的環(huán)境條件下，除混凝土保護層外還應對預應力筋采取多重防護措施，如將后張預應力筋置于密封的波形套管中并灌漿。本標準規(guī)定，對于單純依靠混凝土保護層防護的預應力筋，其保護層厚度應比普通鋼筋的大10mm。

3．5．3工廠生產的混凝土預制構件，在保護層厚度的質量控制上較有保證，保護層施工偏差比現澆構件的小，因此設計要求的保護層厚度可以適當降低。

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算值與非荷載裂縫計算值兩者疊加后的控制標準?？刂品呛奢d因素引起的裂縫，應該通過混凝土原材料的精心選擇、合理的配比設計、良好的施工養(yǎng)護和適當的構造措施來實現。

表面裂縫最大寬度的計算值可根據國家現行標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010或《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTG3362的相關公式計算，后者給出的裂縫寬度與保護層厚度無關。研究表明，按照規(guī)范GB50010公式計算得到的最大裂縫寬度要比國內外其他規(guī)范的計算值大得多，而規(guī)定的裂縫寬度允許值卻偏嚴。增大混凝土保護層厚度雖然會加大構件裂縫寬度的計算值，但實際上對保護鋼筋減輕銹蝕十分有利，所以在我國公路混凝土橋涵設計規(guī)范JTG3362中，不考慮保護層厚度對裂縫寬度計算值的影響。

現有研究顯示，裂縫表面寬度并不是影響內部鋼筋銹蝕程度的唯一因素；南非學者Otieno等2012年對帶有表面裂縫的鋼筋混凝土梁內部鋼筋銹蝕電流的監(jiān)測表明，保護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層對內部鋼筋的保護程度；對同一種混凝土材料，保護層厚度與開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一步積累。

此外，不能為了減少裂縫計算寬度而在厚度較大的混凝土保護層內加設沒有防銹措施的鋼筋網，因為鋼筋網的首先銹蝕會導致網片外側混凝土的剝落，減少內側箍筋和主筋應有的保護層厚度，對構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上屬于正常裂縫，如果影響結構物的外觀要求或防水功能應及時進行灌縫與封閉。

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

3．5．7碰撞等會造成結構物的損傷，影響結構的安全性、適用性和耐久性。本標準的耐久性設計措施不能抵抗碰撞的作用；對于使用期間可能遭受碰撞的結構，結構設計應該設置專門的防碰撞措施。本條所稱的預警設施包括城市立交橋的限高標志等，本條所稱的防護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構中相對薄弱的部位，容易成為腐蝕性物質侵入混凝土內部的通道，故應在設計與施工中應盡量避讓局部環(huán)境作用比較不利的部位，如橋墩的施工縫不應設在干濕交替的水位變動區(qū)。

3．5．9應避免外露金屬部件的銹蝕造成混凝土的脹裂，影響構件的承載力。這些金屬部件宜與混凝土中的鋼筋隔離或進行絕緣處理。在氯鹽環(huán)境中，混凝土構件中埋件的錨筋會發(fā)生嚴重的銹蝕現象，本條的構造規(guī)定參考了《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規(guī)范》JTJ22000第5．6．13條的規(guī)定。

3．5．11本標準對混凝土結構耐久性設計的基本方法是通過提高混凝土本體的致密性來確?；炷两Y構和構件的使用年限。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)境作用嚴酷、混凝土自身難以達到使用年限的要求，構件使用年限較長(超過100年)、一次性混凝土耐久性設計對使用年限的保證率不高等。這些情況下，本標準建議采用防腐蝕附加措施，考慮其對使用年限的貢獻或者提高對構件使用年限的保證率。

3．6．1本條給出了保證混凝土結構耐久性的不同環(huán)境中混凝土的養(yǎng)護制度要求，利用養(yǎng)護時間和養(yǎng)護結束時的混凝土強度來控制現場養(yǎng)護過程。養(yǎng)護結束時強度是指現場混凝土強度，用現場同溫養(yǎng)護條件下的標準試件測得。

現場混凝土構件的施工養(yǎng)護方法和養(yǎng)護時間需要考慮混凝土強度等級、施工環(huán)境的溫、濕度和風速、構件尺寸、混凝土原材料組成和入模溫度等諸多因素。應根據具體施工條件選擇合理的養(yǎng)護工藝，可參考中國土木工程學會標準《混凝土結構耐久性設計與施工指南》CCES01的相關規(guī)定。

養(yǎng)護條件對現場混凝土硬化過程的影響至關重要，尤其是表層混凝土的密實程度。構件耐久性與表層混凝土的質量關系密切。因此，在工程實踐中可使用表面回彈等技術手段對養(yǎng)護后的構件表面進行檢測，對表層混凝土的實際質量進行判斷。

3．6．3本條給出在不同環(huán)境作用等級下，混凝土結構中鋼筋保護層的檢測原則和質量控制準則。在工程實踐中，使用無損檢測方法進行鋼筋定位，推算得到的鋼筋保護層厚度通常偏大；因此用于鋼筋定位的無損檢測方法需要經過校準，并明確其測量誤差。

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)的內部鋼筋銹蝕，是混凝土結構中最常見的劣化現象，也是耐久性設計中的普遍問題。在一般環(huán)境作用下，依靠混凝土本身的耐久性質量、適當的保護層厚度和有效的防排水措施，就能達到所需的耐久性，一般不需考慮防腐蝕附加措施。

4．1．3一般環(huán)境下混凝土結構的構造與措施見本章4．4節(jié)的具體要求。

4．2．1確定大氣環(huán)境對配筋混凝土結構與構件的作用程度，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。對于混凝土的碳化過程，如果周圍大氣的相對濕度較高，混凝土的內部孔隙充滿孔隙溶液，則空氣中的CO2難以進入混凝土內部，碳化就不能或只能非常緩慢地進行；如果周圍大氣的相對濕度很低，混凝土內部比較干燥，孔隙溶液的量很少，碳化反應也會受到抑制。對于鋼筋的銹蝕過程，電化學反應要求混凝土有一定的電導率，當混凝土內部的相對濕度低于70％時，由于混凝土電導率太低，鋼筋銹蝕很難進行；同時，銹蝕電化學過程需有水和氧氣參與，當混凝土處于水下或濕度接近飽和時，氧氣難以到達鋼筋表面，銹蝕會因為缺氧而難以發(fā)生。

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

如果室內構件長期處于高濕度環(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濕度較高，干濕交替的影響深度很有限，混凝土內部仍會長期處于高濕度狀態(tài)，內部混凝土碳化和鋼筋銹蝕程度都會受到抑制。在這種情況下，環(huán)境對配筋混凝土構件的作用程度介于Ⅰ-C與Ⅰ-B之間，具體作用程度可根據當地既有工程的實際調查確定。

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

4．2．2與濕潤土體或水接觸的一側混凝土飽水，鋼筋不易銹蝕，可按環(huán)境作用等級Ⅰ-B考慮；接觸干燥空氣的一側，混凝土容易碳化，又可能有水分從臨水側遷移供給，一般應按Ⅰ-C級環(huán)境考慮。如果混凝土密實性好、構件厚度較大或臨水表面已做可靠防護層，臨水側的水分供給可以被有效隔斷，這時接觸干燥空氣的一側可不按Ⅰ-C級考慮。

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

表4．3．1中規(guī)定的混凝土最低強度等級、最大水膠比和保護層最小厚度與歐美的相關規(guī)范相近，這些數據比照了已建工程實際劣化現狀的調查結果，并用材料劣化模型作了近似的計算校核，總體上略高于我國現行的混凝土結構設計規(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ACI設計規(guī)范要求室外淋雨環(huán)境的梁柱外側鋼筋(箍筋或分布筋)保護層最小設計厚度為50mm(鋼筋直徑不大于16mm時38mm)，英國BS8110設計標準(60年設計使用年限)為40mm(C40)或30mm(C45)。

4．3．3浸沒水中的地下結構環(huán)境作用等級為I-A，設計使用年限為100年時，混凝土強度最低等級為C比I-A室內干燥環(huán)境高一個等級；主要考慮構件的維護難度以及水文在100年期間演變的不確定性。該規(guī)定與《地鐵設計規(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，截面混凝土強度與鋼筋保護層厚度的調整方法。一般環(huán)境下對混凝土提出最低強度等級的要求，是為了保護鋼筋的需要，針對的是構件鋼筋的保護層混凝土。但對大截面墩柱來說，如果只是為了提高保護層混凝土的耐久性而全截面采用較高強度的混凝土，往往不如加大保護層厚度的辦法更為經濟合理。相反，加大保護層厚度會明顯增加梁、板等受彎構件的自重，宜提高混凝土的強度等級以減少保護層厚度。

在工程實踐中，提倡在不提高混凝土總體強度的同時，通過技術措施提高表層混凝土的質量，從而達到提高結構耐久性的目的，如采用透水模板布技術等。

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，構件表面的油氈等一般防水層由于防水有效年限遠低于構件的設計使用年限，不宜考慮其對鋼筋防銹的作用。

地下臨水混凝土構件的表面防護措施可參考現行國家標準《地下工程防水技術規(guī)范》GB50108的規(guī)定與技術要求。這些防護措施對內部鋼筋的防銹作用尚無工程驗證和相關研究成果，同時考慮到此類構件普遍維護和更換困難，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年限的防腐蝕附加措施后，保護層混凝土材料要求可降低取用的原則。

4．4．5本條對地下結構混凝土構件迎水面的鋼筋保護層厚度的規(guī)定與現行國家標準《地下工程防水技術規(guī)范》GB50108相同。

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

凍融環(huán)境下的混凝土結構耐久性設計，原則上要求混凝土不受損傷，不影響構件的承載力與對鋼筋的保護。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件應按凍融環(huán)境進行耐久性設計。環(huán)境溫度達不到冰凍條件(如位于土中冰凍線以下和長期在不結凍的水下)的混凝土構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)過程中不接觸外界水分的混凝土構件，也可不考慮抗凍要求。

本標準不考慮人工造成的凍融環(huán)境作用，此類問題由專門的標準規(guī)范解決。

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

5．1．4適當延遲現場混凝土初次與水接觸的時間實際上是延長混凝土的干燥時間，并且給混凝土內部結構發(fā)育提供時間。應盡量延遲混凝土初次觸水時間，觸水時混凝土齡期至少應達到30d。房屋建筑的冬期施工技術措施可參照現行行業(yè)標準《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ/T104的規(guī)定。

5．2．1本標準對凍融環(huán)境作用等級的劃分，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；氣溫變化主要與環(huán)境最低溫度及年凍融次數有關；鹽分含量指混凝土表面受凍時冰水中的鹽含量。

我國現行標準中對混凝土抗凍等級的要求多按當地最冷月份的平均氣溫進行區(qū)分，這在使用上有其方便之處，但應注意當地氣溫與構件所處地段的局部溫度往往差別很大。比如嚴寒地區(qū)朝南構件的凍融次數多于朝北的構件，而微凍地區(qū)可能相反。由于缺乏各地區(qū)年凍融次數的統(tǒng)計資料，現仍暫時按當地最冷月的平均氣溫表示氣溫變化對混凝土凍融的影響程度。

對于飽水程度，分為高度飽水和中度飽水兩種情況，前者指受凍前長期或頻繁接觸水體或濕潤土體，混凝土體內高度飽水；后者指受凍前偶受雨淋或潮濕，混凝土體內的飽水程度不高?；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不會凍壞。在表面有水的情況下，連續(xù)的反復凍融可使混凝土內部的飽水程度不斷增加，一旦達到或超過臨界飽水度，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造成混凝土的內部損傷，而且能使混凝土表面起皮剝蝕，鹽中的氯離子還會引起混凝土內部鋼筋的銹蝕(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；不同構件及部位由于方向、位置不同，受除冰鹽直接、間接作用或濺射的程度也會有很大的差別。

5．2．2寒冷地區(qū)海洋和近海環(huán)境中的混凝土表層，當接觸水分時也會發(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。海水的冰點較低，有些微凍地區(qū)和寒冷地區(qū)的海水不會出現凍結，但浪濺區(qū)構件的表面仍然會有凍結現象，具體可通過調查確定；若不出現冰凍，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件，發(fā)生凍融交替的次數明顯低于暴露在大氣環(huán)境中的構件，但仍要考慮凍融損傷的可能，可根據具體情況適當降低環(huán)境作用等級。

5．2．4豎向構件底部側面的積雪可引發(fā)混凝土較嚴重的凍融損傷。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并堆置在墻柱和護欄底部，容易造成底部混凝土的嚴重破壞。

5．2．5某些結構在正常使用條件下冬季出現冰凍的可能性很小，但在極端氣候條件下或偶發(fā)事故時有可能會遭受冰凍，故應具有一定的抗凍能力，但可適當降低要求。

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生大量均布的微小封閉氣孔，有效緩解混凝土內部結冰造成的材料破壞。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)境等級越高，對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，所以混凝土抗凍所需的含氣量與骨料的最大粒徑有關；過大的含氣量會明顯降低混凝土強度，故含氣量應控制在一定范圍內，且有相應的誤差限制。具體可參照本標準附錄D的要求。

礦物摻和料品種和數量對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抗凍能力影響不大，但應嚴格控制粉煤灰的品質，特別要盡量降低粉煤灰的燒失量。具體見本標準附錄B的規(guī)定。

嚴重凍融環(huán)境下必須引氣的要求主要是根據實驗室快速凍融試驗的研究結果提出的，50多年來工程實際應用肯定了引氣工藝的有效性。但是混凝土試件在標準快速試驗下的凍融作用程度要比工程現場的實際環(huán)境作用嚴酷得多。現場調查表明，高強混凝土對嚴酷的凍融環(huán)境有較高的抵抗能力。新的歐洲混凝土規(guī)范EN21：2000雖然對嚴重凍融環(huán)境作用下的構件混凝土有引氣要求，但允許通過實驗室的對比試驗研究后不引氣；德國標準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度較高的非引氣混凝土；英國標準851：2002規(guī)定，各種凍融環(huán)境下的混凝土均可不引氣，條件是混凝土強度等級需達到C50且骨料符合抗凍要求。北歐和北美各國的規(guī)范仍規(guī)定嚴重凍融環(huán)境作用下的混凝土需要引氣。由于我國國內在這方面尚缺乏相應的研究和工程實際經驗，本標準現仍規(guī)定嚴重凍融環(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(無鹽)情況下鋼筋的混凝土保護層最小厚度。鹽凍情況下的保護層厚度由氯化物環(huán)境控制，具體見第6章的有關規(guī)定；相應的保護層混凝土質量則要同時滿足凍融環(huán)境和氯化物環(huán)境的要求。有鹽凍融條件下的耐久性設計見本標準第6．3．2條的規(guī)定及其條文說明。

5．3．3對于凍融環(huán)境下重要工程和大型工程的混凝土，其耐久性質量除需滿足本標準第5．3．2條的規(guī)定外，應同時滿足本條提出的抗凍耐久性指數要求。表5．3．3中的抗凍耐久性指數由快速凍融循環(huán)試驗結果進行評定。美國ASTM標準定義試件經歷300次凍融循環(huán)后的動彈模的相對損失為抗凍耐久性指數DF，其計算方法見表注1。在北美，認為有抗凍要求的混凝土DF值不能小于60％。對于年凍融次數不頻繁的環(huán)境條件或混凝土現場飽水程度不高時，這一要求可能偏嚴。

混凝土的抗凍性評價可用多種指標表示，如試件經歷凍融循環(huán)后的動彈性模量損失、質量損失、伸長量或體積膨脹等。多數標準都采用動彈模損失或同時考慮質量損失來確定抗凍級別，但上述指標通常只用來比較混凝土材料的相對抗凍性能，不能直接用來進行結構使用年限的預測。

5．4．1截面尺寸較小的鋼筋混凝土構件和預應力混凝土構件，發(fā)生凍融破壞的后果嚴重，應賦予更大的安全保證率。在耐久性設計時應適當增加鋼筋保護層厚度作為補償，或采取表面附加防護措施。

5．4．2在接觸積雪的構件局部區(qū)域采取合理的防護措施，可以解決因為局部較高的作用等級而不得不提高整個構件的混凝土強度等級與保護層厚度的問題?？刹捎玫木植糠雷o措施可參考但不限于本標準附錄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擴散、滲透和吸附等途徑從混凝土構件表面向內部遷移，可引起混凝土內鋼筋的嚴重銹蝕。氯離子引起的鋼筋銹蝕難以控制、后果嚴重，因此是混凝土結構耐久性的重要問題。氯鹽對于混凝土材料也有一定的腐蝕作用，但相對較輕。

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自海水的氯化物。此外，其他情況下接觸海水的混凝土構件也應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除冰鹽對混凝土的作用機理很復雜。對鋼筋混凝土(如橋面板)而言，一方面，除冰鹽直接接觸混凝土表層，融雪過程中的溫度驟降以及滲入混凝土的含鹽雪水的蒸發(fā)結晶都會導致混凝土表面的開裂剝落；另一方面，雪水中的氯離子不斷向混凝土內部遷移，會引起鋼筋腐蝕。前者屬于鹽凍現象，有關的耐久性要求在本標準第5章中已有規(guī)定；后者屬于鋼筋銹蝕問題，相應的要求由本章規(guī)定。

降雪地區(qū)噴灑的除冰鹽可以通過多種途徑作用于混凝土構件，含鹽的融雪水直接作用于路面，并通過伸縮縫等連接處滲漏到橋面板下方的構件表面，或者通過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，還會侵蝕腐蝕混凝土基礎。此外，高速行駛的車輛會將路面上含鹽的水濺射或轉變成鹽霧，作用到車道兩側甚至較遠的混凝土構件表面；汽車底盤和輪胎上冰凍的含鹽雪水進入停車庫后融化，還會作用于車庫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，當濃度較高且在干濕交替的條件下，則需考慮對混凝土構件的腐蝕。我國西部鹽湖和鹽漬土地區(qū)地下水土中氯鹽含量很高，對混凝土構件的腐蝕作用需專門研究處理，不屬于本標準的內容。對于游泳池及其周圍的混凝土構件，如公共浴室、衛(wèi)生間地面等，還需要考慮氯鹽消毒劑對混凝土構件腐蝕的作用。

除冰鹽可對混凝土結構造成極其嚴重的腐蝕，不進行耐久性設計的橋梁在除冰鹽環(huán)境下只需幾年或十幾年就需要大修甚至被迫拆除。發(fā)達國家使用含氯除冰鹽融化道路積雪已有40年的歷史，迄今尚無更為經濟的替代方法?？紤]今后交通發(fā)展對融化道路積雪的需要，應在混凝土橋梁的耐久性設計時考慮除冰鹽氯化物的影響。

6．1．4定期檢測可以盡早發(fā)現問題，并及時采取補救措施。目前針對鋼筋銹蝕的檢測技術發(fā)展迅速，通過設計階段置入的鋼筋銹蝕傳感器、使用階段無損采集數據、配合電化學保護技術，能夠將氯鹽引起的鋼筋銹蝕控制在保護層開裂之前，降低氯化物環(huán)境中鋼筋混凝土構件的長期維護成本。

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

6．2．1對于海水中的配筋混凝土結構，氯鹽引起鋼筋銹蝕的環(huán)境可進一步分為水下區(qū)、潮汐區(qū)、浪濺區(qū)、大氣區(qū)和土中區(qū)。長年浸沒于海水中的混凝土，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吸附、擴散、滲透等多種途徑進入混凝土內部，而且氧氣和水交替供給，使內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，銹蝕最嚴重。

我國《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規(guī)范》JTJ275在大量調查研究的基礎上，分別對浪濺區(qū)和潮汐區(qū)提出不同的要求。根據海港工程的大量調查表明，平均潮位以下的潮汐區(qū)，混凝土在落潮時露出水面時間短，且接觸的大氣的濕度很高，所含水分較難蒸發(fā)，所以混凝土內部飽水程度高、鋼筋銹蝕沒有浪濺區(qū)顯著。但本標準考慮到潮汐區(qū)內進行修復的難度，將潮汐區(qū)與浪濺區(qū)按同一作用等級考慮。南方炎熱地區(qū)溫度高，氯離子擴散系數增大，鋼筋銹蝕也會加劇，所以炎熱氣候應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，海浪拍擊產生大小為0．1μm～20μm的細小霧滴，較大的霧滴積聚于海面附近，而較小的霧滴可隨風飄移到近海的陸上地區(qū)。海上橋梁的上部構件離浪濺區(qū)很近時，受到濃重的鹽霧作用，在構件混凝土表層內積累的氯離子濃度可以很高，而且同時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，構件表層混凝土的氯離子濃度沒有明確的界限，設計時應該根據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為從一開始就達到其最大值，而大氣鹽霧區(qū)則需許多年才能逐漸積累到最大值。靠近海岸的陸上大氣也含鹽分，其濃度與具體的地形、地物、風向、風速等多種因素有關。根據我國浙東、山東等沿海地區(qū)的調查，構件的腐蝕程度與離岸距離以及朝向有很大關系，靠近海岸且暴露于室外的構件應考慮鹽霧的作用。煙臺地區(qū)的調查發(fā)現，離海岸100m內的室外混凝土構件中的鋼筋均發(fā)生嚴重銹蝕。

表6．2．1中對靠海構件環(huán)境作用等級的劃分，尚有待積累更多調查數據后作進一步修正。設計人員宜在調查工程所在地區(qū)具體環(huán)境條件的基礎上，采取適當的防腐蝕要求。

6．2．2海水激流對混凝土表面有氣蝕作用，海砂對構件表面有磨蝕作用，因此相應的環(huán)境作用等級宜適當提高。

6．2．3海底隧道結構的構件維修困難，宜取用較高的環(huán)境作用等級。一面接觸海水另一面接觸空氣的混凝土構件，其內部鋼筋的銹蝕危險性與是否能夠同時接觸到海水與空氣相關。如果在使用周期內僅能接觸到空氣或者海水則環(huán)境作用等級較低，否則應提高環(huán)境作用等級。隧道混凝土構件接觸土體的外側如無空氣進入的可能，可按Ⅲ-D級的環(huán)境作用確定構件的混凝土保護層厚度；如在外側設置排水通道有可能引入空氣時，應按Ⅲ-E級考慮。隧道構件接觸空氣的內側可能接觸滲漏的海水，底板和側墻底部應按Ⅲ-E級考慮，其他部位可根據具體情況確定，但不低于Ⅲ-D。

隧道混凝土一般有防水等級的要求，但并不表明海水在使用年限中不會滲入混凝土內部，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以及外部海水壓力有關。伴隨著海水的滲入，內部鋼筋的銹蝕危險性與內部氯離子濃度、材料孔隙中氧氣分布以及鋼筋位置有關。本條的作用等級劃分是對這一復雜過程的簡化描述。

6．2．4近海和海洋環(huán)境的氯化物對混凝土結構的腐蝕作用與當地海水中的含鹽量有關。本標準表6．2．1的環(huán)境作用等級是根據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，海水的含鹽量有時可能較低，可取年均值作為設計的依據。

河口地區(qū)雖然水中氯化物含量低于海水中的，但是對于大氣區(qū)和浪濺區(qū)，混凝土表面的氯鹽含量會不斷積累，其長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)境的作用等級時，應充分考慮到這些因素。

水或土體中氯離子濃度的高低對與之接觸并部分暴露于大氣中構件銹蝕的影響，目前尚無確切試驗數據，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，在長期使用過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)境中不宜單獨采用硅酸鹽水泥作為膠凝材料。為了增強混凝土早期的強度和耐久性發(fā)展，通常應在礦物摻和料中加入少量硅灰，可復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)定見本標準附錄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，有試驗表明，含氣量控制在4．0％～5．0％，可以降低氯離子擴散系數，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，并滿足本標準規(guī)定的養(yǎng)護條件。

6．3．2表6．3．2規(guī)定的混凝土最低強度等級大體與國外規(guī)范中的相近，考慮到我國的混凝土組成材料特點，最大水膠比的取值則相對較低。表6．3．2規(guī)定的保護層厚度根據我國海洋地區(qū)混凝土工程的劣化現狀調研以及比照國外規(guī)范的數據而定，并利用材料劣化模型作了近似核對。表6．3．2提出的只是最低要求，設計人員應該充分考慮工程設計對象的具體情況，必要時采取更高的要求。對于重要的橋梁等生命線工程，宜在設計中同時采用防腐蝕附加措施。

從總體看，如要確保工程在設計使用年限內不需大修，表6．3．2規(guī)定的保護層最小厚度仍可能偏低，但如配合使用階段的定期檢測，應該能具有經濟合理地被修復的能力。國際上近年建成的一些大型橋梁的保護層厚度都比較大，如加拿大的Northumberland海峽大橋(設計壽命100年)，墩柱的保護層厚度用75mm～100mm，上部結構50mm(混凝土水膠比0．34)；丹麥GreatBeltLink跨海橋墩用環(huán)氧涂層鋼筋，保護層75mm，上部結構50mm(混凝土水膠比0．35)，同時為今后可能發(fā)生銹蝕時采取陰極保護預置必要的條件。

6．3．3礦物摻和料混凝土的定義見本標準第2．1．21條。氯離子在混凝土中的擴散系數會隨著混凝土的實驗室養(yǎng)護齡期或現場暴露時間的增長而逐漸降低，這個衰減過程對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)擴散系數相同，非礦物摻和料混凝土中鋼筋就會更早銹蝕。因此在Ⅲ-E和Ⅲ-F環(huán)境下不能采用礦物摻和料混凝土時，需要降低混凝土水膠比或同時增加保護層厚度，具體數值應根據計算或試驗研究確定。

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

6．3．5與受彎構件不同，增加墩柱的保護層厚度基本不會增大構件材料的工作應力，但能顯著提高構件對內部鋼筋的保護能力。氯化物環(huán)境的作用存在許多不確定性，為了提高結構使用年限的保證率，采用增大保護層厚度的辦法要比附加防腐蝕措施更為經濟。

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。

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散系數表示。根據不同測試方法得到的擴散系數在數值上不盡相同并各有其特定的用途。DRCM是在實驗室內采用快速電遷移的標準試驗方法(RCM法)測定的擴散系數。試驗時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，在外加電場的作用下氯離子快速向混凝土內遷移，經過若干小時后劈開試件測出氯離子侵入試件中的深度，利用理論公式計算得出擴散系數，稱為非穩(wěn)態(tài)快速氯離子遷移擴散系數。這一方法最早由瑞典學者唐路平提出，現為北歐NTBuild492標準方法。該方法已得到較為廣泛的應用，不僅可以用于施工階段的混凝土質量控制，而且還可結合根據工程實測得到的擴散系數隨暴露年限的衰減規(guī)律，用于估算混凝土中鋼筋開始發(fā)生銹蝕的年限。

本標準推薦采用RCM法，具體試驗方法可參見國家標準《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50020其試驗方法與過程與NTBuild492標準相同。混凝土的抗氯離子侵入性也可以用其他試驗方法及其指標表示。比如，美國ASTMC1202快速電量測定方法測量一段時間內通過混凝土試件的電量，但這一方法用于水膠比低于0．4的礦物摻和料混凝土時誤差較大；我國自行研發(fā)的NEL氯離子擴散系數快速試驗方法測量飽鹽混凝土試件的電導率。表6．3．6中的數據主要參考近年來國內外重大工程采用DRCM作為質量控制指標的實踐并利用Fick模型進行了近似校核。

本條并未給出使用年限為30年以及極端嚴重作用等級下的氯離子擴散系數的限制值。對于使用年限為30年的混凝土構件，通過本標準第6．3．1條和6．3．2條對混凝土材料以及保護層的限定，一般能夠達到使用年限，無需再規(guī)定氯離子擴散系數；對于極端嚴重作用下的混凝土構件，一般需要同時采用防腐蝕附加措施與提高混凝土的致密性來保證使用年限，此時氯離子擴散系數可取為相同使用年限(50年、100年)非常嚴重作用等級對應的控制值。

6．4．4與混凝土構件的設計使用年限相比，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，不應考慮其有利作用。

6．4．6當環(huán)境作用等級非常嚴重或極端嚴重時，按照常規(guī)手段通過提高混凝土強度、降低混凝土水膠比和增加混凝土保護層厚度的辦法，仍然有可能保證不了50年或100年設計使用年限的要求。這時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策略，提高結構使用年限的保證率。本標準附錄C給出了氯鹽環(huán)境中混凝土構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年限的防腐蝕附加措施后，混凝土強度要求可降低取用的原則。

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

對于埋入鹽漬土中、腐蝕環(huán)境嚴重的混凝土構件，設計可與混凝土材料供應方協(xié)商采用非硅酸鹽類水泥，并摻用礦物摻和料。

7．1．2化學腐蝕環(huán)境下混凝土結構的構造與措施見本章7．4節(jié)的具體要求。

7．2．1本條根據水、土環(huán)境中化學物質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個等級。濃度低于Ⅴ-C等級的不需在設計中特別考慮，濃度高于Ⅴ-E等級的應作為特殊情況另行對待。化學環(huán)境作用對混凝土的腐蝕，至今尚缺乏足夠的數據積累和研究成果。重要工程應在設計前作充分調查，以工程類比作為設計的主要依據。

水、土中的硫酸鹽對混凝土的腐蝕作用，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性等因素有很大關系。腐蝕混凝土的硫酸鹽主要來自周圍的水、土，也可能來自原本受過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。

在常見的硫酸鹽中，對混凝土腐蝕的嚴重程度從強到弱依次為硫酸鎂、硫酸鈉和硫酸鈣。腐蝕性很強的硫酸鹽還有硫酸銨，此時需單獨考慮銨離子的作用，自然界中的硫酸銨不多見，但在長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腐蝕混凝土。不同國家的混凝土結構設計規(guī)范，對硫酸鹽腐蝕的作用等級劃分有較大差別，采用的濃度測定方法也有較大出入，有的用酸溶法測定(如歐盟規(guī)范)，有的則用水溶法(如美國、加拿大和英國)。當用水溶法時，由于水土比例和浸泡攪拌時間的差別，溶出的量也不同。所以最好能同時測定SO的水溶值和酸溶值，以便于判斷難溶鹽的數量。

硫酸鹽對混凝土的化學腐蝕是兩種化學反應的結果：一是與混凝土中的水化鋁酸鈣起反應形成鈣礬石；二是與混凝土中氫氧化鈣結合形成硫酸鈣(石膏)，兩種反應均會造成體積膨脹，使混凝土開裂。當含有鎂離子時，同時還能和Ca(OH)2反應，生成疏松而無膠凝性的Mg(OH)這會降低混凝土的密實性和強度并加劇腐蝕。硫酸鹽對混凝土的化學腐蝕過程很慢，通常要持續(xù)很多年，開始時混凝土表面泛白，隨后開裂、剝落破壞。當土中構件暴露于流動的地下水中時，硫酸鹽得以不斷補充，腐蝕的產物也被帶走，材料的損壞程度就會非常嚴重。相反，在滲透性很低的黏土中，當表面淺層混凝土遭硫酸鹽腐蝕后，由于硫酸鹽得不到補充，腐蝕反應就很難進行。

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部，并在一定條件下使得混凝土毛細孔隙水溶液中的硫酸鹽濃度不斷積累，當超過飽和濃度時就會析出鹽結晶而產生很大的壓力，導致混凝土開裂破壞，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值小于對抗?jié)B性較差的混凝土就會造成損害。酸對混凝土的腐蝕作用主要是與硅酸鹽水泥水化產物中的氫氧化鈣起反應，如果混凝土骨料是石灰石或白云石，酸也會與這些骨料起化學反應，反應的產物是水溶性的鈣化物，其可以被水溶液浸出。對于硫酸來說，還會形成硫酸鹽造成硫酸鹽腐蝕。如果酸、鹽溶液能到達鋼筋表面，還會引起鋼筋腐蝕。低水膠比的密實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，長期作用將降低混凝土材料的致密性。

土中的化學腐蝕物質對混凝土的腐蝕作用需要通過溶于土中的孔隙水來實現。密實的弱透水土體提供的孔隙水量少，而且流動困難，靠近混凝土表面的化學腐蝕物質與混凝土發(fā)生化學作用后被消耗，得不到充分的補充，所以腐蝕作用有限。對弱透水土體的定量界定比較困難，一般認為其滲透系數小于5m/s或0．86m/d。

7．2．2當結構所處環(huán)境中含有多種化學腐蝕物質時，一般會加重腐蝕的程度。如Mg2＋和SO同時存在時能引起雙重腐蝕。但兩種以上的化學物質有時也可能產生相互抑制的作用。例如，海水環(huán)境中的氯鹽就可能會減弱硫酸鹽的危害。有資料報道，如無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、土的混凝土構件應特別考慮鹽結晶作用。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生結晶或在外界低溫過程的作用下析出結晶。對于一端置于水、土而另一端露于空氣中的混凝土構件，水、土中的鹽會通過混凝土毛細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生鹽結晶。我國濱海和鹽漬土地區(qū)電桿、墩柱、墻體等混凝土構件在地面以上1m左右高度范圍內常出現這類破壞。對于一側接觸水或土而另一側暴露于空氣中的混凝土構件，情況也與此相似。表注中的干燥度系數定義為：

式中：K——干燥度系數；

∑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產生的酸雨，汽車和機車排放的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被視為酸雨。這些環(huán)境條件對混凝土結構的作用程度可有很大差別，宜根據當地的調查情況確定其等級。含鹽大氣中混凝土構件的環(huán)境作用等級見7．2．5條的規(guī)定。

7．2．5處于含鹽大氣中的混凝土構件，應考慮鹽結晶的破壞作用。大氣中的鹽分會附著在混凝土構件的表面，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部?；炷量紫吨械柠}溶液濃度在干濕循環(huán)的條件下會不斷增高，達到臨界濃度后產生巨大的結晶壓力使混凝土開裂破壞。在常年濕潤(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)，不會發(fā)生鹽結晶。

7．3．1硅酸鹽水泥混凝土抗硫酸鹽以及酸類物質化學腐蝕的能力較差。硅酸鹽水泥水化產物中的Ca(OH)2不論在強度上或化學穩(wěn)定性上都很弱，幾乎所有的化學腐蝕都與Ca(OH)2有關，在壓力水、流動水尤其是軟水的作用下Ca(OH)2還會溶析，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于提高混凝土抵抗化學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物可以改善混凝土的微觀結構，提高混凝土抵抗水、酸和鹽類物質腐蝕的能力，而且還能降低氯離子在混凝土中的擴散系數，提高抵抗堿-骨料反應的能力。所以在化學腐蝕環(huán)境下，不宜單獨使用硅酸鹽水泥作為膠凝材料。通常用標準試驗方法對28d齡期混凝土試件測得的混凝土抗化學腐蝕的耐久性能參數，不能反映這種混凝土的性能在后期的變化。

化學腐蝕環(huán)境中的混凝土結構耐久性設計必須有針對性，對于不同種類的化學腐蝕性物質，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材料因其本身的Al2O3含量有波動，效果差別較大，并非都是摻量越大越好。

因此當單獨摻加粉煤灰等火山灰質摻和料時，應當通過實驗確定其最佳摻量。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，只不過水泥中C3A和C3S的含量不同程度地減少。當環(huán)境中的硫酸鹽含量異常高時，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)護等都有特殊要求，需通過試驗確定后使用。此外，要注意在硫酸鹽腐蝕環(huán)境下的粉煤灰摻和料應使用低鈣粉煤灰。

7．4．3本條給出了在化學腐蝕環(huán)境中使用了有明確保護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預應力混凝土結構由混凝土和預應力體系兩部分組成。有關混凝土材料的耐久性要求，已在本標準第4章到第7章中作出規(guī)定。

預應力混凝土結構中的預應力施加方式有先張法和后張法兩類。后張法還分為有粘結預應力體系、無粘結預應力體系、體外預應力體系等。先張預應力筋的張拉和混凝土的澆筑、養(yǎng)護以及鋼筋與混凝土的粘結錨固多在預制工廠條件下完成。相對來說，質量較易保證。后張法預應力構件的制作則多在施工現場完成，涉及的工序多而復雜，質量控制的難度大。預應力混凝土結構的工程實踐表明，后張預應力體系的耐久性往往成為工程中最為薄弱的環(huán)節(jié)，并對結構安全構成嚴重威脅。

本章專門針對后張法預應力體系的鋼筋與錨固端提出防護措施與工藝、構造要求。

8．1．2對于嚴重環(huán)境作用下的結構，按現有工藝技術生產和施工的預應力體系不論在耐久性質量的保證或在長期使用過程中的安全檢測上均有可能滿足不了結構設計使用年限的要求。從安全角度考慮，可采用可更換的無粘結預應力體系或體外預應力體系，同時也便于檢測維修；或者在設計階段預留預應力孔道以備再次設置預應力筋。

8．2．1表8．2．1列出了目前可能采取的預應力筋防護措施，適用于體內和體外后張預應力體系。為方便起見，表中使用的序列編號代表相應的防護工藝與措施。這里的預應力筋主要指對銹蝕敏感的鋼絞線和鋼絲，不包括熱軋高強粗鋼筋。

涉及體內預應力體系的防護措施有PSPSPS2a，PSPS4和PS5；涉及體外預應力體系的防護措施有PSPSPS2a，PSPS3a。這些防護措施的使用應根據混凝土結構的環(huán)境作用類別和等級確定，具體見8．2．2條。

8．2．2本條給出預應力筋在不同環(huán)境作用等級條件下耐久性綜合防護的最低要求，設計人員可以根據具體的結構環(huán)境、結構重要性和設計使用年限適當提高防護要求。

對于體內預應力筋，基本的防護要求為PS2和PS4；對于體外預應力，基本的防護要求為PS2和PS3。

8．3．1表8．3．1列出了目前可能采取的預應力錨固端防護措施，包括了埋入式錨頭和暴露式錨頭。為方便起見，表中使用的序列編號代表相應的防護工藝與措施。

涉及埋入式錨頭的防護措施有PAPA2,，PA2a，PAPAPA5；涉及暴露式錨頭的防護措施有PAPAPA2a，PAPA3a。這些防護措施的使用應根據混凝土結構的環(huán)境類別和作用等級確定，參見8．3．2條。

8．3．2本條給出預應力錨頭在不同環(huán)境作用等級條件下耐久性綜合防護的最低要求，設計人員可以根據具體的結構環(huán)境、結構重要性和設計使用年限適當提高防護要求。

對于埋入式錨固端，基本的防護要求為PA4；對于暴露式錨固端，基本的防護要求為PA2和PA3。暴露式錨頭的外部防護較為困難，在嚴重環(huán)境作用下易發(fā)生錨頭元件的腐蝕，因此本標準借鑒國外現行技術標準，不建議在非常嚴重和極端嚴重的環(huán)境作用等級下使用暴露式錨頭的構造形式。

8．4．2本條規(guī)定的預應力套管應能承受的工作內壓，參照了歐洲技術認可組織(EuropeanOrganizationforTechnicalApprovals)對后張法預應力體系組件的要求。對高密度聚乙烯和聚丙烯套管的其他技術要求可參見現行行業(yè)標準《預應力混凝土橋梁用塑料波紋管》JT/T529的有關規(guī)定。

8．4．3水泥基漿體的壓漿工藝對管道內預應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中國土木工程學會標準《混凝土結構耐久性設計與施工指南》CCES2004(2005年修訂版)附錄D的相關條文。

8．4．4在氯化物等嚴重環(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。對于橋梁等室外預應力構件，應采取構造措施，防止雨水或滲漏水直接作用或流過錨固封堵端的外表面。

A．0．1本標準的耐久性設計總體方法是定性和經驗設計方法，對于重要的工程在嚴重環(huán)境作用下，輔以耐久性指標的規(guī)定。同時本標準允許并鼓勵在有充分科學研究與工程應用支撐的條件下使用定量方法實現耐久性設計。本附錄給出混凝土結構耐久性定量設計的方法與原則。定量設計方法是本標準經驗設計方法的補充與延伸，其實質是實現耐久性設計的性能化，即將構件在環(huán)境作用下的性能劣化過程、相應的性能極限狀態(tài)以及構件的設計使用年限聯系起來，針對決定性能劣化過程的材料與結構參數進行定量設計。

本標準3．1．1條提出對于氯化物環(huán)境下重要的混凝土結構的耐久性設計應進行定量校核。鑒于定性設計方法和不同環(huán)境下耐久性指標無法對使用年限和使用性能進行精確設計，本附錄建議對于使用年限大于50年的重要混凝土結構，在有充分科學研究和工程應用支撐的前提下，針對性能劣化進行定量設計。建議進行定量設計的情況包括：混凝土結構使用壽命要求遠大于50年、特別重大的工程結構(如核電站等)、極為嚴酷的使用環(huán)境、對于施工質量和結構使用期間的維護有特殊要求、結構中使用新型材料、既有混凝土結構的使用壽命評估、設計方案變更后的同等性能驗證等。

A．0．2本條概括了基于性能的耐久性定量設計的總體方法、要素和原則。首先，耐久性定量設計針對具體的性能劣化規(guī)律，在定量設計中劣化規(guī)律通常使用劣化(數學)模型來表示；其次，定量設計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，定量設計需要明確設計使用年限，即耐久性設計的目標。以上三個方面是耐久性定量設計的基本要素。

耐久性定量設計的基本工具是描述結構與構件性能劣化的模型，該模型應能夠將耐久性設計的三要素聯系起來。一般來講，用于定量設計的模型需要分別表達環(huán)境作用(作用效應)和結構與構件的性能劣化抗力，且明確表達二者的關系。環(huán)境作用和結構與構件的具體暴露環(huán)境以及環(huán)境與構件表面的相互作用有關，結構與構件性能劣化的抗力通常需要表達為構造參數和材料參數的函數；并且這些參數能夠通過可靠的試驗方法確定。耐久性定量設計就是通過設計模型，結合設計使用年限和耐久性極限狀態(tài)來確定這些構造參數和材料參數。

結構和構件的環(huán)境作用及其作用效應涉及環(huán)境溫、濕度等具有統(tǒng)計規(guī)律的參數，結構和構件的具體性能劣化規(guī)律仍存在很大的不確知性。因此，耐久性定量設計結果的可靠性就顯得尤為重要。使用不確定性方法描述設計參數和變量，有助于掌握設計結果的可靠性。耐久性定量設計的總體可靠性體現為對設計使用年限的保證率。

應該明確，目前的科學研究以及工程實踐尚不能為所有的環(huán)境作用引起的結構和構件的性能劣化過程提供定量化的規(guī)律，因此能夠用于耐久性設計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程；其他過程如凍融、硫酸鹽腐蝕和堿骨料反應等主要依靠定性規(guī)定來實現耐久性設計。

A．0．3這三種劣化程度都不會損害到結構的承載能力，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)分別對應不同的劣化過程：極限狀態(tài)(1)和(2)對應鋼筋銹蝕過程的不同階段，極限狀態(tài)(3)對應針對環(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層。一般認為，混凝土保護層完全碳化和鋼筋表面積累的氯離子濃度達到臨界濃度時鋼筋表面脫鈍，鋼筋銹蝕反應開始。這是為解決工程問題而對鋼筋銹蝕反應起點相對保守的簡化表達。對于碳化過程，實際工程觀測發(fā)現，在沒有干濕交替作用的環(huán)境條件下，碳化深度越過鋼筋表面后鋼筋仍然未銹蝕的情況很常見。對于氯離子侵入過程，在空氣(氧氣)缺乏的水下區(qū)，鋼筋銹蝕的陰極反應受到抑制，因此即使氯離子濃度積聚到鋼筋脫鈍的水平，銹蝕過程也相當微弱，這就不易確定鋼筋開始銹蝕的具體時間。

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

A．0．5適量銹蝕到開始出現順筋開裂尚不會損害鋼筋的承載能力，鋼筋銹蝕深度達到0．1mm不至于明顯影響鋼筋混凝土構件的承載力?？梢越普J為，鋼筋銹脹引起構件順筋開裂(裂縫與鋼筋保護層表面垂直)或層裂(裂縫與鋼筋保護層表面平行)時的銹蝕深度約為0．1mm。兩種開裂狀態(tài)均使構件達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)對構件耐久性的保證率低于鋼筋開始發(fā)生銹蝕的極限狀態(tài)，一般適用于可在使用年限內進行經濟、合理維護的結構和構件。該極限狀態(tài)對應的鋼筋銹蝕量以及構件表面狀態(tài)對應結構使用期間內宏觀檢測設備可以檢測到的起銹狀態(tài)。

A．0．6混凝土表面發(fā)生輕微損傷的極限狀態(tài)用于界定直接對混凝土有腐蝕作用的環(huán)境作用。凍融環(huán)境和化學腐蝕環(huán)境中的混凝土構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。對于不可逆的正常使用極限狀態(tài)，可靠指標應大于1．5。歐洲一些工程用可靠度方法進行環(huán)境作用下的混凝土結構耐久性設計時，與正常使用極限狀態(tài)相應的可靠指標一般取1．失效概率不大于5％。

A．0．8本條明確了耐久性定量設計使用的性能劣化模型和設計參數的選取和確定原則。對于性能劣化規(guī)律的模型不僅僅需要試驗室數據的支撐，還需要有長期觀測結果進行驗證；對于環(huán)境作用和作用效應需要參考同類環(huán)境下的長期暴露試驗的數據；對于材料抗力參數，如混凝土材料的CO2擴散系數或者氯離子擴散系數，需要有相應的試驗方法作為設計支撐，同時應注意到使用標準試驗方法(通常短齡期混凝土材料上的加速試驗方法)測量得到的材料抗力參數在結構和構件長期性能演變過程中可能會經歷的變化。

使用性能劣化模型進行耐久性定量設計中，模型的論證與選擇，參數的選取可委托有同類研究經驗和數據積累的專業(yè)機構進行。

A．0．9從長期暴露于現場氯離子環(huán)境的混凝土構件中取樣，實測得到構件截面不同深度上的氯離子濃度分布數據，并按Fick第二擴散定律的誤差函數解析公式(其中假定在這一暴露時間內的擴散系數和表面氯離子濃度均為定值)進行曲線擬合回歸求得的擴散系數和表面氯離子濃度，稱為表觀擴散系數和表觀的表面氯離子濃度。表觀擴散系數的數值隨暴露期限的增長而降低，其衰減規(guī)律與混凝土膠凝材料的成分有關。設計取用的表面氯離子濃度和擴散系數，應以類似工程中實測得到的表觀值為依據，具體可參見中國土木工程學會標準《混凝土結構耐久性設計與施工指南》CCES01。

A．0．10本條明確了耐久性設計結束后，如何在使用階段實現對設計使用年限的保證。施工期間，對使用年限的保證體現在對耐久性設計的材料抗力參數如何通過施工給予保證，即耐久性的施工質量控制。施工期間質量控制的核心是如何確保實際混凝土結構中的抗力參數(如混凝土氯離子擴散系數)等于或大于定量設計中的預定抗力參數。該參數可作為混凝土現場質量控制的重要指標，利用簡便且可靠的現場測試方法，直接或間接地反映現場混凝土的質量。此外，利用無損檢測技術監(jiān)測實際混凝土結構中的抗力參數也是施工中的混凝土質量控制和質量保證關鍵所在。

在結構使用期間，對使用年限的保證體現在通過長期監(jiān)測來掌握結構和構件的真實劣化規(guī)律，通過維護及時糾正設計階段對劣化過程估計的偏差。由于數據積累和知識的局限性，在設計和施工中所確定的環(huán)境作用和結構的劣化抗力仍然存在很大的不確定性。因此，在混凝土結構的長期使用過程中，這些因素必須通過有效的長期監(jiān)測來不斷認知。同時，長期監(jiān)測獲取的信息可以用來指導結構的維護以及耐久性的再設計。

B．1．1根據耐久性的需要，單位體積混凝土的膠凝材料用量不能太少，但過大的用量會加大混凝土的收縮，使混凝土更加容易開裂，因此應控制膠凝材料的最大用量。在強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)以及配制混凝土時摻入的具有膠凝作用的礦物摻和料(粉煤灰、磨細礦渣、硅灰等)。對膠凝材料及其中礦物摻和料用量的具體規(guī)定可參考中國土木工程學會標準《混凝土結構耐久性設計與施工指南》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術語2．1．21及其條文說明。

B．2．1表B．2．1規(guī)定了各類構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定方法可參考現行國家標準《水泥化學分析方法》GB/T1砂和外加劑中的氯離子含量的測試方法見本標準附錄E。

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

重要結構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，混凝土水膠比應低于0．強度等級不宜低于C并適當加大保護層厚度或摻入化學阻銹劑。

B．2．4混凝土的含堿量為等效Na2O當量的含量。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定方法可參考現行國家標準《預防混凝土堿骨料反應技術規(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入，當無檢測條件時，對粉煤灰，可取其總堿量的1/磨細礦渣取1/2。對于使用潛在活性骨料并常年處于潮濕環(huán)境條件的混凝土構件，可參考國內外相關預防堿骨料反應的技術規(guī)程，如國內北京市預防堿骨料反應的地方標準，鐵路、水工等部門的技術文件，以及國外相關標準，如加拿大標準CSAC23．27A等。加拿大標準CSAC23．27A針對不同使用年限構件提出了具體要求，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)境定義為相對濕度低于75％的環(huán)境條件，將潮濕環(huán)境定義為相對濕度不低于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行清洗。我國行業(yè)標準《海砂混凝土應用技術規(guī)范》JGJ22010對混凝土用海砂的質量進行了規(guī)定，其中砂的水溶性氯離子含量限定在0．03％以內。最近的建筑工業(yè)產品行業(yè)標準《建筑及市政工程用凈化海砂》JG/T42016對海砂氯離子含量規(guī)定更加嚴格，將混凝土用海砂的氯離子含量限定在0．003％以內。

C．0．1在環(huán)境作用下，混凝土結構采用防腐蝕附加措施是為了減輕環(huán)境對混凝土構件的作用、減緩混凝土構件的劣化過程，達到延長構件的使用年限的目的。從耐久性設計角度，如果采用的防腐蝕附加措施的保護作用持續(xù)周期較為明確，則可考慮其對構件使用年限的貢獻，即這時混凝土構件和附加防腐蝕措施在環(huán)境作用下共同完成構件的使用年限；如果措施的保護作用及其有效周期無定量研究和數據支撐，則可作為提高原混凝土構件對使用年限保證率的措施。

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

C．0．2環(huán)境作用下混凝土結構的防腐蝕附加措施可以分為針對混凝土的措施和針對鋼筋的措施。表C．0．2中的防腐蝕措施為在工程實踐中使用較為廣泛的技術措施?；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)境中侵蝕性介質進入混凝土內部。一般環(huán)境對混凝土結構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，對凍融破壞具有顯著防護作用。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部，當到達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濟有效的防腐蝕措施之一，如我國華南湛江港海洋環(huán)境暴露實驗站于20世紀80年代開展的環(huán)氧樹脂、丙烯酸、氯化橡膠、聚氨酯等混凝土表面涂層長期暴露試驗，5年～20年暴露試驗結果表明涂層阻止氯離子滲透效果明顯；我國深圳鹽田港集裝箱碼頭二期工程是國內最早使用硅烷浸漬防腐蝕的工程，2012年工程調查和實體構件氯離子滲透檢測情況表明，氯離子很難滲透進混凝土表層3cm以上的深度。

鋼筋的防腐蝕附加措施針對鋼筋的防銹過程，其中環(huán)氧涂層鋼筋在鋼筋表面通過涂刷環(huán)氧有機涂層形成對鋼筋表面的直接防護膜，隔絕鋼筋和混凝土周圍介質，延遲鋼筋銹蝕過程；阻銹劑為化學試劑(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)境中鋼筋銹蝕進程；陰極保護直接對鋼筋進行電化學保護，使鋼筋處于被保護狀態(tài)；外加電流陰極保護即在鋼筋混凝土構件上外加電場，給鋼筋施加陰極電流，一方面使鋼筋的電位負向增高，使其位于鈍化區(qū)內，即使氯離子濃度較高也不會發(fā)生鈍化膜破壞，保證鋼筋本體避免腐蝕；另一方面，鋼筋和輔助陽極之間產生的電場使氯離子向輔助陽極移動，避免向鋼筋積聚而破壞鈍化膜，因此，外加電流陰極保護是氯鹽環(huán)境下最有效可靠的防腐蝕措施。

設計人員可從表C．0．2中選擇針對混凝土和鋼筋的附加保護層措施中的一種或者幾種達到延長構件使用年限的目的。進行選擇時，一方面需要綜合考慮結構設計使用年限、混凝土本身耐久性和防腐蝕措施的設計保護年限；另一方面，如采取兩種或多重措施聯合防腐時，各措施之間必須技術相容。

C．0．3表C．0．3給出了針對混凝土表面的表面涂層、硅烷浸漬和針對鋼筋的環(huán)氧鋼筋和陰極保護(外加電流)防腐蝕附加措施的最低保護年限。這些防腐蝕附加措施的材料品質和技術要求應符合相關標準的規(guī)定。

表面涂層措施能夠隔絕外部侵蝕性介質，尤其是氯離子，向混凝土內部的滲透，同時具備自身向混凝土表層滲透的能力，達到與混凝土表面穩(wěn)固結合的效果。根據暴露環(huán)境和具體組成材料的不同，涂層通常設計為由底層、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要求應符合現行行業(yè)標準《水運工程結構耐久性設計標準》JTS153的規(guī)定。

硅烷浸漬主要用于干燥混凝土表面的防護，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，依靠毛細管滲入混凝土表層，與混凝土發(fā)生化學反應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。對于表面潮濕或水下的混凝土構件，因其混凝土表層的毛細孔多處于充水狀態(tài)，使得硅烷的浸漬滲透效果不理想，因此不宜采用。我國華南湛江工程暴露試驗表明：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效果仍非常有效；我國深圳鹽田港集裝箱碼頭二期工程實體調查也證明：15年硅烷浸漬保護效果仍良好，預期可以保護更長時間。硅烷浸漬材料成分和技術要求應符合現行行業(yè)標準《水運工程結構耐久性設計標準》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)境的混凝土結構。在美國、加拿大、歐洲、中東和我國香港地區(qū)，采用環(huán)氧涂層鋼筋作為防止鋼筋混凝土結構在海水環(huán)境中腐蝕的一種方法，已成功地廣泛應用達30余年。我國上海寶鋼馬跡山礦石碼頭、廣東汕頭LPG碼頭等是我國最早使用環(huán)氧涂層鋼筋的水運工程，至今已有15年以上的應用，其仍具有良好的保護效果。但應注意，使用環(huán)氧涂層鋼筋后混凝土構件的性能受到一定影響，如鋼筋錨固長度加長、構件表面裂縫加大以及構件剛度降低等。環(huán)氧涂層鋼筋制作所采用的材料和加工工藝應符合現行國家標準《鋼筋混凝土用環(huán)氧涂層鋼筋》GB/T25826的有關規(guī)定；環(huán)氧涂層鋼筋的施工操作應符合現行行業(yè)標準《水運工程結構耐久性設計標準》JTS153的規(guī)定。

外加電流陰極保護技術是迄今為止避免鋼筋銹蝕的最有效方法，該方法不僅能長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。該措施可以通過合理選擇長壽命輔助陽極以及營運期的維護，最高能達到50年以上的保護年限，并可阻止氯離子的滲入。該保護措施一次性投資較大，需要外接供電源，系統(tǒng)組成較為復雜、需要長期維護，但同時其對結構的保護最可靠、長效，因此該保護措施一般用于惡劣腐蝕環(huán)境中使用年限長、腐蝕風險高的重大工程重要構件關鍵部位。陰極保護電流密度是該措施設計的首要參數，與被保護結構所處的環(huán)境條件(溫度、濕度、鹽度、供氧量等)、結構物復雜性、混凝土質量及保護層厚度等諸多因素有關；保護電位是判斷陰極保護實施成果與否的主要依據，陰極保護的有效性是使鋼筋電位極化到一定程度，但是保護電位不能過低(負)。保護電位過低(負)會發(fā)生析氫反應，造成鋼筋脆化而引起鋼筋斷裂，即“氫脆”。美國腐蝕工程師協(xié)會標準NACERP022000和歐洲標準EN12696：2000對鋼筋混凝土陰極保護準則都包括對最低保護電位的限制。外加電流陰極保護技術的陰極保護電流密度、最低保護電位以及具體保護設計應符合現行行業(yè)標準《水運工程結構耐久性設計標準》JTS153的規(guī)定。同類標準還包括《大氣環(huán)境混凝土中鋼筋的陰極保護》GB/T28721。

鋼筋的阻銹劑也是防止鋼筋銹蝕的有效技術措施，可用于海水和除冰鹽等氯化物侵蝕環(huán)境中混凝土結構對鋼筋的保護。試驗證明，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，采取阻銹劑可適當提高混凝土的護筋性，但要保證摻阻銹劑長期維持可靠的防腐蝕效果，仍有賴于混凝土保護層本身具有長期的高抗?jié)B性和抗氯離子滲透性。因此，摻阻銹劑的同時還應采用護筋性能好的高性能混凝土。常用鋼筋阻銹劑有無機、有機或復合型阻銹劑等，有些阻銹劑摻入混凝土后，會影響混凝土的工作性或力學性能，因此選擇阻銹劑時應進行必要的試驗論證。摻入的阻銹劑不應降低混凝土的抗氯離子滲透性，對混凝土的初終凝時間、抗壓強度以及坍落度等應無不利影響。從目前工程使用來看，工程數據積累尚未形成對使用阻銹劑措施保護年限的有效支撐，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件對鋼筋銹蝕使用年限的保證率。鋼筋阻銹劑應符合現行行業(yè)標準《水運工程結構耐久性設計標準》JTS153的規(guī)定。

C．0．4混凝土結構的防腐蝕附加措施發(fā)展迅速，新材料和新工藝的發(fā)明都能促進保護措施的發(fā)展。因此本標準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用應經過專門論證，證明其防腐蝕能力以及相應的保護年限。

E．0．1DF值的計算依據是混凝土的快速凍融方法。目前我國已有國家標準和行業(yè)標準制定了混凝土快速凍融的試驗方法，這些方法均在美國ASTMC666快速凍融方法的基礎上改進而成。其中，對溫度控制試件(測溫試件)的處理方法略有不同：《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T5002009的快凍法將測溫試件置于防凍液中，而《水工混凝土試驗規(guī)程》DL/T512017的混凝土抗凍性試驗方法將測溫試件置于與其他試件相同的凍融介質(淡水或海水)中?？紤]到降溫和升溫中凍融介質相變會產生和吸收熱量，這個差別有可能會導致使用防凍液的測溫試件中心溫度與其他測試試件有所不同。目前，測溫試件的不同凍融介質對溫度控制的影響尚有待比較分析。本標準規(guī)定以上兩種凍融試驗方法均可用來確定DF值。