混凝土耐久性指標(biāo)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘要：本文簡要敘述混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性現(xiàn)狀，強(qiáng)調(diào)提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對我國當(dāng)前大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)的重要性。文中著重介紹新近編制的中國土木工程學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南(CCES 012004，2005年修訂版)中有關(guān)耐久性設(shè)計部分的基本考慮以及需要進(jìn)一步完善的內(nèi)容。    1  混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性現(xiàn)狀    混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用已逾百年。早期的混凝土結(jié)構(gòu)數(shù)量很少，鋼筋混凝土材料在一般大氣環(huán)境中的性能劣化過程又很長，所以混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性在很長的時期內(nèi)一直未能得到足夠注

2、意。混凝土結(jié)構(gòu)在橋梁、港工等基礎(chǔ)設(shè)施工程中的大量應(yīng)用是從20世紀(jì)50年代初（二戰(zhàn)以后）起步的，60年代起發(fā)達(dá)國家的交通運(yùn)輸業(yè)高速發(fā)展，開始大范圍地使用除冰鹽來融化冬季道路上的積雪，到70年代初，始料未及的因氯鹽（海水、海洋鹽霧及除冰鹽）引起鋼筋嚴(yán)重銹蝕和混凝土被鋼筋銹蝕而脹裂、剝落的現(xiàn)象大量出現(xiàn)，這才引起西方國家工程界和政府的重視。耐久性問題一旦暴露往往已為時過晚，就得被迫花費(fèi)大量資金不斷進(jìn)行修理、加固直至拆除重建，嚴(yán)重影響工程的正常運(yùn)行，過早終結(jié)工程的使用壽命。以美國的混凝土橋梁為例，雖然耐久性設(shè)計方法和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)自上世紀(jì)60年代以來一再改進(jìn)提高，使得新建橋梁的設(shè)計使用壽命已能達(dá)到設(shè)計所要求的

3、75100年以上，已建橋梁中需限載通行的橋梁比例也因舊橋的不斷拆除有所遞減，但每年用于橋梁維修與更換的費(fèi)用仍在增加。美國每年用于基礎(chǔ)設(shè)施工程修理的費(fèi)用相當(dāng)于這些工程資產(chǎn)總值的10%。    目前我國正在進(jìn)行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)，比發(fā)達(dá)國家晚數(shù)十年，但卻面臨著更為嚴(yán)重的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題。首先，我國設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的耐久性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)從一開始就甚低于西方國家，而且?guī)资陙砘旧蠜]有太大的改變；其次，對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有著重大影響的施工質(zhì)量又最為薄弱。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性主要取決于鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度與混凝土的密實性，后者常通過混凝土最低強(qiáng)度等級和混凝土最大水膠比加以

4、體現(xiàn)。以一般露天環(huán)境中受雨淋的混凝土構(gòu)件為例，我國的國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范一直規(guī)定主筋保護(hù)層的最小厚度為板15mm，梁柱25mm（2003年施行的新規(guī)范才提高到板20mm和梁柱30mm，在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL/T191-96水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中分別為25mm和35mm）。對于這種環(huán)境，美國規(guī)范則一直要求最外側(cè)鋼筋的保護(hù)層厚度對梁、板、柱均為38mm（當(dāng)鋼筋直徑大于16mm時為50mm），由于最外側(cè)的鋼筋通常是箍筋或分布筋，所以主筋的保護(hù)層厚度一般不會小于50mm。保護(hù)層厚度大一倍，鋼筋開始發(fā)生碳化銹蝕的使用年限約可增長3.2倍。因此在混凝土密實性相同的前提下，按我國規(guī)范設(shè)計的構(gòu)件鋼筋開始發(fā)生銹

5、蝕的年限，大概僅及發(fā)達(dá)國家的1/31/4。至于配筋混凝土的最低強(qiáng)度等級，我國規(guī)范至今仍為C15，而歐美等發(fā)達(dá)國家至少已提高到C25或C30，日本的新規(guī)范更要求百年設(shè)計壽命建筑物的混凝土最低強(qiáng)度等級為C45。碳化引起鋼筋嚴(yán)重銹蝕的現(xiàn)象本來不難避免，但在我國卻已是十分普遍。    相對于碳化銹蝕而言，氯鹽引起的鋼筋銹蝕要嚴(yán)重得多并較難應(yīng)對。隨著這個問題的不斷暴露，北美國家的設(shè)計規(guī)范從60年代開始一再提高氯鹽環(huán)境下的混凝土保護(hù)層厚度和強(qiáng)度等級，海洋浪濺區(qū)或直接受除冰鹽作用的構(gòu)件保護(hù)層厚度提高到6070mm，要求混凝土水膠比不大于0.4，強(qiáng)度至少C40或C50，同時還要求

6、采用環(huán)氧涂層鋼筋，而我國規(guī)范除80年代后的港工規(guī)范外，則根本無視發(fā)達(dá)國家的教訓(xùn)，有的海灣橋梁設(shè)計的浪濺區(qū)保護(hù)層厚度只有30mm，鹽土地區(qū)橋梁的保護(hù)層僅25mm，同時混凝土強(qiáng)度等級有低到C30甚至C25。這些工程建成后大概十年左右就得大修，甚至拆除。    在我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范固守耐久性上低標(biāo)準(zhǔn)的幾十年內(nèi)，外界的條件卻發(fā)生巨大變化，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性造成更為不利的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：    工程施工速度的不斷加快。一再加速的施工進(jìn)度使得澆筑后的混凝土普遍得不到充足時間的養(yǎng)護(hù)。我國工程建設(shè)的一個突出問題就是一旦決定建設(shè)就突

7、擊施工，不惜以犧牲工程質(zhì)量為代價。這種施工方式的最大受害者是結(jié)構(gòu)的耐久性，因為養(yǎng)護(hù)不足直接損傷了表層混凝土的密實性與強(qiáng)度，而防止鋼筋發(fā)生銹蝕和外界有害物質(zhì)侵入混凝土內(nèi)部所依靠的就是表層混凝土的密實性；表層混凝土抵抗外界有害物質(zhì)侵入的能力（抗侵入性或抗?jié)B性）可因養(yǎng)護(hù)不良而成倍降低。國外的研究資料表明，7天養(yǎng)護(hù)的表層混凝土抗二氧化碳擴(kuò)散到混凝土內(nèi)部的能力，可以是3天養(yǎng)護(hù)的2倍和1天養(yǎng)護(hù)的4倍，如果7天養(yǎng)護(hù)的混凝土可以保護(hù)鋼筋不發(fā)生銹蝕的年限為100年，則3天和1天養(yǎng)護(hù)時的相應(yīng)年限將縮短到50年和25年。突擊施工還使鋼筋的定位質(zhì)量（保護(hù)層的厚度）和各種連接縫的質(zhì)量得不到可靠保證，同樣會給耐久性造成致

8、命損害。    水泥性能的改變?，F(xiàn)代硅酸鹽水泥的礦物成分和細(xì)度與早期水泥相比發(fā)生了很大變化，水泥的強(qiáng)度成倍增長。用今天的硅酸鹽水泥配制C20那樣的低強(qiáng)度混凝土，由于水泥強(qiáng)度提高，往往只能采用較高的水灰比，使得混凝土密實性下降，其耐久性根本不能與以往同樣強(qiáng)度等級的C20混凝土相提并論。所以，這類低強(qiáng)混凝土不能再用于配筋結(jié)構(gòu)中。水泥工業(yè)簡單地通過磨細(xì)和增加早強(qiáng)礦物成分追求高強(qiáng)的結(jié)果，使早強(qiáng)水泥充斥當(dāng)前市場，可是耐久混凝土一般不宜采用早強(qiáng)水泥，因為這種水泥的水化產(chǎn)物微結(jié)構(gòu)與后期強(qiáng)度發(fā)展不良，耐久性下降。    結(jié)構(gòu)使用環(huán)境的不斷惡化。隨著經(jīng)

9、濟(jì)發(fā)展，我國已有1/3的國土受到酸雨侵蝕；交通運(yùn)輸?shù)母咚僭鲩L導(dǎo)致除冰鹽在降雪地區(qū)的大量使用；以及近年來混凝土工程以更大的規(guī)模延伸到環(huán)境條件更加惡劣的近海和海洋地區(qū)、濱海與內(nèi)陸的鹽堿地區(qū)以及高原冰凍地區(qū)。    混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題還因我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范在安全設(shè)置水準(zhǔn)上的低標(biāo)準(zhǔn)而加劇。與國外的設(shè)計規(guī)范相比，設(shè)計荷載的標(biāo)準(zhǔn)值以及荷載與材料設(shè)計強(qiáng)度的分項(安全)系數(shù)均低不少，因此結(jié)構(gòu)在正常使用階段受到的工作應(yīng)力往往偏高，尤其是自重等永久荷載占全部荷載中較大份額的結(jié)構(gòu)物如大跨橋梁，長期承受過高的持久應(yīng)力，就有可能引發(fā)過大的徐變與開裂，并加快環(huán)境作用下的材料劣化進(jìn)程。&#

10、160;   上面提到的混凝土結(jié)構(gòu)在耐久性上的種種不足，必將給我國經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失，并對生產(chǎn)、生活造成長期困擾。我國近年為建設(shè)現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施而新建的工程，在耐久性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)上依然和過去一樣低下，即使在新建的大型工程中也存在類似問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計中層出不窮的缺陷，主要根子在于設(shè)計規(guī)范的低標(biāo)準(zhǔn)要求與規(guī)范管理體制上的缺陷，以及人們對規(guī)范地位和作用存在認(rèn)識上的誤區(qū)。提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性更是我國工程建設(shè)走向可持續(xù)發(fā)展的必需，因為混凝土的用量過于巨大，現(xiàn)在燒制水泥的優(yōu)質(zhì)礦料已感短缺，不少地方的砂、石供應(yīng)也日益緊張，為了保護(hù)國土資源環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的需要，我們也必須提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，并

11、尋求相應(yīng)的對策。    2  混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南簡介    鑒于結(jié)構(gòu)安全性與耐久性對我國當(dāng)前工程建設(shè)的重要意義，中國工程院土木水利與建筑工程學(xué)部于2000年設(shè)立了一個咨詢研究課題，就結(jié)構(gòu)安全性與耐久性現(xiàn)狀和亟待解決的問題進(jìn)行研討，為政府部門提供技術(shù)政策建議。考慮到混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題最為突出，而現(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)范又不能很好滿足這方面的要求，所以課題組聯(lián)系國內(nèi)專家，組織編寫了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南，并作為中國土木工程學(xué)會的第一本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（CCES012004）供工程技術(shù)人員參考。下面簡單介紹指

12、南2005年修訂版中有關(guān)耐久性設(shè)計的部分內(nèi)容。    2.1 混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計方法    結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的作用通常有三種：一般作用，包括永久荷載、可變荷載等荷載作用與強(qiáng)制變形的作用；偶然作用，如地震、爆炸的作用；環(huán)境作用，所考慮的作用因素包括：溫度，濕度（水分）及其變化，空氣中的氧氣、二氧化碳和鹽霧、二氧化硫等空氣污染物，以及土體與水體中的氯鹽、硫酸鹽、碳酸等腐蝕性物質(zhì)。混凝土結(jié)構(gòu)在一般作用下的耐久性問題如低周反復(fù)荷載下的材料強(qiáng)度疲勞已在結(jié)構(gòu)的常規(guī)強(qiáng)度設(shè)計中考慮，這里所說的耐久性設(shè)計則是環(huán)境作用下引起材料性能劣化的設(shè)計，也可理

13、解為除了力學(xué)作用以外的其他物理或化學(xué)作用下的結(jié)構(gòu)設(shè)計。    環(huán)境作用下的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的設(shè)計使用年限、耐久性極限狀態(tài)和具體的環(huán)境作用進(jìn)行設(shè)計。同一結(jié)構(gòu)中的不同構(gòu)件或同一構(gòu)件中的不同部位由于受到的局部環(huán)境條件有異，應(yīng)予分別考慮。    混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計應(yīng)包含以下各個環(huán)節(jié)：    概念設(shè)計 結(jié)構(gòu)的選型、布置和構(gòu)造應(yīng)有利于減輕環(huán)境作用；    混凝土材料和鋼筋材料的選用 提出材料的耐久性質(zhì)量要求；    確定鋼筋的混凝土保護(hù)層

14、厚度；    防排水措施 盡可能避免水在混凝土表面的間斷作用；    混凝土的裂縫控制；    環(huán)境嚴(yán)重作用下可能需要采取的多重防護(hù)措施與防腐蝕附加措施；    為保證結(jié)構(gòu)耐久性質(zhì)量的施工要求與質(zhì)量控制要求；    結(jié)構(gòu)使用階段的維護(hù)與檢測要求。    在耐久性設(shè)計中如何表達(dá)環(huán)境作用的量值以及如何確定混凝土材料的耐久性質(zhì)量和保護(hù)層厚度上，有兩種不同的做法。一種是傳統(tǒng)的經(jīng)驗方法，即將環(huán)境作用定性地劃分成不同的類別或等級

15、，根據(jù)不同的類別和等級，在工程經(jīng)驗類比的基礎(chǔ)上，由設(shè)計規(guī)范直接給出混凝土材料的耐久性質(zhì)量要求和鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，其中對耐久性極限狀態(tài)與相應(yīng)可靠指標(biāo)或安全裕度的考慮已隱含在給定的結(jié)果中。另一種是基于材料劣化模型的計算方法，根據(jù)環(huán)境作用的具體量值（如海洋環(huán)境中混凝土接觸外部環(huán)境處的表面氯離子濃度的表觀值，環(huán)境作用期限）和構(gòu)件與材料的耐久性參數(shù)（如鋼筋的保護(hù)層厚度，使鋼筋脫鈍的氯離子臨界濃度，氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)），按照材料的劣化模型，列出構(gòu)件的耐久性抗力（如鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度）與環(huán)境作用效應(yīng)（如達(dá)到設(shè)計使用年限時入侵混凝土內(nèi)氯離子濃度積累到臨界濃度處的深度）的耐久性極限狀態(tài)關(guān)系式，

16、計算確定混凝土保護(hù)層厚度，在計算式中應(yīng)考慮所需的可靠指標(biāo)或安全裕度。由于環(huán)境作用和材料的劣化機(jī)理十分復(fù)雜，許多方面還認(rèn)識不清，且存在很大的不確定性與不可知性，所以混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計尚難做到象結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計那樣可以普遍進(jìn)行量化計算的程度。指南中采用的設(shè)計方法仍是傳統(tǒng)的經(jīng)驗方法，便于工程技術(shù)人員掌握和使用，但對環(huán)境作用的分類和作用等級作了細(xì)化，并對不同設(shè)計使用年限的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件規(guī)定了相應(yīng)的要求；對于氯鹽環(huán)境作用下的重要結(jié)構(gòu)物，同時要求進(jìn)行基于材料劣化模型的使用年限驗算作為輔助性的校核。指南中規(guī)定的混凝土耐久性質(zhì)量、保護(hù)層厚度、構(gòu)造措施以及施工質(zhì)量要求，盡可能吸收近年來國內(nèi)外的研究成果，比照了國際上

17、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，參考了國外大型工程抗氯鹽侵蝕的工程實踐。但這一文件仍有不少欠缺，特別是缺少我國各地環(huán)境作用因素的實測數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)的支持，有待今后不斷修訂完善。    2.2 環(huán)境作用    在以往的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，通常的做法都是將環(huán)境作用劃分為若干等級，但過于簡略，較難細(xì)致考慮不同環(huán)境類別在不同環(huán)境條件下的需要。例如英國的規(guī)范過去將環(huán)境作用分5個等級；1990年歐洲混凝土結(jié)構(gòu)模式規(guī)范中的環(huán)境作用等級分為1、2a、2b、3、4a、4b、和5a、5b、5c幾種，我國新的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50012 2002中的環(huán)境

18、等級與1990 的歐洲模式規(guī)范一致，只是未能列入其中的4（海水環(huán)境）和5（化學(xué)腐蝕環(huán)境）；我國新的公路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范JTJ D602004則將環(huán)境作用分為4個級別。為了改變這一缺陷，新的歐洲混凝土規(guī)范EN2061：2000和歐洲混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范prEN19921將環(huán)境作用按其對混凝土和鋼筋的腐蝕機(jī)理分為5類，并對每類環(huán)境又按不同環(huán)境條件和作用的嚴(yán)重程度分成34種，總共多達(dá)18種類別，現(xiàn)在歐盟各國的規(guī)范都大體按照這種框架細(xì)分了環(huán)境作用；新的2004年加拿大規(guī)范也將環(huán)境作用劃分成15種類別。    指南主要參考?xì)W洲混凝土規(guī)范的做法，將環(huán)境作用分為5類（表1）

19、，又按以往的辦法，將作用的嚴(yán)重程度劃分成6級，從A到F的嚴(yán)重性遞增。表2是一般環(huán)境、凍融環(huán)境和近?；蚝Ｑ蟓h(huán)境下的作用等級和應(yīng)用示例。每一結(jié)構(gòu)構(gòu)件除受到碳化引起鋼筋銹蝕的一般環(huán)境作用（類）外，還可能受到其他環(huán)境的作用。當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到兩類或兩類以上的環(huán)境類別作用時，應(yīng)同時滿足這些環(huán)境類別各自單獨(dú)作用下的耐久性要求。    2.3  設(shè)計使用年限與耐久性極限狀態(tài)    在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，很長時期內(nèi)都沒有結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限的明確要求，規(guī)范中只有設(shè)計基準(zhǔn)期的提法，但設(shè)計基準(zhǔn)期只是用來確定可變荷載的出現(xiàn)頻率與其作用值以及材料強(qiáng)度參數(shù)

20、的取值，而不是考慮環(huán)境作用下與材料劣化相聯(lián)系的耐久性要求，所以設(shè)計使用年限與設(shè)計基準(zhǔn)期是兩種不同的概念，設(shè)計使用年限必須具有一定的保證率或安全裕度，而基準(zhǔn)期則不是。    我國最近修訂的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)明確規(guī)定將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限分成4類。這一規(guī)定與歐洲規(guī)范完全相同，但后者還規(guī)定了橋梁等土木工程結(jié)構(gòu)物的設(shè)計使用年限為100年。日本建筑學(xué)會規(guī)范1997年修訂后明確提出了建筑物的設(shè)計使用年限分為三個等級：長期等級，規(guī)定不需大修年限約100年；標(biāo)準(zhǔn)等級，指多數(shù)建筑物如公寓、辦公樓等，規(guī)定不需大修年限約65年，使用年限100年；一般等級的低層私人獨(dú)立住宅，規(guī)定不需

21、大修的年限約30年，使用年限65年。英國建筑物的設(shè)計使用年限標(biāo)準(zhǔn)分為5類，并可按用戶要求確定專門的期限，并不像我國規(guī)定得那么強(qiáng)制和固定。國內(nèi)最近編制的鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定，明確規(guī)定鐵路橋梁的設(shè)計使用年限為100年；報批中的公路混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范規(guī)定大型橋涵的設(shè)計使用年限也為100年；新的公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTJ D602004規(guī)定公路橋涵的設(shè)計基準(zhǔn)期是100年，但未明確設(shè)計使用年限。指南建議大型建筑物和高速與一級公路上的橋梁一般不低于100年，城市高層建筑不低于75年，普通建筑物表1 環(huán)境類別類別名稱對材料的腐蝕一般環(huán)境碳化引起鋼筋銹蝕凍融環(huán)境反復(fù)凍融引起混凝土凍蝕近?；蚝?/p>

22、洋環(huán)境氯鹽引起鋼筋銹蝕除冰鹽等其他氯化物環(huán)境氯鹽引起鋼筋銹蝕 1 2 3其他化學(xué)物質(zhì)腐蝕環(huán)境土中和水中的化學(xué)腐蝕環(huán)境大氣污染環(huán)境鹽結(jié)晶環(huán)境硫酸鹽、酸等對混凝土的化學(xué)腐蝕、二氧化硫（酸雨）等的化學(xué)腐蝕鹽類化學(xué)物質(zhì)結(jié)晶的物理腐蝕表2 環(huán)境作用等級環(huán)境類別環(huán)境條件1作用等級示例 一般環(huán)境（無凍融，鹽、酸等作用）室內(nèi)干燥環(huán)境-A長期干燥、低濕度環(huán)境2中的室內(nèi)構(gòu)件非干濕交替的室內(nèi)潮濕環(huán)境；非干濕交替的露天環(huán)境；長期濕潤環(huán)境-B中、高濕度環(huán)境2中的室內(nèi)構(gòu)件；不受雨淋或與水接觸的露天構(gòu)件；長期與水或濕潤土體接觸的水中或土中構(gòu)件干濕交替環(huán)境1南方炎熱潮濕的露天環(huán)境-C表面易結(jié)露的構(gòu)件；表面頻繁淋雨或頻繁與水接

23、觸的室外構(gòu)件；處于水位變動區(qū)的大氣中構(gòu)件 凍融環(huán)境微凍地區(qū)4混凝土高度飽水5無氯鹽3-C微凍地區(qū)水位變動區(qū)的構(gòu)件，頻繁受雨淋的構(gòu)件水平表面有氯鹽3-D嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)4混凝土中度飽水5無氯鹽3-C嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)受雨淋構(gòu)件的豎向表面有氯鹽3-D嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)4混凝土高度飽水5無氯鹽3-D水位變動區(qū)的構(gòu)件，頻繁受雨淋的構(gòu)件水平表面有氯鹽3-E 近?；蚝Ｑ蟓h(huán)境6 水下區(qū)-D7長期浸沒于海水中的柱墩大氣區(qū)輕度鹽霧區(qū)離平均水位15m以上的海上大氣區(qū)，離漲潮岸線100m外至300m內(nèi)的陸上室外環(huán)境-D靠海的陸上室外構(gòu)件海上結(jié)構(gòu)的上部構(gòu)件重度鹽霧區(qū)離平均水位上方15m以內(nèi)的海上大氣區(qū)，離漲潮岸線100m內(nèi)的陸

24、上室外環(huán)境-E靠海的陸上室外構(gòu)件海上結(jié)構(gòu)的上部構(gòu)件潮汐區(qū)和浪濺區(qū)，非炎熱地區(qū)-E海上結(jié)構(gòu)潮汐區(qū)和浪濺區(qū)，南方炎熱潮濕地區(qū)-F海上結(jié)構(gòu)土中區(qū)非干濕交替-D7樁干濕交替-E地下結(jié)構(gòu)中外側(cè)接觸地下水而內(nèi)側(cè)接觸空氣的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)     注 ：1、表中的環(huán)境條件系指與混凝土表面接觸的局部環(huán)境；對鋼筋則為混凝土保護(hù)層的表面環(huán)境，但如構(gòu)件的一側(cè)表面接觸空氣而對側(cè)表面接觸水體或濕潤土體，則空氣一側(cè)的鋼筋需按干濕交替環(huán)境考慮。    2、長期干燥的低濕度室內(nèi)環(huán)境指室內(nèi)相對濕度RH長期低于60，中、高濕度環(huán)境指相對濕度的年平均值大于60。&

25、#160;   3、氯鹽指海水中氯鹽或除冰鹽。    4、凍融環(huán)境按當(dāng)?shù)刈罾湓缕骄鶜鉁貏澐譃閲?yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)和微凍地區(qū)，其最冷月的平均氣溫t分別為 t -8oC, -8 oC  < t <-3 oC 和 -3 oC t2.5 oC 。但在海洋環(huán)境，海水的冰凍應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H調(diào)查確定。    5、高度飽水指冰凍前長期或頻繁接觸水或濕潤土體，混凝土體內(nèi)高度水飽和；中度飽和指冰凍前偶受雨水或潮濕，混凝土體內(nèi)飽水程度不高。    6、近?；蚝Ｑ蟓h(huán)境中的水下區(qū)、潮汐區(qū)、浪

26、濺區(qū)和大氣區(qū)的劃分，可參考海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范（JTJ2752000）的規(guī)定。近?；蚝Ｑ蟓h(huán)境的土中區(qū)，指海底以下或近海的陸區(qū)地下，其地下水中的鹽類成分與海水相近。    7、周邊永久浸沒于海水或地下海水中的構(gòu)件，其環(huán)境作用等級可按-C考慮，但流動水流的情況除外。    不低于50年。我國各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展很不平衡，各種工程的功能要求也有很大差異，似不宜強(qiáng)制規(guī)定統(tǒng)一的使用年限。著眼于經(jīng)濟(jì)和節(jié)約資源的需要，以及工程的拆除重建對擁擠城市和交通帶來的嚴(yán)重干擾，土建工程的設(shè)計使用年限應(yīng)盡可能提高，設(shè)計確定的混凝土結(jié)構(gòu)使用年限應(yīng)該是經(jīng)濟(jì)合理的使

27、用年限。    與設(shè)計使用年限終結(jié)相應(yīng)的耐久性極限狀態(tài)，應(yīng)屬于正常使用下適用性極限狀態(tài)的范疇。結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計要求結(jié)構(gòu)在長期的使用年限內(nèi)必須具有最低要求的安全度（可靠指標(biāo)或安全系數(shù)），如果結(jié)構(gòu)的承載力是按照規(guī)范的最低要求設(shè)計，則使用期內(nèi)因環(huán)境作用導(dǎo)致的材料劣化或損傷就不能影響到結(jié)構(gòu)原有的承載能力。也就是說，材料的劣化必須控制在不損害原有承載力的程度內(nèi)，除非事先在設(shè)計中額外增加了所需的承載力。以鋼筋銹蝕導(dǎo)致的耐久性極限狀態(tài)為例，可以將鋼筋開始發(fā)生銹蝕的時間t1（相當(dāng)于鋼筋表面脫鈍，即混凝土碳化到鋼筋表面，或氯離子侵入并在鋼筋表面處的濃度積累到臨界值的時間，），或鋼筋

28、持續(xù)銹蝕到混凝土保護(hù)層出現(xiàn)順筋脹裂的時間t2，或保護(hù)層的順筋裂縫寬度達(dá)到了某一規(guī)定限值（如0.1mm）的時間t3，作為耐久性設(shè)計的極限狀態(tài)，進(jìn)一步的劣化就會損害結(jié)構(gòu)的承載力而不被允許。選擇哪種劣化程度作為耐久性極限狀態(tài)，取決于適用性、可修復(fù)性以及失效后果嚴(yán)重性的考慮，對于不同的工程和不同的環(huán)境條件可以區(qū)別對待。在指南中，對于普通鋼筋的碳化銹蝕，以鋼筋出現(xiàn)銹蝕并持續(xù)發(fā)展到混凝土開始順筋開裂作為使用年限終結(jié)時的極限狀態(tài)，這時的構(gòu)件承載力尚不至于受到削弱；對于氯鹽侵蝕環(huán)境中的大氣區(qū)或浪濺區(qū)構(gòu)件，鋼筋銹蝕后的發(fā)展速度很快，則取t1作為耐久性設(shè)計極限狀態(tài)；預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋對銹蝕敏感，也以t1作為耐久性設(shè)計

29、極限狀態(tài)。對于混凝土，則在環(huán)境作用下只允許有非常輕微的損傷，不允許明顯損害到對鋼筋的保護(hù)和構(gòu)件的承載力，除非在設(shè)計中額外加大保護(hù)層厚度。結(jié)構(gòu)的可修復(fù)性是結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件受到損傷后能夠經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行修復(fù)的能力，材料的劣化程度越深，修復(fù)的費(fèi)用和難度就越大，因此劣化程度應(yīng)設(shè)定在較輕的范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)下的可靠指標(biāo)或安全裕度的要求。材料的劣化在環(huán)境作用去除后是不可逆轉(zhuǎn)的，在正常使用極限狀態(tài)的可靠度設(shè)計方法中要求可靠指標(biāo)約為1.5，相應(yīng)的保證率約9095，或失效概率510。根據(jù)國外的研究，如果用“壽命安全系數(shù)”的概念，由于影響耐久性的參數(shù)離散性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于安全性，雖然材料劣化的極

30、限狀態(tài)只是影響到結(jié)構(gòu)正常使用的適用性或可修復(fù)性，與上述失效概率相應(yīng)的壽命安全系數(shù)約在1.82.0左右。這就是說，對于設(shè)計使用年限為50年的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，到了50年后，出現(xiàn)鋼筋輕微銹蝕或混凝土輕微開裂的概率應(yīng)在510左右，或者從群體的平均概念上說，出現(xiàn)了一些開裂現(xiàn)象的適用性失效時，平均的年限應(yīng)在90100年左右，但這些都不影響到結(jié)構(gòu)的安全性；至于說要影響到安全，那就要長得更多的年限了。設(shè)計使用年限的保證率或安全裕度，與極限狀態(tài)后果的嚴(yán)重程度及工程的重要性有關(guān)。對于嚴(yán)重環(huán)境作用下的結(jié)構(gòu)物，個別部件的使用年限可能達(dá)不到結(jié)構(gòu)整體設(shè)計使用年限的要求，需在使用過程中加以更換或大修，應(yīng)該在設(shè)計文件中注明

31、，如橋梁設(shè)計使用年限通常需100年，而其中拉索的設(shè)計使用年限可能只有2530年。    2.4  混凝土的耐久性質(zhì)量要求    混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性在很大程度上取決于原材料的選用與混凝土材料的密實性，所以不同環(huán)境作用類別和等級下的混凝土耐久性質(zhì)量要求，可以在設(shè)計中用混凝土最低強(qiáng)度等級、混凝土最大水膠比和限定范圍的混凝土原材料（品種、性能與用量）這三個指標(biāo)綜合加以體現(xiàn)。限定范圍的混凝土原材料主要指膠凝材料品種和最大、最小用量的限制，粗骨料的最大粒徑與特殊性能要求，混凝土原材料引入的氯離子量與含堿量限制等。同樣強(qiáng)度等級但原材料不同

32、的混凝土，抵抗各類環(huán)境作用的性能并不一樣，所以對原材料必須有所選擇和限制；當(dāng)原材料相同時，混凝土的強(qiáng)度則與混凝土的水膠比和密實性有很好的相關(guān)性。對于凍融環(huán)境，在設(shè)計中還需提出是否需要引氣以及規(guī)定混凝土抗凍耐久性指數(shù)（DF值）和含氣量、氣泡間隔系數(shù)等耐久性參數(shù)指標(biāo)；對于氯鹽環(huán)境，可進(jìn)一步提出氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)等指標(biāo)。對于硫酸鹽化學(xué)腐蝕環(huán)境，尚需規(guī)定膠凝材料中鋁酸三鈣和氧化鈣量的限制。表3為配筋混凝土構(gòu)件的混凝土最低強(qiáng)度等級和最大水膠比要求。表4為指膠凝材料品種和礦料用量的限定范圍。表3 混凝土最低強(qiáng)度等級和最大水膠比設(shè)計使用年限環(huán)境 作用等級100年50年30年AC30， 0.55 C2

33、5， 0.60 C25， 0.65BC35， 0.50 C30， 0.55 C30， 0.60CC40， 0.45 C35， 0.50 C35， 0.50DC45， 0.40 C40， 0.451 C40， 0.45EC50， 0.36 C45， 0.40 C45， 0.40FC55， 0.33 C50， 0.36 C50， 0.36    注：1、對于氯鹽環(huán)境，這一混凝土最大水膠比0.45宜降為0.40。    2、引氣混凝土的最低強(qiáng)度等級與最大水膠比可按降低一個環(huán)境作用等級采用。     指南中用水膠

34、比取代水灰比作為控制混凝土耐久性質(zhì)量的一個主要指標(biāo)。在以往按強(qiáng)度設(shè)計的混凝土配合比設(shè)計方法中，首先是按混凝土強(qiáng)度等級計算水灰比，而現(xiàn)在按耐久性要求的設(shè)計方法中，首先要根據(jù)環(huán)境作用等級選擇水膠比。對于嚴(yán)重環(huán)境作用下的構(gòu)件和一般環(huán)境下的受彎構(gòu)件，為了滿足表3中的要求，這時的構(gòu)件混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級一般由耐久性決定而不是取決于構(gòu)件承載力的需要。    有關(guān)水灰比和水膠比的定義，在不同的規(guī)范和文獻(xiàn)中多有不同并引起混淆。我國現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中用的是水灰比w/c（water to cement ratio），從字面上看應(yīng)該是混凝土拌合水與水泥的重量比，后者應(yīng)該包括硅酸鹽水

35、泥和粉煤灰水泥、礦渣水泥等混合水泥，但并沒有明確配制混凝土?xí)r加入的礦物摻和料是否算水泥。既然生產(chǎn)混合水泥時加入的粉煤灰和礦渣等礦物混合材料已作為水泥的一個部分，則配制混凝土?xí)r外加的礦物摻和料也理應(yīng)算作水泥。     表4 不同環(huán)境作用下混凝土膠凝材料品種與礦物摻和料用量的限定范圍環(huán)境分類環(huán)境作用等級（環(huán)境條件）水泥1適用品種礦物摻和料2的限定范圍（占膠凝材料總量的比值 ）備 注I-A（室內(nèi)干燥）PO，PI，PII，SP，F(xiàn)P，CPW/B0.45時，f/0.3 + s/0.51W/B0.55時，f/0.2 + s/0.31對于保護(hù)層最小厚度20mm或W/B

36、>0.55的構(gòu)件混凝土，不宜采用SP，F(xiàn)P，CP水泥I-B（長期濕潤或水中）PO，PI，PII，SP，F(xiàn)P，CPf/0.5 + s/0.71I-B（非干濕交替的室內(nèi)潮濕環(huán)境和露天環(huán)境）PO，PI，PII，SP，F(xiàn)P，CP W/B0.4時，f/0.3 + s/0.51W/B0.5時，f/0.2 + s/0.31W/B0.55時，f/0.15 +s/0.251保護(hù)層最小厚度25mm或W/B>0.5的構(gòu)件混凝土不建議采用SP，F(xiàn)P，CP水泥I-C（干濕交替）PO，PI，PIIIIII-C，II-D（一般凍融，無鹽）PO，PI，PIIf/0.3 + s/0.41一般凍融下如不引氣，礦物摻和

37、料量不超過20II-D，II-E （鹽凍）PO，PI，PIIIIIIII-D，II-E，III-F PO，PI，PII用量不小于4：f/0.25 + s/0.41 用量不大于：f/0.5 + s /0.8 1當(dāng)0.5W/B>0.4時，需同時滿足類環(huán)境下的要求；如同時處于凍融環(huán)境，摻和料用量的上限尚應(yīng)滿足II類環(huán)境要求IVIV-C，IV-D，IV-EPO，PI，PIIV1V1-C，V1-D，V1-EPI，PII，PO，SR，HSR當(dāng)0.5W/B>0.4時，礦物摻和料用量的上限需同時滿足類環(huán)境下的要求；如同時處于凍融環(huán)境，摻和料用量的上限尚應(yīng)滿足II類環(huán)境要求；V2V2-C，V2-D，

38、V2-EPI，PII，PO 作用等級D、E時，摻和料的用量同限制III類環(huán)境V3V3-E，V3-FPI，PII，PO，SR，HSR見4.0.15條    注：1、表中水泥符號：PI硅酸鹽水泥，PII摻混合材料料5%的硅酸鹽水泥，PO摻混合材料料615%的普通硅酸鹽水泥，SP礦渣硅酸鹽水泥，F(xiàn)P粉煤灰硅酸鹽水泥，PP火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，CP復(fù)合硅酸鹽水泥，SR抗硫酸鹽硅酸鹽水泥，HSR高抗硫酸鹽水泥。    2、礦物摻和料指配制混凝土?xí)r外加的活性礦物摻和料與水泥生產(chǎn)時加入的粉煤灰、礦渣、火山灰等活性混合材料料的總量。符號：S礦渣，F(xiàn)粉煤

39、灰或火山灰，SF硅灰，均用重量表示，表中公式內(nèi)的s和f分別表示礦渣S和粉煤灰（或火山灰）F占（SF）總量的比值。    計算水膠比W/B的膠凝材料總量為： B CSFSF，其中C對PI 和PII水泥按全量取用，對PO水泥按全量扣除混合材料后取用，其中的活性混合材料則列入礦渣、粉煤灰和火山灰中（如生產(chǎn)廠家不能提供數(shù)據(jù)，則取C為85水泥重，活性混合材料按10水泥重的F計算）。對其他混合水泥，計算方法同PO水泥（如生產(chǎn)廠家不能提供數(shù)據(jù)，則不宜采用）。    3、表中未列入的其他符合國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的水泥（如硫鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥，適用

40、于非高溫地區(qū)）也可考慮使用。其他的活性礦物摻和料（如燒高嶺土粉、磷渣粉、沸石巖粉等）如經(jīng)類比試驗，能證明滿足所要求的混凝土強(qiáng)度與耐久性，并經(jīng)工程試點和鑒定的也可作為限定范圍內(nèi)的膠凝材料用來確定表3中的水膠比和最小膠凝材料用量。    4、氯鹽環(huán)境下如不能滿足礦物摻和料的最低用量要求，就有需要降低表3中的最大水膠比或增加表混凝土保護(hù)層最小厚度。5、V1化學(xué)腐蝕環(huán)境對礦物摻和料的用量要求，尚與水泥的C3A等含量有關(guān)。    英國的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范也用水灰比，并明確注明礦物摻和料一起計入水泥。所以這樣的水灰比應(yīng)該叫水膠比w/B(water

41、 to binder ratio)更為明確，其中的水泥和礦料都同樣按足量計算。在美國的規(guī)范中，一般用的是水膠比，膠凝材料中的水泥和礦物摻和料也一起按足量計算；但美國常用的ASTM型到型水泥均屬硅酸鹽水泥（portland cement），不含礦物混合料，膠凝材料中的礦物摻和料多是配制混凝土?xí)r外加的。歐洲許多國家規(guī)范（除英國）和歐洲規(guī)范中所用的水灰比w/c，實際上是有效水膠比，其中允許將粉煤灰等活性礦物摻和料的用量乘上一個系數(shù)k后限量計入水泥，如對粉煤灰取k等于0.20.4。這樣，對于配比為水泥300kg、粉煤灰100kg 、水160kg 的混凝土來說，按照英、美、加拿大等規(guī)范計算的水膠比或水灰

42、比是0.4，而在其他歐洲國家規(guī)范和歐洲規(guī)范計算的水灰比則為0.5（取粉煤灰k=0.2）或0.47（k=0.4）。如按我國規(guī)范計算，水灰比應(yīng)為0.4（如將礦物摻和料全量計入水泥），但也可以誤為0.53（如果不計礦物摻和料）。指南中用水膠比w/B取代水灰比，明確規(guī)定粉煤灰、礦渣、硅粉等具有潛在水硬性的礦物摻和料可以足量計入膠凝材料，但石灰石粉那樣的非活性摻和料不能計入膠凝材料。在計算水膠比時，指南要求對于不同環(huán)境類別下的混凝土，其膠凝材料的品種和用量必須在規(guī)定的限定范圍內(nèi)。比如：在碳化引起鋼筋銹蝕的環(huán)境下，膠凝材料中的礦物摻和料和混合料最大用量應(yīng)隨水膠比的增長而減少，對于較高的水膠比，每方混凝土中

43、膠凝材料內(nèi)的硅酸鹽水泥含量不能低于240 kg/m3以防止混凝土過早碳化。又如在氯鹽環(huán)境下，混凝土的水膠比基本上都不會超過0.4，保護(hù)層又厚，碳化不至于成為問題，則規(guī)定膠凝材料中的礦物摻和料需有最低用量的要求，以提高混凝土抗氯鹽侵入的能力。同樣強(qiáng)度等級但原材料組分不同的混凝土，通常不會影響荷載作用下的構(gòu)件承載力，但在不同環(huán)境條件下的耐久性可以迥異。在氯鹽環(huán)境下，低水膠比的大摻量礦物摻和料混凝土，抵抗氯離子侵入的能力要比同樣水膠比但不加礦物摻和料的硅酸鹽水泥混凝土高得多。    提到混凝土材料的耐久性質(zhì)量時不能不顧及混凝土施工的養(yǎng)護(hù)要求。我國混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范中對混

44、凝土的養(yǎng)護(hù)要求并不能滿足結(jié)構(gòu)耐久性的需要，必須在耐久性設(shè)計中專門提出要求。對于氯鹽和其他化學(xué)腐蝕環(huán)境下的混凝土，指南要求潮濕養(yǎng)護(hù)的期限應(yīng)不少于7天，且養(yǎng)護(hù)結(jié)束時混凝土達(dá)到的最低強(qiáng)度（根據(jù)工地現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)的小試件測得，其養(yǎng)護(hù)條件與現(xiàn)場混凝土相同）與其28天強(qiáng)度的比值應(yīng)不低于70；對于大摻量礦物摻和料混凝土，在潮濕養(yǎng)護(hù)期正式結(jié)束后，如大氣環(huán)境干燥或多風(fēng)，仍宜繼續(xù)保濕養(yǎng)護(hù)一段時間，如噴涂養(yǎng)護(hù)劑、包裹塑料膜或外罩覆蓋層等措施，防止混凝土表面的水分蒸發(fā)。對于一般環(huán)境下和無鹽的凍融環(huán)境，混凝土（大摻量礦物摻和料混凝土除外）濕養(yǎng)護(hù)的期限至少應(yīng)不小于3天，且養(yǎng)護(hù)結(jié)束時混凝土達(dá)到的最低強(qiáng)度與28天強(qiáng)度的比值應(yīng)不低于

45、40。    2.5  鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度    在我國的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中，鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度一般均對縱向受力鋼筋（主筋）而言。從耐久性的角度看，最外層的箍筋或分布筋應(yīng)該最早受到侵蝕，箍筋的銹蝕可引起沿箍筋的環(huán)向開裂，而墻、板中分布筋的銹蝕除引起開裂外，還會發(fā)生保護(hù)層的成片剝落。既然耐久性設(shè)計主要以適用性作為使用壽命終結(jié)的極限狀態(tài)，所以對保護(hù)層最小厚度的要求應(yīng)同時適用于分布筋和箍筋，原有的歐洲模式規(guī)范和新的歐洲規(guī)范都是這樣做的。    我國規(guī)范也沒有很好考慮保護(hù)層厚度的施工偏差對

46、鋼筋銹蝕的重大影響。以建工系統(tǒng)的施工規(guī)范為例，其中規(guī)定混凝土保護(hù)層厚度的允許偏差為梁、柱±5mm，板、墻、殼±3mm，實際上根本難以做到，所以在施工質(zhì)量驗收規(guī)范中又將保護(hù)層的允許偏差放寬到梁柱+10、 -7 mm，板墻+8、-5 mm。這些允許偏差對構(gòu)件的強(qiáng)度或承載力來說影響輕微，但對耐久性卻會造成致命傷害。如果板中鋼筋的保護(hù)層厚度為20mm，則-5mm的允許偏差可使這一鋼筋開始發(fā)生銹蝕的年限縮短45%，對于耐久性設(shè)計來說顯然不能接受。所以用于結(jié)構(gòu)計算和標(biāo)注于施工圖上的保護(hù)層厚度必須考慮施工允許偏差，在歐洲模式規(guī)范和歐洲新的規(guī)范中都明確規(guī)定這一厚度應(yīng)是保護(hù)層最小厚度（min

47、imum cover）與保護(hù)層施工允差之和，稱為保護(hù)層名義厚度（nominal cover）。有的國家規(guī)范規(guī)定的保護(hù)層厚度中則已包含了施工允差的影響。保護(hù)層的施工允差，一般都取正負(fù)偏差相等（±），歐洲規(guī)范規(guī)定的保護(hù)層允差對梁板為±5±15mm，一般取10mm，美國和加拿大規(guī)范規(guī)定的保護(hù)層允差對梁柱一般為±12mm。國內(nèi)有的工程為了保證結(jié)構(gòu)耐久性，專門要求施工單位保證保護(hù)層厚度的施工允差為10和0mm，如果構(gòu)件的截面高度不是很大，這種做法反過來會影響到構(gòu)件的承載力，是不宜采用的。表5 混凝土保護(hù)層1最小厚度2cmin （mm）環(huán)境作用等級ABC3DEF板、

48、墻等面形構(gòu)件設(shè)計使用年限30年151525354045設(shè)計使用年限50年152030404550設(shè)計使用年限100年203040455055梁、柱等條形構(gòu)件3設(shè)計使用年限30年202530404550設(shè)計使用年限 50年253035455055設(shè)計使用年限100年303545505560     注：1、表中根據(jù)耐久性需要的混凝土保護(hù)層最小厚度，其混凝土的強(qiáng)度等級與水膠比需符合表3的要求，膠凝材料的品種和用量需在限定的范圍內(nèi)。如實際采用的混凝土水膠比低于表3中的最大水膠比一個級差，且水膠比不大于0.45，或?qū)嶋H采用的混凝土強(qiáng)度等級高于表4.0.2中的10

49、MPa以上，則保護(hù)層的最小厚度可比上表中的數(shù)值適當(dāng)減小，但兩者的差值一般不宜超過5mm。    2、表中的保護(hù)層最小厚度值如小于所保護(hù)鋼筋的直徑，則取cmin與鋼筋直徑相同。    3、對于一般凍融（無鹽）環(huán)境下的引氣混凝土，混凝土保護(hù)層的最小厚度可按表2的環(huán)境作用等級降低一級后按上表選用。    4、直接接觸土體澆筑的混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)不小于70mm。    5、處于流動水中或同時受水中泥砂沖刷侵蝕的構(gòu)件保護(hù)層厚度應(yīng)適量增加1020 mm。對于風(fēng)砂等特殊磨蝕環(huán)境下的構(gòu)件保護(hù)

50、層厚度應(yīng)通過專門研究確定。    所以指南中規(guī)定，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時用于構(gòu)件強(qiáng)度計算和標(biāo)注于施工圖上的鋼筋（包括主筋、箍筋和分布筋）保護(hù)層厚度應(yīng)為名義厚度c，不應(yīng)小于表5中的保護(hù)層最小厚度cmin與保護(hù)層厚度施工允差之和，即：c cmin +³ 式中的施工允差，對現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件一般可取10mm（構(gòu)件較薄時可稍低），對工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件可取05mm，視鋼筋施工的定位工藝和質(zhì)量保證的可靠程度而定，必要時應(yīng)取更大的數(shù)值。對于具有防腐連續(xù)密封護(hù)套（或防腐連續(xù)密封孔道管）的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋，保護(hù)層最小厚度cmin可取與普通鋼筋的相同，對于先張預(yù)應(yīng)力筋和護(hù)套（或孔道管）

51、不具密封功能的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋，保護(hù)層最小厚度cmin應(yīng)比表中數(shù)值增加10mm。    設(shè)計中要同時規(guī)定保護(hù)層厚度的施工合格驗收標(biāo)準(zhǔn)，指南要求對同一構(gòu)件測得的鋼筋保護(hù)層厚度，如有95%或以上的測量數(shù)據(jù)大于或等于保護(hù)層最小厚度cmin（表5）則認(rèn)為合格；否則可增加同樣數(shù)量的測點，按兩次檢測的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，如仍不能有95%及以上的測點厚度大于或等于cmin，則認(rèn)為不合格。要達(dá)到這樣的驗收標(biāo)準(zhǔn)，名義厚度中的施工允差就不能太小。即使是10mm的施工允差，對于國內(nèi)一般工地來說也不是容易做到的，必須采取專門的質(zhì)量控制和保證制度才成，因為與10mm允差相應(yīng)的均方差僅為6mm。

52、僅對環(huán)境長期干燥或永久浸沒于無侵蝕性靜止水中的構(gòu)件，可在設(shè)計中取用較小的值，并在設(shè)計文件中降低對保護(hù)層厚度施工合格驗收的標(biāo)準(zhǔn)。    3、需完善的若干方面    3.1混凝土技術(shù)規(guī)范的編制我國有混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工規(guī)范，也有水泥、砂石、摻和料等混凝土原材料的標(biāo)準(zhǔn)和混凝土配合比設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但卻沒有一本完整的混凝土技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以說是我國混凝土技術(shù)落后于國際水準(zhǔn)的標(biāo)志之一。為了提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性質(zhì)量，在大力推廣商品混凝土的今天，更需要有這樣一本標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)有的商品混凝土只能提供強(qiáng)度等級和坍落度兩個技術(shù)指標(biāo)，不能滿足不同環(huán)境條件和不同用途的需

53、要。比如一般環(huán)境下的混凝土水膠比通常較高，需要限制粉煤灰等礦料在膠凝材料中的最大用量以防止鋼筋過早發(fā)生碳化引起的銹蝕，而氯鹽環(huán)境下的低水膠比混凝土則相反，這兩種混凝土對原材料引入的氯離子量限值也不同。在嚴(yán)重環(huán)境作用下，混凝土骨料最大粒徑與保護(hù)層厚度的比值應(yīng)不大于1/2，而一般環(huán)境下則可以是2/3甚至3/4。這些要求如果都需結(jié)構(gòu)工程師提出是比較困難的，以往也缺乏這種傳統(tǒng)，所以結(jié)構(gòu)工程師只能提出使用的環(huán)境條件和用途，應(yīng)該由混凝土供應(yīng)商按照混凝土技術(shù)規(guī)范的規(guī)定提供不同環(huán)境類別所需的混凝土。當(dāng)然，大型工程的混凝土技術(shù)條件宜由結(jié)構(gòu)工程師會同材料工程師共同設(shè)計制訂。我們現(xiàn)在就缺少這么一本規(guī)范，在混凝土結(jié)構(gòu)

54、耐久性設(shè)計與施工指南中，不得不越俎代庖，而且提出的混凝土技術(shù)條件也不夠完整。作為歐洲混凝土技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)EN206-1的英國補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)BS8500中，提出了五種類型混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件，分別是指定型混凝土、設(shè)計型混凝土、處方型混凝土、標(biāo)準(zhǔn)處方型混凝土，專利型混凝土，結(jié)構(gòu)工程師可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同用途（如房屋上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、路面）以及是否有凍融或氯鹽的侵蝕作用等不同環(huán)境條件選用；歐洲混凝土規(guī)范則宏觀地將混凝土劃分為設(shè)計型和處方型兩種。    3.2  制定混凝土耐久性參數(shù)與環(huán)境作用因素的統(tǒng)一測試方法和標(biāo)準(zhǔn)水、土中的環(huán)境作用因素如硫酸根離子和氯離子以及混凝土中的

55、氯離子測定方法在我國比較混亂，需要明確和統(tǒng)一測試標(biāo)準(zhǔn)。一些資料中提出的數(shù)據(jù)也往往不標(biāo)明測試方法。由于國內(nèi)缺乏測試方法的研究，常引用不同國家的方法，測得的數(shù)據(jù)可能會有較大的差別。以土中硫酸鹽為例，有的用酸溶法測得的是總的硫酸根離子，從硫酸鹽對混凝土的侵蝕角度看，取用水溶值比較合理?？墒峭瑯邮撬苤担凑瘴覈鴩鴺?biāo)GB7871-87森林土壤水溶性鹽分析的方法，用的是1：5的土水比例萃取，土的試樣通過2mm篩，加水后只振蕩3分鐘；而英國標(biāo)準(zhǔn)BS 1377-3土木工程用土的化學(xué)與電化學(xué)試驗則規(guī)定用1：2的土水比例萃取，土的試樣要粉碎至通過0.425mm篩，加水后需振蕩16小時；加拿大標(biāo)準(zhǔn)A23.2-04

56、混凝土用試驗方法標(biāo)準(zhǔn)中的土中水溶硫酸鹽和總硫酸鹽測試方法（A23.2-3B）,則規(guī)定水溶法試驗時的土水比例與總硫酸鹽量（酸溶值）成正比，取為總硫酸鹽量（%）的9倍，試樣通過0.325mm篩，加水后振蕩6小時。不同的測試方法所適用的濃度范圍有可能不同，有必要對不同方法進(jìn)行對比。在可能條件下，我國混凝土用的測試方法宜盡可能與國際通用的標(biāo)準(zhǔn)取齊。    凍融環(huán)境下混凝土的抗凍性能現(xiàn)在常用抗凍等級表示，但國內(nèi)不同行業(yè)所取用的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，比如同樣是F300，水運(yùn)和港工標(biāo)準(zhǔn)指的是300次快速凍融后的動彈模降到初始值的75%，而水工、公路和工民建標(biāo)準(zhǔn)則為300次快速凍融后的動

57、彈模降到初始值的60%，二者的抗凍性能顯然有別。在指南編制中，統(tǒng)一用抗凍耐久性指數(shù)DF值表示以免混淆。含氣量是混凝土抗凍性能的重要指標(biāo)之一，當(dāng)前國內(nèi)市場的引氣劑質(zhì)量參差不齊，有的只適用于泵送而無助于抗凍，所以引氣混凝土必須同時通過抗凍等級（抗凍耐久性指數(shù)）或氣泡間隔系數(shù)的測定。在實驗室條件下測定新拌混凝土含氣量或制作引氣混凝土試件時，都應(yīng)該通過振動臺上振動密實而不能僅用插棒搗實。    不同設(shè)計使用年限下對混凝土抗凍等級或DF值的要求，是凍融環(huán)境下有待進(jìn)一步論證的問題之一。指南認(rèn)同這樣的觀點，即凍融破壞主要是一種“事件”，不完全象鋼筋銹蝕那樣是一種持續(xù)不斷發(fā)展的劣

58、化結(jié)果，在混凝土的使用年限與所需的抗凍等級之間更不可能存在線性比例關(guān)系；如果在一定的年限內(nèi)沒有凍蝕，則在更長的年限內(nèi)也就不會凍蝕或者僅需稍許增加一些抗凍能力就可滿足要求，所以100年和50年設(shè)計使用年限的混凝土，所要求的抗凍性能可以僅有很小差別。    有的與使用壽命有關(guān)的環(huán)境作用參數(shù)和材料耐久性參數(shù)的確定方法應(yīng)該與所用的計算模型有關(guān)。比如現(xiàn)在常用Fick第二定律的誤差函數(shù)解析解公式來預(yù)測氯鹽環(huán)境下鋼筋開始發(fā)生銹蝕的年限，則其中的擴(kuò)散系數(shù)D只能用表觀擴(kuò)散系數(shù)Da ，后者需根據(jù)現(xiàn)場實測混凝土構(gòu)件不同深度上的氯離子濃度分布，用這一公式進(jìn)行曲線擬合、回歸得出；這里不能直

59、接取用根據(jù)實驗室快速試驗方法獲得的瞬態(tài)擴(kuò)散系數(shù)Dp。上述公式中的混凝土表面氯離子濃度，也必須用同樣的擬合、回歸方法求得的表觀值Csa，而不能用實測的表層氯離子濃度，因為后者受外部因素和碳化的影響，往往遠(yuǎn)離Fick公式的規(guī)律。正因為Da是用公式擬合回歸得出的，所以盡管Da隨混凝土暴露于氯鹽環(huán)境的年限增長而降低，但并不違反這一解析解得以成立的前提，即暴露時期內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)D為定值。相反，如以擴(kuò)散系數(shù)隨時間變化為前提導(dǎo)出另一種解析解，其中的擴(kuò)散系數(shù)就不能仍然引用Da。    3.3  關(guān)于混凝土的耐久性質(zhì)量指標(biāo)    混凝土的耐久性

60、質(zhì)量可用兩種方式表達(dá)：一種是宏觀地用混凝土的最大水膠比、最低強(qiáng)度等級和限定范圍的原材料綜合在一起加以控制；另一種是用定量的耐久性參數(shù)如擴(kuò)散系數(shù)、抗凍等級、含氣量、抗?jié)B標(biāo)號等表達(dá)。前者通用于各種場合，后者則需作專門測試，通常用于較重要的工程和嚴(yán)重凍融環(huán)境下的工程。    迄今為止，在國內(nèi)外混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范中，對于結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性質(zhì)量要求，用的都是傳統(tǒng)的宏觀控制方法。有的學(xué)者強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)度”和“耐久性”屬于兩種不同的概念，認(rèn)為在耐久性質(zhì)量指標(biāo)中不能有“強(qiáng)度”出現(xiàn)。但是，如果用相同原材料配制混凝土，強(qiáng)度高的也愈密實，所以不能說強(qiáng)度與耐久性無關(guān)；其次，混凝土抗凍蝕、抗鹽

61、結(jié)晶破壞、抗銹蝕漲裂的能力更與其強(qiáng)度直接相關(guān)?，F(xiàn)代混凝土的礦料摻量較大，水化速度慢，為了保證混凝土耐久性所需的早期養(yǎng)護(hù)期限，通過強(qiáng)度發(fā)展的測試也能間接判斷混凝土的成熟度，所以將強(qiáng)度作為混凝土耐久性綜合指標(biāo)之一應(yīng)該是適宜和需要的，何況強(qiáng)度在各種場合下均須測試，數(shù)據(jù)本來是現(xiàn)成的。此外，為進(jìn)行結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計，也必須從耐久性要求出發(fā)對混凝土提出一個最低強(qiáng)度等級的要求?，F(xiàn)在有的工程做完了承載力設(shè)計計算，出了施工圖，最后才發(fā)現(xiàn)計算所用的混凝土強(qiáng)度等級，遠(yuǎn)低于與耐久性所需水膠比相應(yīng)的混凝土強(qiáng)度。    也有學(xué)者認(rèn)為應(yīng)該用拌合水用量取代水膠比作為耐久性質(zhì)量指標(biāo)。從理論上講，通過拌合水用量的限制既可控制最大水膠比，又能控制漿體的最大用量，可奏一箭雙雕之效。但拌合水用量又受骨料粒形、骨料級配、減水劑質(zhì)量等眾多因素影響，要在通用標(biāo)準(zhǔn)中提出一個可與環(huán)境作用等級掛鉤的拌合水最大用量指標(biāo)，至少還缺乏實踐經(jīng)驗的積累。