混凝土结构耐久性设计与施工指南Word下载.docx
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2.0.5结构使用年限（servicelifeofstructure）结构建造完成后，在预定的使用与维修条件下，结构所有性能（如安全性、适用性）均能满足原定要求的实际年限。
2.0.6设计使用年限或设计寿命（designlife,ordesignworkinglife）设计人员用以作为结构耐久性设计依据并具有足够安全裕度或保证率的目标使用年限。
设计使用年限应由业主或用户与设计人共同确定，并满足有关法规的最低要求。
2.0.7劣化模型（degradationmodel）描述材料性能劣化过程的数学表达式，可用于结构使用年限的预测。
2.0.8混凝土侵入性（penetrabilityofconcrete）表达外部物质（水、气及溶于水、气中的其他分子和离子等）入侵到混凝土内部难易程度的混凝土性能。
根据入侵物质的不同传输机理与特征，常用渗透系数，扩散系数，吸收率等不同参数表示，作为混凝土材料耐久性的综合度量指标。
混凝土侵入性又常被称为渗透性（permeability），但渗透（permeation）通常单指水或溶液在压力差驱动下的传输，并用渗透系数表示渗透性。
2.0.8扩散（diffusion）流体中的分子或离子通过无序运动从高浓度区向低浓度区的传输，其驱动力为浓度差。
2.0.9混凝土的氯离子扩散系数（chloridediffusioncoefficientofconcrete）表示混凝土中氯离子扩散性的一个参数。
氯离子在混凝土中的扩散是溶于混凝土孔隙水中的氯离子从高浓度区向低浓度区的传输。
因为氯离子可以同时通过扩散、渗透和吸附等不同机理侵入到混凝土内部，并在传输过程中有部分氯离子与水泥的水化产物相结合，所以通过试验和计算得到的扩散系数有时在一定程度上也包含了其他传输机理与被结合等因素的影响。
2.0.10混凝土耐久性指数DF（durabilityfactor）反映混凝土抗冻性能的一个指标，用混凝土标准试件和标准试验方法经规定次数快速冻融循环试验后的动弹性模量与初始弹性模量的比值表示。
2.0.11含气量（entrainedaircontent）混凝土中掺入引气剂后，在混凝土内形成大量球形微细气泡与混凝土的体积比。
这些气泡相邻边缘之间距离的平均值称为气泡间距系数（airbubblespacing）。
2.0.12维修（maintenance）为维持结构或其构件在使用年限内所需性能而采取的各种技术和管理活动，包括维护和修理（修复）。
2.0.13修理或修复（repair,orrestore）通过修补、更换或加固，使损伤的结构或其构件恢复到可接受的状态。
按修复的规模、费用及其对结构正常使用的影响，可分为大修和小修。
当修复活动需在一定期限内停止结构的正常使用，或需大面积置换结构构件中的受损混凝土或更换结构的主要构件时为大修。
2.0.14可修复性（restorability,orrepairability）结构或其构件在所考虑的作用下受到损伤后能够经济合理地进行修复的能力。
2.0.15胶凝材料（cementitiousmaterial,orbinder）用于配制混凝土的硅酸盐水泥与粉煤灰、磨细矿渣和硅灰等矿物掺和料的总称。
矿物掺和料在混凝土配比中的用量，通常以其占胶凝材料总量的百分比（重量比）表示。
2.0.16水胶比（watertobinderratio）混凝土配制时的用水量与胶凝材料（水泥加矿物掺和料）总量之比。
在耐久混凝土的配合比中，常以胶凝材料用量的概念取代传统的水泥用量，并以水胶比取代传统的水灰比，作为判断混凝土密实性或耐久性的一个宏观指标。
2.0.17高性能混凝土（highperformanceconcrete）以耐久性为基本要求并用常规材料和常规工艺制造的水泥基混凝土。
这种混凝土在配比上的特点是掺加合格的矿物掺和料和高效减水剂，取用较低的水胶比和较少的水泥用量，并在制作上通过严格的质量控制，使其达到良好的工作性、均匀性、密实性和体积稳定性。
2.0.18大掺量矿物掺和料混凝土（concretewithhighvolumemineraladmixtures）2.0.19防腐蚀附加措施（additionalprotectivemeasures）有别于通过改善混凝土的密实性和增加保护层厚度等常规手段来提高混凝土结构耐久性的其他特殊措施，如混凝土表面涂层和防腐蚀面层，环氧涂层钢筋、钢筋阻锈剂和阴极保护等。
2.0.20混凝土表面涂层（surfaceprotectivemembranetoconcrete）用无机或有机材料如树脂、橡胶或沥青类涂料分层涂刷于混凝土表面的防腐层，一般由底层、面层或有中间层的涂层组成。
涂层的总厚度一般较薄。
2.0.21环氧涂层钢筋（epoxycoatedrebar）将填料、热固性环氧树脂与交联剂等外加剂制成的粉末，在严格控制的工厂流水线上，采用静电喷涂工艺喷涂于表面处理过的预热的钢筋上，形成一层坚韧、抗渗透、连续的绝缘涂层的钢筋。
2.0.22钢筋阻锈剂（corrosioninhibitor）能抑制混凝土中钢筋电化学腐蚀的化学物质。
掺入型阻锈剂为掺加到新拌混凝土中的化学外加剂，主要用于新建工程；
渗透型阻锈剂涂于混凝土表面并渗透到混凝土中，主要用于已有工程的修复。
2.0.23混凝土表面硅烷渗涂（silanecoatedconcrete）用硅烷类液体渗涂混凝土表层，使其具有低吸水率、低氯离子扩散率的防腐蚀措施
2.0.24混凝土防护面层（protectivelayer）涂抹、浇筑或覆盖在混凝土表面并与之牢固粘结的防护层，如水泥基聚合物砂浆抹面层、油毡防水面层及玻璃钢面层等，防腐面层的厚度远大于涂层。
3、基本规定
3.1环境类别与环境作用等级
3.1.1结构所处的环境按其对钢筋和混凝土材料的不同腐蚀作用机理分为5类（表3.1.1）。
表3.1.1环境分类
注：
氯化物环境（Ⅲ和Ⅳ）对混凝土材料也有一定腐蚀作用，但主要是引起钢筋的严重锈蚀。
反复冻融（Ⅱ）和其他化学介质（Ⅴ1、Ⅴ2、Ⅴ3）对混凝土的冻蚀和腐蚀，也会间接促进钢筋锈蚀，有的并能直接引起钢筋锈蚀，但主要是对混凝土的损伤和破坏。
3.1.2环境作用按其对配筋（钢筋和预应力筋）混凝土结构侵蚀的严重程度分为6级（表3.1.2）。
表3.1.2环境作用等级
3.1.3不同环境类别在不同的环境条件（如湿度、温度、侵蚀介质的浓度等）下对配筋混凝土结构的环境作用等级如表3.1.3-1和表3.1.3-2所示。
当土中和水中的化学腐蚀环境（Ⅴ1）有多种化学物质（表3.1.3-2）一起作用于结构上时，应取其中最高的作用等级作为环境Ⅴ1的作用等级；
但如其中有两种或多种化学物质的作用均处于相同的最高作用等级时，则为考虑可能加重的化学腐蚀后果，应按再提高一个等级作为结构所处Ⅴ1环境类别的作用等级。
表3.1.3-1环境分类及环境作用等级
环境类别
环境条件1
作用等级
示例
Ⅰ一般环境
（无冻融，盐、酸等作用）
室内干燥环境
Ⅰ-A
长期干燥、低湿度环境2中的室内混凝土构件
非干湿交替的室内潮湿环境和露天环境，长期湿润环境
Ⅰ-B
中、高湿度环境2的室内混凝土构件；
不受雨淋或与水接触的露天构件；
长期与水或湿润土体接触的水中或土中构件
干湿交替环境1
Ⅰ-C
与冷凝结露水接触的室内天窗构件和地下室顶板构件，表面频繁淋雨或与水接触的室外构件，处于水位变动区的构件，靠近地表、湿度受地下水位变动影响构件
Ⅱ冻融环境
微冻地区4，
混凝土高度饱水5
无氯盐3
Ⅱ-C
微冻地区水位变动区的构件，频繁受雨淋的构件水平表面
有氯盐3
Ⅱ-D
严寒和寒冷地区4，
混凝土中度饱水5
严寒和寒冷地区受雨淋构件的竖向表面
水位变动区的构件，频繁受雨淋的构件水平表面
Ⅱ-E
Ⅲ近海或海洋环境6
水下区
Ⅲ-D7
长期浸没于水中的桥墩
大气区
轻度盐雾区
离平均水位15m以上的海上大气区，离涨潮岸线100m外至300m内的陆上室外环境
Ⅲ-D
靠海的陆上室外构件
桥梁上部结构构件
重度盐雾区
离平均水位上方15m以内的海上大气区，离涨潮岸线50m内的陆上室外环境
Ⅲ-E
潮汐区和浪溅区，非炎热地区7
桥墩
潮汐区和浪溅区，南方炎热潮湿地区
Ⅲ-F
土中区
非干湿交替
桩
干湿交替
地下结构中外侧接触地下水而内侧接触空气的混凝土衬砌结构
Ⅳ除冰盐等其他氯化物环（来自海水的除外）
较低氯离子浓度8
（反复冻融环境按Ⅳ-D）
Ⅳ-C
与含有较低浓度氯盐的土体或水体接触的构件，无干湿交替引起的浓度积累
较高氯离子浓度
Ⅳ-D
受除冰盐直接溅射的构件竖向表面
与含有较高浓度氯盐的水体或土体接触的构件
高氯离子浓度，或干湿交替引起氯离子积累
Ⅳ-E
直接接触除冰盐的构件水平表面与含有高浓度氯盐的土体或水体接触的构件
Ⅴ1土中及地表、地下水中的化学腐蚀环境（来自海水的除外）
（见表3.1.3-2）
与含有腐蚀性化学介质如硫酸盐、镁盐、碳酸、氯化物等土体、地下水、地表水接触的结构构件
Ⅴ2大气污染环境（来自海水的盐雾除外）
汽车或机车废气
Ⅴ2-C
受废气直射的结构构件，处于有限封闭空间内受废气作用的车库或隧道构件
酸雨
（酸雨pH值小于4时按E级）
Ⅴ2-D
遭酸雨频繁作用的构件
盐碱地区含盐分的大气和雨水作用
（盐度很高的情况宜按E级,较轻时可按C级）
盐碱地区的露天构件，尤其是受淋雨的迎风构件
Ⅴ3盐碱结晶环境
轻度盐结晶
Ⅴ3-E
与含盐土壤接触的电杆、墙、柱等露出于地面以上的“吸附区”
重度盐结晶（大温差、频繁干湿交替）
Ⅴ3-F
注：
1、表中的环境条件系指与混凝土表面接触的局部环境；
对钢筋则为混凝土保护层的表面环境，但如构件的一侧表面接触空气而对侧表面接触水体或湿润土体，则空气一侧的钢筋需按干湿交替环境考虑。
2、长期干燥的低湿度室内环境指室内相对湿度RH长期处于60％以下，中、高湿度环境指相对湿度的年平均值大于60％。
3、氯盐指除冰盐或海水中氯盐。
4、冻融环境按当地最冷月平均气温划分为严寒地区、寒冷地区和微冻地区，其最冷月的平均气温t分别为t≤-8℃,-8℃<
t<
-3℃和-3℃≤t≤2.5℃。
但在海洋环境，海水的冰冻应根据当地的实际调查确定。
5、高度饱水指冰冻前长期或频繁接触水或湿润土体，混凝土体内高度水饱和；
中度饱和指冰冻前偶受雨水或潮湿，混凝土体内饱水程度不高。
6、近海或海洋环境中的水下区、潮汐区、浪溅区和大气区的划分，可参考海港工程混凝土结构防腐蚀规范（JTJ275－2000）的规定。
近海或海洋环境的土中区，指海底以下或近海的陆区地下，其地下水中的盐类成分与海水相近。
7、周边永久浸没于海水或地下海水中的构件，其环境作用等级可按Ⅲ-C考虑，但流动水流的情况除外。
8、地表或地下水中氯离子浓度（mg/l）的高、低区分为：
低100－500；
较高501－5000；
高>
5000。
如构件周边永久浸没水中不存在干湿交替或接触大气，可按环境作用等级Ⅳ-C考虑。
标3.1.3-2土中及地表、地下水中的化学腐蚀环境（Ⅴ1）及其作用等级
腐蚀作用等级
V1-C
V1-D
V1-E
水中SO42-mg/L
≥200,＜1000
≥1000,＜4000
≥4000,＜10000
水中SO42-mg/Kg
≥300,＜1500
≥1500,＜6000
≥6000,＜15000
水中Mg2+mg/L
≥300,＜1000
≥1000,＜3000
≥3000,
水的PH值
≥5.5,＜6.5
≥4.5,＜5.5
≥4.0,＜4.5
水中CO2mg/L
≥15,＜30
≥30,＜60
≥60,＜100
1、如构件处于弱透水土体（渗透系数小于10-5m/s或8.6m/d）的地下水中，则土中和水中Mg2+、CO2及pH值的作用均可按表中所示的等级降低一级取用。
2、含氯盐的咸水中可不单独考虑镁离子的侵蚀作用。
3、土中SO42-为土中水溶硫酸盐的硫酸根量。
4、硫酸盐作用等级或CO2作用等级为D和D级以上的构件，如处于流动地下水中，应考
虑在构件的混凝土表面设置防腐面层或涂层。
5、高压水头下可加重硫酸盐的化学腐蚀。
3.1.4结构构件除受到碳化引起钢筋锈蚀的一般环境（Ⅰ）作用外，还可能受到冻融环境（Ⅱ）、氯盐环境（Ⅲ和Ⅳ）及其他化学物质等腐蚀环境（Ⅴ1、Ⅴ2或Ⅴ3）的作用。
当结构构件处于表3.1.3-2中两类或两类以上的环境类别时,应同时满足这些环境类别各自单独作用下的耐久性要求。
3.1.5对于引气混凝土构件,在确定混凝土技术性能要求（见表4.0.2和4.0.3）时可按表3.1.3-1和表3.1.3-2中的环境作用等级降低一个等级考虑。
引气混凝土除用于冻融环境（Ⅱ）外,还可用于并非遭受冻融侵蚀的氯盐环境（Ⅲ和Ⅳ）及其他化学腐蚀环境（Ⅴ1、Ⅴ2或Ⅴ3）中作用等级为D或D级以上的场合。
3.1.6对于素混凝土结构，可仅考虑冻融环境、氯盐环境（Ⅲ和Ⅳ）和化学腐蚀环境（Ⅴ1、Ⅴ2或Ⅴ3）的作用。
这些环境类别在不同环境条件下对素混凝土结构的作用等级，对于冻融环境（Ⅱ）可取与配筋混凝土结构相同（见表3.1.3-1和表3.1.3-2）,对于化学腐蚀环境（Ⅴ1、Ⅴ2或Ⅴ3）可比配筋混凝土结构降低一个等级取用，但不低于C级，对于氯盐环境（Ⅲ和Ⅳ）可按C级。
3.1.7房屋建筑的室内厨房、卫生间和地下室等频受潮湿和易结露的构件部位以及室外频受雨淋的阳台、外廊、女儿墙、雨罩、栏杆、地面等混凝土构件应按干湿交替的环境条件设计。
冰冻地区的建筑物室外混凝土构件在受冻前可能接触雨水或其他水体的部位应按冻融环境设计。
使用过程中可能接触到海水、盐雾、氯化物除冰盐、氯化物消毒剂等氯盐作用的建筑物构件，如滨海建筑物的外墙构件、滨海停车库的地板（或楼板）、喷洒或将来可能喷洒除冰盐地区的停车库地板（或楼板）、游泳馆中接触氯盐消毒剂的构件、海洋馆中接触海水的结构构件等，应按近海环境和除冰盐等其他氯化物环境设计。
桥梁构件的设计应考虑由于路面层、防水层和桥面伸缩缝等各种连接部位的渗漏所造成的局部环境作用，对于桥面板的顶面以及可能遭受来自伸缩缝处渗漏水作用的下部梁、柱（墩）表面,应按干湿交替的环境条件设计；
桥梁中频受雨淋或与变动水位接触的构件也应按干湿交替的环境条件设计。
上述的受湿部位在冻融地区尚需按冻融环境设计。
桥面板的底面如有可靠的构造措施能够防止雨水或伸缩缝处渗漏水从构件的侧边淌入底面,则底部钢筋可按非干湿交替的露天环境条件设计。
冬季使用除冰盐地区（包括随着交通发展,将来不可避免会使用除冰盐来融化路面积雪的地区）的混凝土桥梁、道路和道路两旁的露天构件，必须考虑含除冰盐的融化雪水（雨水）和由车辆高速行驶引起盐雾的侵蚀作用，包括含盐的渗漏水自桥面流向下部梁、柱表面以及含盐雨水渗入土中对桥梁下部结构和基础的侵蚀作用。
沿海地区和盐碱地区的混凝土结构，必须考虑当地大气、地下水和土中可能存在腐蚀性化学物质的作用。
这些地区的构件设计不应直接套用一般的标准图。
污水管道、厩舍、化粪池等受硫化氢气体或腐蚀性液体侵蚀的构件部位按其严重程度可比照环境作用等级Ⅴ1-E或Ⅴ1-D考虑，这些构件或部位如长期浸没于液体中可按Ⅴ1-C考虑。
3.1.8除3.1.3条所列的环境类别可能引起钢筋锈蚀和混凝土腐蚀外，在长期潮湿和有水长期作用的环境下，混凝土结构的耐久性设计还必须高度重视混凝土发生碱一骨料反应，钙矶石延迟反应和软水对混凝土溶析破坏的可能性，并在设计施工中采取相应的对策。
3.2结构的设计使用年限
3.2.1结构的设计使用年限应是具有一定裕度或保证率的目标使用年限，并与结构使用的适用性极限状态相对应。
设计使用年限必须由工程的业主与设计人员共同商定，并不低于政府主管部门规定的最低要求。
3.2.2结构的设计使用年限可按表3.2.2的级别选取。
特殊重要的纪念性或标志性结构物，其设计使用年限应大于100年；
大城市中的高层建筑或大型建筑物,其结构的设计使用年限宜不小于70年；
工矿建筑与构筑物的结构设计使用年限宜与生产的设计服务年限相应，某些工业厂房结构的设计使用年限因现代生产工艺的快速变更或根据实际需要可定为30年。
当结构的使用年限预期会因服务功能的快速变化（如桥梁通行能力的快速增长）而提前终结，或当环境特别严酷，采取较长的使用年限受到技术、经济上的制约时，则在主管部门和业主的同意下，可按较低的设计使用年限进行设计，但一般不宜低于30年。
本《指南》仅提出100年、50年和30年三种设计使用年限下的具体设计要求，对于介于其中的不同设计使用年限下的要求，可以大体按照内插的方法处理。
表3.2.2结构的设计使用年限分级
级别
设计使用年限
名称
示例
一
不小于100年
重要建筑物
标志性、纪念性建筑物，大型公共建筑物如大型的博物馆、会议大厦和文体卫生建筑，政府的重要办公楼，大型电视塔等
重要土木基础设施工程
大型桥梁，隧道，高速和一级公路上的桥涵，城市干线上的大型桥梁、大型立交桥，城市地铁轻轨系统等
二
不小于50年
一般建筑物和构筑物
一般民用建筑如公寓、住宅以及中小型商业和文体卫生建筑，大型工业建筑
次要的土木设施工程
二级和二级以下公路以及城市一般道路上的桥涵
三
不小于30年
不需较长寿命的结构物
可替换的易损构件
某些工业厂房
3.2.3结构的设计使用年限，通常应是结构使用过程中仅需常规维护（包括构件表面涂刷等）而不需进行大修的期限。
仅当现有的技术条件不能保证结构的所有构件（或部件）均能达到与结构设计使用年限相同的耐久性时，或从经济等角度考虑认为有必要时，则在业主认可的前提下，可在结构设计中规定结构的个别构件（或部件）需在结构的设计使用年限内进行规定次数（1～2次或更多）的大修或更换。
处于良好环境条件下的一般民用建筑物，在结构的设计使用年限内应按仅需常规维护进行设计。
处于严重环境作用下的结构物，在结构的设计使用年限内，可对个别结构构件或部件（如桥梁拉索及支座件等）进行定期大修或更换。
需在设计使用年限内进行大修或更换的结构构件,应具有能够进行修补或更换的施工操作条件。
需要修补或更换的构件，其使用年限可低于结构的整体设计使用年限。
对于士中或水下缺乏修理条件的结构构件，其设计使用年限应与结构的整体设计使用年限相同。
3.3设计基本要求
3.3.1混凝土结构及其构件的耐久性，应根据不同的设计使用年限和不同的环境类别及其作用等级进行设计。
同一结构中的不同构件或同一构件中的不同部位由于所处的局部环境条件有异，应予以分别对待。
结构的耐久性设计必须考虑施工质量控制与质量保证对结构耐久性的影响，必须考虑结构使用过程中的维修与检测要求。
3.3.2混凝土结构耐久性设计的设计文件应列入以下内容：
1.结构所处的环境类别及其环境作用等级。
对于环境作用等级为D或D级以上的结构设计，除勘测资料外，应有结构周边既有结构工程耐久性现状的调查资料和必要的检测数据。
2.结构的设计使用年限。
应标明结构设计使用年限内需要大修或更换的结构构件或部件及其预期的修补期限或更换期限，列出结构各构件和部件的使用年限及维修周期的明细表。
对结构耐久性有重要影响的构造措施（如桥面防水层、伸缩缝等）,
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