【学员问题】混凝土结构耐久性设计基本要求？

　　【解答】混凝土结构的耐久性，是指在设计确定的环境作用和维修、使用条件下，结构构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力。当结构或构件由耐久性损伤，造成某项性能丧失而不能满足安全使用的要求时，便称为耐久性失效。

　　1、耐久性设计的基本内容

　　（1）结构设计使用年限、环境类别及作用等级；

　　（2）有利于减轻环境作用的结构形式、布置及构造；

　　（3）混凝土结构材料的耐久性质量要求；

　　（4）钢筋的混凝土保护层厚度；

　　（5）混凝土裂缝控制要求；

　　（6）防水、排水等构造措施；

　　（7）严重环境作用下合理采取防腐蚀附加措施或多重防护策略；

　　（8）耐久性所需的施工养护制度与保护层厚度的施工质量验收要求；

　　（9）结构使用阶段的维护、修理与检测要求。

　　2、材料要求

　　（1）胶凝材料。在耐久性设计中，对混凝土的最低强度等级、最大水胶比、胶凝材料最小用量及外加剂掺量等都应有明确规定，相关耐久性设计规范中对此都作出了一定的要求。如《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTG/T B07-01-2006）》中，规定在冻融环境下环境作用等级为D级及以上的混凝土必须掺用引气剂，作用等级为C级的混凝土可不掺引气剂，但其混凝土强度等级不应低于C40.在《混凝土结构耐久性设计规范（GB/T 50476-2008）》中，对相关问题也作了明确规定。

　　（2）有害介质含量。“GB/T 50476-2008”明确规定了配筋混凝土中氯离子的最大含量，并规定不得使用含有氯化物的防冻剂和其他外加剂。此外，对单位体积混凝土中三氧化硫最大含量、含碱量等也都规定了相应的控制指标。

　　（3）混凝土骨料。细骨料应选用级配合理、质地坚固、吸水率低、孔隙率小的洁净天然中粗河砂，或选用专门机组生产的人工砂。粗骨料应选用粒形良好、质地坚固、线膨胀系数小的洁净碎石。骨料的含泥量与有害杂质含量对混凝土的耐久性影响很大，必须加以严格控制。

　　（4）耐久性控制指标。常用的混凝土耐久性指标包括一般环境下的混凝土抗渗等级、冻融环境下的抗冻耐久性指数或抗冻等级、氯化物环境下的氯离子在混凝土中的扩散系数等。不同环境下的混凝土耐久性评价控制指标是不同的，具体可参见相关规范中的规定。

　　（5）钢筋及金属预埋件。同一构件中的受力钢筋宜采用相同的材质（即相同牌号或代号），尤其是不同材质的金属预埋件之间切不可存在导电的连接。其中的原因是由导电引起的电位差很可能促进钢筋的锈蚀。从耐久性考虑，钢筋宜粗不宜细，因为细直径钢筋对锈蚀更为敏感。

　　3、构造要求

　　（1）混凝土保护层厚度。不同环境作用下钢筋主筋、箍筋及分布筋，其混凝土保护层厚度应满足钢筋锈蚀、耐火及与混凝土之间黏结力传递的要求，且混凝土保护层厚度设计值不得小于钢筋的公称直径。混凝土保护层的最小厚度，还应随结构设计使用年限的增加而增加。对预应力混凝土结构，其混凝土保护层厚度应比普通混凝土结构大10mm.此外，混凝土保护层最小厚度还应与混凝土集料的最大粒径相匹配。

　　（2）裂缝宽度。一般情况下混凝土结构都是带裂缝工作的，其结构表面的裂缝宽度只要不是太大（如在0.4mm以内），那么对钢筋碳化锈蚀不会有过于明显的影响。当然，对预应力混凝土结构则不然，应该严格限制其表面的裂缝宽度。“GB/T 50476-2008”基于环境作用等级和构件种类不同，规定了在荷载作用下的最大裂缝计算宽度限值。

　　（3）其他防护、构造要求。在混凝土结构构件的设计中，其形状和构造应能有效地避免水、汽及有害物质在混凝土表面的积累，并可采取如下措施：（a）受雨淋或可能积水的露天混凝土构件顶面宜做成斜面，并应考虑结构挠度和预应力反拱对排水的影响到；（b）受雨淋的室外悬挑构件侧边下沿应做滴水槽、鹰嘴等；（c）屋面、桥面等应设置专门的排水系统，且不得将水直接排向下部混凝土构件的表面；（d）在混凝土结构构件与上覆的露天面层之间应设置可靠的防水层；（e）对易遭受高速水流空蚀的部位，应改善通气条件、提高混凝土密实度、严格控制表面平整度。

　　4、施工养护要求。

　　混凝土的养护包括湿度与温度控制。新浇筑混凝土应及早开始养护，避免水分的蒸发。湿养护不得间断，对不同构件，在不同季节应采取不同的初始湿养护和温度控制措施。对大掺量矿物掺合料混凝土在结束正常养护后仍应采取适当措施，使在一段时间内防止混凝土表面快速失水干燥，以免产生干缩裂缝。

　　以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。