混凝土结构耐久性设计与施工指南

中国土木工程学会标准CCES01-2004混凝土结构耐久性设计与施工指南一、《混凝土结构耐久性设计与施工指南》CCES01－2004的2005年修订版，已于2005年10月由中国建筑工业出版社正式出版2005年修订版说明根据《指南》第一版(CCES01－2004)使用过程中征集到的意见、建议以及近期获得的新的信息，这一修订版对原有条文作了局部的修改、补充和必要的订正，并以单印本的形式正式发行，取代原先刊载于文集《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（中国建筑工业出版社2004年5月第一版）中的条文。与第一版相比，修订版增添了一些新的条文和附录，篇幅增加近40％。读者如欲继续使用指南第一版中的条文内容，请注意新的修订版中已作出的更改，后者可从以下网站查得：中国土木工程学会月二、《指南》2005年修订版的主要修改内容持有《指南》第一版的读者如欲继续使用或参考第一版的条文，请注意修订版中已作出的局部修改，其中与第一版有较大区别的，可下载修订版中的如下条文。至于修订版中的增加内容，可参阅新出版的指南，主要有：对于不同环境类别和作用等级下的混凝土原材料品种与用量的范围作了限定；对混凝土养护和钢筋保护层厚度的合格验收要求作了补充；新增了附录C（氯离子侵入混凝土过程的Fick模型）和附录D（后张预应力混凝土体系的耐久性要求）。1环境类别与环境作用等级修订版对环境类别和环境作用等级有个别调整，相关条文如下，与之对应的第一版中条文为3.0.4条。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环境分类类别名称ⅠⅡⅢⅣⅤⅤ1Ⅴ2Ⅴ3碳化引起钢筋锈蚀的一般环境反复冻融引起混凝土冻蚀的环境海水氯化物引起钢筋锈蚀的近海或海洋环境除冰盐等其他氯化物引起钢筋锈蚀的环境其他化学物质引起混凝土腐蚀的环境:土中和水中的化学腐蚀环境大气污染环境盐结晶环境注：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环境作用等级作用等级作用程度的定性描述AB可忽略轻度CDEF中度严重非常严重极端严重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，应取其中昀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昀高作用等级时，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、冻融环境按当地昀冷月平均气温划分为严寒地区、寒冷地区和微冻地区，其昀冷月的平均气温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。表3.1.3-2土中及地表、地下水中的化学腐蚀环境（Ⅴ1）及其作用等级注：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、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。2混凝土材料的选用修订版对不同环境作用等级下的混凝土昀低强度等级与昀大水胶比要求与第一版中基本相同，但规定了不同环境类别下胶凝材料品种和用量的限定范围，其相关条文如下，与之对应的第一版中条文为4.0.2条。4.0.2不同环境作用等级和不同使用年限的钢筋混凝土结构与预应力混凝土结构，其混凝土的昀低强度等级、昀大水胶比和单方混凝土胶凝材料的昀低用量宜满足表4.0.2的规定，且所用的胶凝材料（水泥与矿物掺和料）种类与用量范围需根据不同的环境类别符合4.0.3条的要求。表4.0.2混凝土昀低强度等级、昀大水胶比和胶凝材料昀小用量(kg/m3)注：1、对于氯盐环境（ⅢD和ⅣD），这一混凝土昀大水胶比0.45宜降为0.40。2、引气混凝土的昀低强度等级与昀大水胶比可按降低一个环境作用等级采用。3、不同的环境类别下的混凝土性能与胶凝材料尚需符合4.0.5至4.0.15条的要求。4、表中胶凝材料昀小用量与骨料昀大粒径约为20mm的混凝土相对应，当昀大粒径较小或较大时需适当增减胶凝材料用量5、对于冻融和化学腐蚀环境下的薄壁构件，其水胶比宜适当低于表中对应的数值。4.0.3不同环境类别和环境条件（或作用等级）下的混凝土，其胶凝材料的适用品种与用量如表4.0.3所示。4.0.2条中所指的水胶比与昀小胶凝材料用量，需按表4.0.3限定范围内的胶凝材料计算。4.0.4单方混凝土中的水泥与矿物掺和料总量（包括非活性矿物掺和料）对C30混凝土不宜大于400kg/m3，C40-C50混凝土不宜大于450kg/m3，C60及以上等级混凝土不宜大于500kg/m3。对于大掺量矿物掺和料混凝土(2.1.19条)，其水胶比不宜大于0.42，并应随掺量的增加而降低。大掺量矿物掺和料混凝土的施工养护必须符合6.2.10和6.2.11条的专门要求。用于环境作用等级为E或F的混凝土，其拌和水用量不宜高于150kg/m3。表4.0.3不同环境作用下混凝土胶凝材料品种与矿物掺和料用量的限定范围注：1、表中水泥符号：PI—硅酸盐水泥，PII—掺混合材料料≯5%的硅酸盐水泥，PO—掺混合材料料6～15%的普通硅酸盐水泥，SP—矿渣硅酸盐水泥，FP—粉煤灰硅酸盐水泥，PP—火山灰质硅酸盐水泥，CP—复合硅酸盐水泥，SR—抗硫酸盐硅酸盐水泥，HSR—高抗硫酸盐水泥。2、矿物掺和料指配制混凝土时外加的活性矿物掺和料与水泥生产时加入的粉煤灰、矿渣、火山灰等活性混合材料料的总量。符号：C—水泥，S—矿渣，F—粉煤灰或火山灰，SF—硅灰，均用重量表示，表中公式内的s和f分别表示矿渣S和粉煤灰（或火山灰）F占（S＋F＋C）总量的比值。计算水胶比W/B的胶凝材料总量为：B＝C＋S＋F＋SF，其中C对PI和PII水泥按全量取用，对PO水泥按全量扣除混合材料后取用，其中的活性混合材料则列入矿渣、粉煤灰和火山灰中（如生产厂家不能提供数据，则取C为85％水泥重，活性混合材料按10％水泥重的F计算）。对其他混合水泥，计算方法同PO水泥（如生产厂家不能提供数据，则不宜采用）。3、表中未列入的其他符合国家标准或行业标准的水泥（如硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥，适用于非高温地区）也可考虑使用。其他的活性矿物掺和料（如烧高岭土粉、磷渣粉、沸石岩粉等）如经类比试验，能证明满足所要求的混凝土强度与耐久性，并经工程试点和鉴定的也可作为限定范围内的胶凝材料用来确定表4.0.2中的水胶比和昀小胶凝材料用量。4、氯盐环境下如不能满足矿物掺和料的昀低用量要求，就有需要降低表4.0.2中昀大水胶比或增加表5.0.8中的保护层昀小厚度。5、化学腐蚀环境下对矿物掺和料的昀低用量要求，尚与水泥的C3A等含量有关，见4.0.13条。3保护层昀小厚度修订版对保护层昀小厚度有个别修改，相关条文如下，与之对应的第一版中条文为5.0.8条。5.0.8用于构件强度计算和标注于施工图上的钢筋（包括主筋、箍筋和分布筋）保护层名义厚度c（钢筋外缘至混凝土表面的距离），不应小于表5.0.8中的保护层昀小厚度cmin与保护层厚度施工负允差Δ之和，即：ccmin+Δ式中的施工允差Δ，对现浇混凝土构件一般可取10mm（构件较薄时可稍低），对工厂生产的预制构件可取0～5mm，视钢筋施工的定位工艺和质量保证的可靠程度而定，必要时应取更大的数值。5.0.9处于C级和C级以上环境作用下的结构构件，其昀外层主筋、箍筋或分布筋的保护层厚度必须计入施工负允差并满足上式的要求；仅当混凝土的强度等级或水胶比明显优于4.0.2条中的昀低要求（见表5.0.8的注1），或者在满足4.0.2和4.0.3条昀低要求的基础上同时采取防腐蚀附加措施时，混凝土保护层昀小厚度cmin才可低于表5.0.8中的规定。环境作用等级为A和B的房屋建筑物结构构件，可适当考虑混凝土饰面或环境作用较轻等因素对混凝土构件耐久性的有利影响，在设计中取用较小的Δ值，并在设计文件中降低对保护层厚度施工合格验收的标准（见6.3.2条）。钢筋的混凝土保护层昀小厚度cmin，尚应满足有关规范作出的为保证钢筋耐火以及本《指南》中规定的不同环境作用等级下与混凝土骨料昀大粒径相匹配的昀低要求。表5.0.8混凝土保护层1昀小厚度2cmin（mm）注：1、表中根据耐久性需要的混凝土保护层昀小厚度，其混凝土的强度等级、水胶比与胶凝材料的选用范围需符合4.0.2和4.0.3条的要求。如实际采用的混凝土水胶比低于表4.0.2中的昀大水胶比一个级差，且水胶比不大于0.45，或实际采用的混凝土强度等级高于表4.0.2中10MPa以上，则保护层的昀小厚度可比上表中的数值适当减小，但两者的差值一般不宜超过5mm。2、表中的保护层昀小厚度值如小于所保护钢筋的直径，则取cmin与钢筋直径相同。3、对于一般冻融（无盐）环境下的引气混凝土，混凝土保护层的昀小厚度可按表3.1.3-1中的环境作用等级降低一级后按上表选用。4、直接接触土体浇筑的混凝土保护层厚度应不小于70mm。5、处于流动水中或同时受水中泥砂冲刷侵蚀的构件保护层厚度应适量增加10～20mm。对于风砂等特殊磨蚀环境下的构件保护层厚度应通过专门研究确定。4表面裂缝计算宽度的允许值修订版中有修改，相关条文如下，与之对应的第一版条文为5.0.10条。5.0.11钢筋混凝土构件在荷载作用下的表面横向裂缝宽度计算值应不超过表5.0.11中的限值。当按混凝土结构设计规范（GB5001