1.混凝土结构耐久性的基本规定
1.1 高性能混凝土结构耐久性设计应包括以下内容：
1 混凝土结构及构件的设计使用年限。
2 混凝土结构的环境类别及环境作用等级。
3 混凝土结构用材料的性能及耐久性指标要求。
4 混凝土结构裂缝控制措施。
5 混凝土结构构造措施。
6 严重腐蚀环境下对混凝土结构采取的防腐蚀强化措施。
7 在设计使用年限内对混凝土结构采取的跟踪检查与维修要求。
1.2 混凝土结构的使用年限级别可根据设计使用年限按表1.2进行划分。
表1.2 混凝土结构的使用年限
| 使用年限 | 设计使用年限 |
| 一 | 100年 |
| 二 | 60年 |
| 三 | 30年 |
2.1 一 般 规 定
2.1.1 混凝土结构耐久性设计前，应对所建线路沿线气候、水质、土质等环境条件进行勘察或调查，确定混凝土结构所处的环境类别及作用等级。
2.1.2 混凝土结构处于多种环境共同作用情况下，应对结构所处的不同环境作用分别进行确定，所采取的耐久性技术措施应同时满足每种环境作用的要求。
2.1.3 同一混凝土结构的不同部位所处的环境作用不同时，应根据具体情况对不同部位所处的环境类别及作用等级分别经行确定，并采取相应的耐久性技术措施。
2.2 类 别
2.2.1 混凝土结构所处的常见环境类别按其对混凝土材料和钢筋的腐蚀机理分为6类，并按表2.2.1确定。
表2.2.1 环 境 类 别
| 环境类别 | 腐蚀机理 |
| 碳化环境 | 保护层混凝土碳化导致钢筋锈蚀 |
| 氯盐环境 | 氯盐渗入混凝土内部导致钢筋锈蚀 |
| 化学侵蚀环境 | 硫酸盐等化学物质与水泥水化产物发生化学反应导致混凝土损伤 |
| 盐类结晶破坏环境 | 硫酸盐等化学物质在混凝土孔中结晶膨胀导致混凝土损伤 |
| 冻融破坏环境 | 反复冻融作用导致混凝土损伤 |
| 磨蚀环境 | 风沙、河水、泥砂或流冰在混凝土表面高速流动导致混凝土表面损伤 |
2.3.1 碳化环境的作用等级应按表2.3.1确定。
表2.3.1 碳化环境的作用等级
| 环境作用等级 | 环境条件 |
| T1 | 年平均相对湿度<60% |
| 长期在水下（不包括海水）或土中 | |
| T2 | 年平均相对湿度≥60% |
| 室外环境 | |
| T3 | 水位变动区 |
| 干湿交替 |
2.3.2 氯盐环境的作用等级应按表2.3.2确定。
表2.3.2 氯盐环境的作用等级
| 环境作用等级 | 环境条件 |
| L1 | 长期在海水水下区 |
| 离平均水位15m以上的海上大气区 | |
| 离涨潮岸线100m～300m的陆上近海区 | |
| 水中氯离子浓度≥100 mg/L且≤500 mg/L，并有干湿交替 | |
| 土中氯离子浓度≥150 mg/kg且≤750 mg/kg，并有干湿交替 |
| 环境作用等级 | 环境条件 |
| L2 | 平均水位15m以内（含15m）的海上大气区 |
| 离涨潮岸线100m以内（含100m）的陆上近海区 | |
| 海水潮汐区或浪溅区（非炎热地区） | |
| 水中氯离子浓度>500 mg/L且≤5000 mg/L，并有干湿交替 | |
| 土中氯离子浓度>750 mg/kg且≤750 mg/kg，并有干湿交替 | |
| L3 | 海水潮汐区或浪溅区（南方炎热地区） |
| 盐渍地区露出地表的毛细吸附区 | |
| 水中氯离子浓度>5000 mg/L，并有干湿交替 | |
| 土中氯离子浓度>7500 mg/kg，并有干湿交替 |
2 炎热地区是指年平均气温高于20℃的地区。
2.3.3 化学侵蚀环境的作用等级应按表2.3.3确定。
表1.2.1-3 化学侵蚀环境的作用等级
| 环境作用等级 | 环境条件 | |||||
| 水中 SO42 （mg/L） | 强透水性土中SO42-（水溶值mg/kg） | 弱透水性土中SO42-（水溶值mg/kg） | 酸性水 (pH值) | 水中侵蚀性CO2（mg/ L） | 水中Mg2+（mg/ L） | |
| H1 | ≥200 ≤1000 | ≥300 ≤1500 | >1500 ≤6000 | ≤6.5 ≥5.5 | ≥15 ≤40 | ≥300 ≤1000 |
| H2 | >1000 ≤4000 | >1500 ≤6000 | >6000 ≤15000 | <5.5 ≥4.5 | >40 ≤100 | >1000 ≤3000 |
| H3 | >4000 ≤10000 | >6000 ≤15000 | >15000 | <4.5 ≥4.0 | >100 | >3000 |
| H4 | >10000 ≤20000 | >15000 ≤30000 | — | — | — | — |
2 当混凝土结构处于高硫酸盐含量（水中SO42-含量大于20000 mg/L、土中SO42-含量大于30000mg/kg）的环境时，其耐久性技术措施应进行专门研究和论证。
3 当环境中存在酸雨时，按酸性水侵蚀考虑，但相应作用等级可降一级。
4 水和土中侵蚀性离子浓度的测定方法应符合交通部现行的水质和岩土分析规程的相关规定。
2.3.4 盐类结晶破坏环境的作用等级应按表2.3.4确定。
表2.3.4 盐类结晶破坏环境的作用等级
| 环境作用等级 | 环境条件 | |
| 水中SO42-（mg/L） | 土中SO42-（水溶值mg/kg） | |
| Y1 | ≥200, ≤500 | ≥300, ≤750 |
| Y2 | >500, ≤2000 | >750, ≤3000 |
| Y3 | >2000, ≤5000 | >3000, ≤7500 |
| Y4 | >5000, ≤10000 | >7500, ≤15000 |
2 对于一面接触含盐环境水（或土）而另一面临空且处于大气干燥或多风环境中的薄壁混凝土结构（如隧道衬砌），接触含盐环境水（或土）的混凝土按遭受化学侵蚀环境作用考虑，临空面的混凝土按遭受盐类结晶破坏环境作用考虑。
3 当混凝土结构哦处于高硫酸盐含量（环境水中SO42-含量大于10000 mg/L或环境土中SO42-含量大于15000 mg/kg）的地区，其耐久性技术措施应进行专门研究和论证。
4 水盒土中硫酸盐离子浓度的测定方法应符合交通部现行的水质和岩土分析规程的相关规定。
2.3.5 冻融破坏环境的作用等级应按表2.3.5确定。
表2.3.5 冻融破坏环境的作用等级
| 环境作用等级 | 环境条件特征 |
| D1 | 微冻条件，且混凝土频繁接触水 |
| D2 | 微冻条件，且混凝土处于水位变动区 |
| 严寒和寒冷条件，且混凝土频繁接触水 | |
| 微冻条件，且混凝土频繁接触含氯盐水体 | |
| D3 | 严寒和寒冷条件，且混凝土处于水位变动区 |
| 微冻条件，且混凝土处于含氯盐水体的水位变动区 | |
| 严寒和寒冷条件，且混凝土频繁接触含氯盐水体 | |
| D4 | 严寒和寒冷条件，且混凝土处于含氯盐水体的水位变动区 |
2.3.6 磨蚀环境的作用等级应按表2.3.6确定。
表2.3.6 磨蚀环境的作用等级
| 环境作用等级 | 环境条件特征 |
| M1 | 风力等级≥7级，且年累计刮风时间大于90d的风沙地区 |
| M2 | 风力等级≥9级，且年累计刮风时间大于90d的风沙地区 |
| 有强烈流冰撞击的河道（冰层水位下0.5m ～冰层水位上1.0m） | |
| 汛期含砂量为200～1000 kg/m3 的河道 | |
| M3 | 风力等级≥11级，且年累计刮风时间大于90d的风沙地区 |
| 汛期含砂量>1000 kg/m3 的河道 | |
| 西北戈壁荒漠区洪水期间夹杂大量粗颗粒砂石的河道 |
3 配 合 比
3.1.1 不同强度等级混凝土的胶凝材料用量宜满足表3.1.1的要求
表3.1.1 混凝土的胶凝材料最大用量限值（kg/m3）
| 混凝土强度等级 | 成型方式 | |
| 振动成型 | 自密实成型 | |
| < C30 | 360 | / |
| C30～C35 | 400 | 550 |
| C40～C45 | 450 | 600 |
| C50 | 480 | / |
| > C50 | 500 | / |
表3.1.2 不同环境下混凝土中矿物掺和料掺量范围（%）
| 环境类别 | 矿物掺和料种类 | 水胶比 | |
| ≤0.40 | > 0.40 | ||
| 碳化环境 | 粉煤灰 | ≤40 | ≤30 |
| 磨细矿渣粉 | ≤50 | ≤40 | |
| 氯盐环境 | 粉煤灰 | 30～50 | 20～40 |
| 磨细矿渣粉 | 40～60 | 30～50 | |
| 环境类别 | 矿物掺和料种类 | 水胶比 | |
| ≤0.40 | ≤0.40 | ||
| 化学侵蚀环境 | 粉煤灰 | 30～50 | 20～40 |
| 磨细矿渣粉 | 40～60 | 30～50 | |
| 盐类结晶破坏环境 | 粉煤灰 | ≤40 | ≤30 |
| 磨细矿渣粉 | ≤50 | ≤40 | |
| 冻融破坏环境 | 粉煤灰 | ≤30 | ≤20 |
| 磨细矿渣粉 | ≤40 | ≤30 | |
| 磨蚀环境 | 粉煤灰 | ≤30 | ≤20 |
| 磨细矿渣粉 | ≤40 | ≤30 | |
2 本表规定的矿物掺和料的掺量范围仅限于使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥的混凝土。
3 对于预应力混凝土结构，粉煤灰的掺量不宜超过30%。
4 严重氯盐环境与化学侵蚀环境下，粉煤灰掺量应大于30%，或磨细矿渣粉的掺量大于50%。
3.1.3 不同环境下，混凝土的含气量应满足表3.1.3的要求。
表3.1.3 混凝土含气量最低限值要求
| 环境条件 | 冻融破坏环境 | 盐类结晶破坏环境 | 其他环境 | ||
| D1 | D2、D3 | D4 | Y1、Y2、Y3、Y4 | ||
| 含气量（%） | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 4.0 | 2.0 |
2 本标准环境条件下，梁板混凝土的含气量应为2.0%～4.0%。
3.1.4 碳化环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混凝土配合比参数应满足表3.1.4的要求，素混凝土结构的混凝土的最大水胶比不应超过0.60，最小胶凝材料用量不应低于260 kg/m3。
表3.1.4 碳化环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混凝土配合比参数限值
| 环境作用等级 | 100年 | 60年 | 30年 | |||
| 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | |
| T1 | 0.55 | 280 | 0.60 | 260 | 0.60 | 260 |
| T2 | 0.50 | 300 | 0.55 | 280 | 0.55 | 280 |
| T3 | 0.45 | 320 | 0.50 | 300 | 0.50 | 300 |
表3.1.5 氯盐环境下，钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的混凝土配合比参数限值
| 环境作用等级 | 100年 | 60年 | 30年 | |||
| 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | |
| L1 | 0.45 | 320 | 0.50 | 300 | 0.50 | 300 |
| L2 | 0.40 | 340 | 0.45 | 320 | 0.45 | 320 |
| L3 | 0.36 | 360 | 0.40 | 340 | 0.40 | 340 |
表3.1.6 化学侵蚀环境下混凝土配合比参数限值
| 环境作用等级 | 100年 | 60年 | 30年 | |||
| 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | |
| H1 | 0.50 | 300 | 0.55 | 280 | 0.55 | 280 |
| H2 | 0.45 | 320 | 0.50 | 300 | 0.50 | 300 |
| H3 | 0.40 | 340 | 0.45 | 320 | 0.45 | 320 |
| H4 | 0.36 | 360 | 0.40 | 340 | 0.40 | 340 |
表3.1.7 盐类结晶破坏环境下混凝土配合比参数限值
| 环境作用等级 | 100年 | 60年 | 30年 | |||
| 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | |
| Y1 | 0.50 | 300 | 0.55 | 280 | 0.55 | 280 |
| Y2 | 0.45 | 320 | 0.50 | 300 | 0.50 | 300 |
| Y3 | 0.40 | 340 | 0.45 | 320 | 0.45 | 320 |
| Y4 | 0.36 | 360 | 0.40 | 340 | 0.40 | 340 |
表3.1.8 冻融破坏环境下混凝土配合比参数限值
| 环境作用等级 | 100年 | 60年 | 30年 | |||
| 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | |
| Y1 | 0.50 | 300 | 0.55 | 280 | 0.55 | 280 |
| Y2 | 0.45 | 320 | 0.50 | 300 | 0.50 | 300 |
| Y3 | 0.40 | 340 | 0.45 | 320 | 0.45 | 320 |
| Y4 | 0.36 | 360 | 0.40 | 340 | 0.40 | 340 |
表3.1.9 磨蚀环境下混凝土配合比参数限值
| 环境作用等级 | 100年 | 60年 | 30年 | |||
| 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | 最大 水胶比 | 最小胶凝材料用量（kg/m3） | |
| M1 | 0.50 | 300 | 0.55 | 280 | 0.55 | 280 |
| M2 | 0.45 | 320 | 0.50 | 300 | 0.50 | 300 |
| M3 | 0.40 | 340 | 0.45 | 320 | 0.45 | 320 |
表3.1.10 混凝土的氯离子含量最大限值（%）
| 项 目 | 钢筋混凝土 | 预应力混凝土 |
| 氯离子含量 | 0.10 | 0.06 |
2 对于钢筋的配筋率低于最小配筋率的混凝土结构，其混凝土的氯离子含量要求应与本表中钢筋混凝土的要求相同。
3.1.11 不同环境下，混凝土的碱含量应满足表3.1.11的规定。
表3.1.11 混凝土的碱含量最大限值（kg/m3）
| 设计使用年限 | 100年 | 60年 | 30年 | |
| 环境条件 | 干燥环境 | 3.5 | 3.5 | 3.5 |
| 潮湿环境 | 3.0 | 3.0 | 3.5 | |
| 含碱环境 | 2.1 | 3.0 | 3.0 | |
2干燥环境是指不直接与水接触、年平均空气相对湿度不大于75%的环境；潮湿环境是指长期处于水下或潮湿土中、干湿交替区、水位变化区以及年平均相对湿度大于75%的环境；含碱环境是指与高含盐碱土体、海水、含碱工业废水或钠（钾）盐等直接接触的环境。干燥环境或潮湿环境与含碱环境交易作用时，均按含碱环境对待。
3对于含碱环境中的混凝土结构，当其设计使用年限为100年时，除了混凝土的碱含量应满足本表要求外，还应使用非碱活性骨料；当其设计使用年限为60年、30年时，除了混凝土的碱含量应满足本表要求外，还应对混凝土表面作防水、防碱涂层处理，否则应换用非碱活性骨料。
3.1.12 不同环境下，混凝土的三氧化硫含量不应超过胶凝材料总量的4.0%。
4 耐 久 性
4.1.1 不同环境下，混凝土的耐久性评价项目应包括表4.1.1的内容。
表4.1.1 混凝土的耐久性评价项目
| 环境类别 | 混凝土耐久性评价项目 |
| 碳化环境 | 最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应 |
| 环境类别 | 混凝土耐久性评价项目 |
| 氯盐环境 | 最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、路离子扩散系数、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应 |
| 化学 侵蚀环境 | 最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、胶凝材料抗蚀系数、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应 |
| 盐类结晶 破坏环境 | 最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、抗盐类结晶干湿循环系数、含气量、气泡间距系数、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应 |
| 冻融破坏环境 | 最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、抗冻等级、含气量、气泡间距系数、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应 |
| 磨蚀环境 | 最低强度等级、氯离子含量、碱含量、电通量、耐磨性、含气量、气泡间距系数、抗裂性、护筋性、抗碱-骨料反应 |
4.1.2 预应力混凝土的配合比的主控项目：
预应力混凝土配合比应根据设计使用年限、环境条件和施工工艺进行设计，并通过计算、试配、试件检测和试浇筑后确定。预应力混凝土配合比选定试验的检验和计算项目应符合表4.1.2的规定，检验项目主表要求要符合混凝土的耐久性指标和长期性要求。当设计对混凝土的耐久性有更高要求时，其配合比应另行研究确定。
表4.1.2 混凝土配合比选定试验的检验和计算项目
| 序号 | 检验项目 | 试验方法 | 备注 |
| 1 | 坍落度或维勃稠度 | 《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》 （GB/T 50080） | 基本检测项目 |
| 2 | 泌水率 | ||
| 3 | 凝结时间 | 《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》 （GB/T 50080） | |
| 4 | 抗压强度 | 《普通混凝土力学性能试验方法标准》 （GB/T 50081） | |
| 5 | 电通量 | 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082） | |
| 6 | 含气量 | 《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》 （GB/T 50080） | |
| 7 | 弹性模量 | 《普通混凝土力学性能试验方法标准》 （GB/T 50081） | |
| 8 | 抗冻等级 | 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082） | 仅对处于冻融破坏环境的混凝土或对耐久性有特殊要求的混凝土 |
| 序号 | 检验项目 | 试验方法 | 备注 |
| 9 | 气泡间距系数 | 直线导线法 | 仅对处于冻融破坏、盐类结晶破坏环境的混凝土 |
| 10 | 氯离子扩散系数 | 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082） | 仅对处于氯盐环境的混凝土 |
| 11 | 56d抗硫酸盐结晶破坏等级 | 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082） | 仅对处于盐类结晶破坏环境的混凝土 |
| 12 | 胶凝材料抗蚀系数 | 胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能快速试验方法 | 仅对处于硫酸盐化学侵蚀环境的混凝土 |
| 13 | 抗渗等级 | 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082） | 仅对有抗渗要求的混凝土 |
| 14 | 收缩 | 仅对自密实混凝土 | |
| 15 | 碱含量 | 水泥、矿物掺和料、外加剂及水的碱含量之和 | 基本计算项目 |
| 16 | 三氧化硫含量 | 水泥、矿物掺和料、外加剂及水的三氧化硫含量之和 | |
| 17 | 氯离子含量 | 水泥、矿物掺和料、粗集料、细集料外加剂及水的氯离子含量之和与胶凝材料的重量比 |
2 预应力混凝土的电通量试件应从标准试件中心位置取芯，加工为Φ100×50mm的试件进行试验，龄期28d。
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