一、環(huán)境因素決定了混凝土結構的耐久性

　　1、使用環(huán)境分類(lèi)：影響混凝土結構耐久性的重要因素是環(huán)境，環(huán)境類(lèi)別應根據其對混凝土結構耐久性的影響確定�；炷�土結構的環(huán)境類(lèi)別參見(jiàn)《鋼筋混凝土結構設計規范》的表3.4.1.

　　第一類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：室內正常環(huán)境。

　　第二a類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：室內潮濕環(huán)境；非嚴寒和非寒冷地區的露天環(huán)境、與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境。這部分主要是考慮基礎、地下室、人防工程等在浸水情況下的耐久性。

　　第二b類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：嚴寒和非寒冷地區的露天環(huán)境、與無(wú)侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境。

　　第三類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：使用除冰鹽的環(huán)境；嚴寒和寒冷地區冬季水位變動(dòng)的環(huán)境；濱海室外環(huán)境。這類(lèi)環(huán)境在空氣中含有大量的氯離子，氯離子有很強的活性，日長(cháng)月久極易破壞鋼筋表面的鈍化膜而引起鋼筋銹蝕（見(jiàn)下圖）；水位變動(dòng)的環(huán)境加上嚴寒和寒冷地區冬季的反復凍融，往往對混凝土造成很大的損傷。

　　第四類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：海水環(huán)境。如港口碼頭，燈塔、海島高腳屋等。港口的耐久性規定詳見(jiàn)《港口工程混凝土結構設計規范》。

　　第五類(lèi)環(huán)境類(lèi)別為：受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。對于人為侵蝕性環(huán)境應根據《工業(yè)建筑防腐蝕設計規范》的有關(guān)規定進(jìn)行耐久性設計。對于自然侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境應根據水文地質(zhì)勘察報告，確定自然侵蝕物侵蝕性的強弱，采取相應的防護措施，否則極易引起事故。

　　2、混凝土的基本要求：影響混凝土耐久性的一個(gè)重要因素是混凝土本身的質(zhì)量。提高密實(shí)度而減少混凝土的滲透性可以減緩侵蝕性物質(zhì)侵入混凝土內部的速度，而這又與混凝土的強度等級、水灰比等因素有關(guān)。由于氯離子可引起鋼筋銹蝕，所以根據不同的環(huán)境類(lèi)別限制混凝土中氯離子的含量。當混凝土中含有堿活性骨料時(shí)，在露天和潮濕的環(huán)境中，堿和骨料內的活性顆粒產(chǎn)生堿—骨料反應造成混凝土表面產(chǎn)生裂縫，加速侵蝕性物質(zhì)的破壞作用。因此規范第3.4.2條對一類(lèi)、二類(lèi)和三類(lèi)環(huán)境中，設計使用年限為五十年的結構混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土強度等級、最大氯離子含量和最大堿含量都做出明確的規定。

　　3、對于在一類(lèi)環(huán)境中設計使用年限為100每年的結構混凝土的耐久性應做更嚴格的要求，詳見(jiàn)規范第3.4.3條。規范第3.4.4條規定，在二、三類(lèi)環(huán)境中設計使用年限為100年的混凝土結構應采用專(zhuān)門(mén)有效措施，保證其耐久性。

　　4、規范第3.4.5條和3.4.6條主要針對混凝土的抗凍要求和抗滲要求�；炷�土的抗凍等級和抗滲等級的設計見(jiàn)《水工混凝土結構設計規范》和《地下工程防水設計規范》。

　　5、規范第3.4.7條規定，三類(lèi)環(huán)境中的結構構件，其受力鋼筋宜采用環(huán)氧樹(shù)脂涂層帶肋鋼筋；這種鋼筋表面的環(huán)氧樹(shù)脂涂層可有效防止鋼筋銹蝕，鋼筋使用可參見(jiàn)《環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋》。而預應力結構的耐久性要求更高，故對預應力鋼筋、錨具及連接器應采用專(zhuān)門(mén)防護措施；可采用刷防銹漆，封閉灌漿，用混凝土封閉，外加水泥砂漿抹面保護。

　　6、規范第3.4.8條規定，四類(lèi)和五類(lèi)環(huán)境中的混凝土結構，其耐久性要求應符合有關(guān)標準的規定。臨時(shí)性混凝土結構可不考慮混凝土的耐久性。

　　二、耐久性設計的內容

　　混凝土耐久性設計的內容：一部分為《鋼筋混凝土結構設計規范》GB50010—2002中的第3.4.1～3.4.8條規定的內容。

　　另一部分則分散在不同規范的各章節中。為此，我們在進(jìn)行混凝土耐久性設計時(shí)，應綜合有關(guān)規范的要求來(lái)進(jìn)行設計。

　　例如：規范規定樓板的保護層厚度為20mm，天面層鋼筋應設置溫差鋼筋；《建筑地基基礎設計規范》GB5007-2002中擴展基礎的構造措施第8.2.2條，有墊層時(shí)鋼筋的保護層厚度不小于40MM，混凝土強度等級不應低于C20.第8.4.3條高層建筑筏形基礎的混凝土強度等級不應低于C30等。

　　三、設計使用年限

　　普通混凝土是以水泥為膠結材料，以天然砂、石為骨料加水拌合，經(jīng)過(guò)攪拌澆筑成型，養護凝結硬化形成的固體材料。由于物理、化學(xué)作用，施工、環(huán)境因素的影響，混凝土是帶裂縫工作的。

　　當混凝土結構裂縫較大時(shí)，侵蝕性物質(zhì)會(huì )通過(guò)裂縫滲入混凝土內部到達鋼筋表面引起銹蝕。鋼筋銹蝕養化后體積膨脹將混凝土保護層漲裂，反過(guò)來(lái)又加速鋼筋銹蝕，最后導致保護層剝落。鋼筋銹蝕后，鋼筋的有效面積減小，強度降低導致結構承載力下降。另一方面銹蝕鋼筋的抗滑移能力降低，有可能導致結構出現滑移破壞。由此可見(jiàn)隨著(zhù)時(shí)間的推移，混凝土結構可能出現承載力方面的問(wèn)題，有時(shí)甚至會(huì )是脆性破壞。這就是混凝土耐久性問(wèn)題的根源。

　　由于耐久性問(wèn)題對結構抗力的影響，所以混凝土結構不僅應進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的計算，而且還應保證其在相當長(cháng)的時(shí)期內滿(mǎn)足設計規定的功能要求。這個(gè)時(shí)間區段稱(chēng)為“設計使用年限”。

　　設計使用年限是指設計規定的結構構件不需進(jìn)行大修即可按其預定目的使用的時(shí)期。根據《建筑結構可靠度設計統一標準》的規定，設計使用年限對臨時(shí)結構是5年；易于替換的結構構件為25年；普通房屋和構筑物為50年；記念性建筑和特別重要的建筑結構為100年。

　　四、結語(yǔ)

　　由于影響混凝土結構耐久性的因素很多，學(xué)習研究不深，難以達到定量設計的程度。規范采用了宏觀(guān)控制的方法，即根據結構設計使用年限和環(huán)境類(lèi)別對結構混凝土提出相應的限制和要求，以保證其耐久性。這種方法概念清楚，設計簡(jiǎn)單。規范規定設計人員在設計圖紙上應標明建筑結構的使用年限，為此，設計人員應結合巳有的設計經(jīng)驗和當地工程建設實(shí)踐認真進(jìn)行結構的耐久性設計。