JTS 中华人民共和国行业标准 JTS 153—2015 中华人民共和国交通运输部发布

水运工程结构耐久性设计标准¶

Standard for Durability Design of Port and Waterway Engineering Structure

2015-08-21 发布

2016-01-01 实施

中华人民共和国行业标准

水运工程结构耐久性设计标准

JTS 153—2015

主编单位:中交四航工程研究院有限公司
中交水运规划设计院有限公司

批准部门:中华人民共和国交通运输部

施行日期:2016年1月1日

人民交通出版社股份有限公司

2015·北京

中华人民共和国行业标准

书名：水运工程结构耐久性设计标准

著作者: 中交四航工程研究院有限公司

中交水运规划设计院有限公司

责任编辑：董方

出版发行：人民交通出版社股份有限公司

地址：(100011)北京市朝阳区安定门外外馆斜街3号

网址：http://www.chinasybook.com

销售电话：(010)64981400,59757915

总经销：北京交实文化发展有限公司

印刷：北京鑫正大印刷有限公司

开本：880×1230 1/16

印张：9.25

字数：220千

版次：2015年11月第1版

印次：2015年11月第1次印刷

统一书号：15114·2240

定价：65.00元

(有印刷、装订质量问题的图书由本公司负责调换)

交通运输部关于发布《水运工程结构耐久性设计标准》 (JTS 153—2015)的公告

2015年第37号

现发布《水运工程结构耐久性设计标准》(以下简称《标准》)。本《标准》为强制性行业标准，编号为JTS 153—2015，自2016年1月1日起施行。

本《标准》第4.4.6条、第4.4.7条和第N.0.15条中的黑体字部分为强制性条文，必须严格执行。

本《标准》由交通运输部组织中交四航工程研究院有限公司和中交水运规划设计院有限公司等单位编制完成，由交通运输部水运局负责管理和解释，由人民交通出版社出版发行。

特此公告。

中华人民共和国交通运输部

2015年8月21日

制定说明制定说明

本标准是根据“交通运输部关于签订2010年度水运工程建设标准新列项目合同的通知(水运技术便字[2010]238号)”，由中交四航工程研究院有限公司和中交水运规划设计院有限公司等单位在深入调查研究的基础上，总结我国水运工程结构耐久性设计实践经验，针对水运工程建设对提高耐久性和降低工程全寿命成本的发展需求，借鉴国内外相关技术标准并吸收新的研究成果，经广泛征求意见编制而成。

本标准共分6章14个附录,并附条文说明,主要包括混凝土结构和钢结构的耐久性设计技术内容。本标准的主要内容有:

(1) 水运工程结构设计使用年限 50 年和 50 年以上的耐久性设计原则和方法。

(2) 对混凝土结构原材料、混凝土性能的基本要求, 提高混凝土结构耐久性采取的附加防腐蚀措施等。

(3)钢结构防腐蚀措施等。

本标准第4.4.6条、第4.4.7条和第N.0.15条中的黑体字部分为强制性条文，必须严格执行。

本标准主编单位为中交四航工程研究院有限公司和中交水运规划设计院有限公司，参编单位为中交第三航务工程勘察设计院有限公司、中交天津港湾工程研究院有限公司、中交武汉港湾工程设计研究院有限公司和中交上海三航科学研究院有限公司。本标准编写人员的分工如下：

1 总则: 王胜年

2 术语: 王胜年杨国平

3 基本规定: 王胜年胡家顺程泽坤黄君哲熊建波

4 混凝土结构: 王胜年杨国平胡家顺程泽坤黄君哲王迎飞熊建波陈龙米胜东屠柳青王成启

5 混凝土结构附加防腐蚀措施: 黄君哲熊建波陈龙王成启

6 钢结构:马化雄陈龙程泽坤

附录 A \~ D: 王胜年黄君哲

附录 E: 王成启

附录 F \~ J: 熊建波黄君哲

附录 K\~N: 陈龙马化雄

附录 P: 王胜年杨国平

本标准于2014年6月20日通过部审，于2015年8月23日发布，自2016年1月1日起实施。

本标准由交通运输部水运局负责管理和解释。各单位在执行过程中发现的问题和意见，请及时函告交通运输部水运局（地址：北京市建国门内大街11号，邮政编码：100736，电子邮箱：sys616@mot.gov.cn）和本标准管理组（地址：广东省广州市前进路157号，中交四航工程研究院有限公司，邮政编码：510230），以便修订时参考。

目次¶

1 总则 …… (1) 2 术语 …… (2) 3 基本规定 …… (5) 3.1 耐久性设计基本原则 …… (5) 3.2 环境类别与结构部位划分 …… (5) 3.3 耐久性极限状态 …… (8) 3.4 耐久性维护 …… (8) 4 混凝土结构 …… (9) 4.1 一般规定 …… (9) 4.2 结构和构件形式 …… (9) 4.3 构造 …… (10) 4.4 混凝土的原材料 …… (12) 4.5 海水环境混凝土质量 …… (17) 4.6 淡水环境混凝土质量 …… (20) 4.7 化学腐蚀环境混凝土质量 …… (21) 4.8 耐久性维护要求 …… (22) 5 混凝土结构附加防腐蚀措施 …… (24) 5.1 一般规定 …… (24) 5.2 表面涂层 …… (24) 5.3 硅烷浸渍 …… (26) 5.4 环氧涂层钢筋 …… (26) 5.5 钢筋阻锈剂 …… (27) 5.6 外加电流阴极保护 …… (28) 5.7 维护要求 …… (28) 6 钢结构 …… (30) 6.1 一般规定 …… (30) 6.2 结构形式与构造 …… (31) 6.3 海水环境钢结构涂层 …… (32) 6.4 海水环境钢结构金属热喷涂 …… (34)

6.5 海水环境钢结构包覆有机复合层 …… (35) 6.6 海水环境钢结构阴极保护 …… (36) 6.7 淡水环境钢结构防腐蚀 …… (38) 6.8 维护要求 …… (41) 附录A 硅灰检验和试验方法 …… (43) 附录B 混凝土抗氯离子渗透性电通量试验方法 …… (46) 附录C 混凝土抗氯离子渗透性扩散系数电迁移试验方法 …… (49) 附录D 海水环境混凝土结构设计使用年限校核 …… (53) D.1 一般规定 …… (53) D.2 钢筋开始腐蚀阶段 …… (53) D.3 保护层锈胀开裂阶段 …… (55) 附录E 胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能快速试验方法 …… (57) 附录F 混凝土涂层试验方法 …… (59) F.1 耐碱性试验 …… (59) F.2 抗氯离子渗透性试验 …… (60) F.3 粘结强度试验 …… (61) F.4 涂层外观质量检验 …… (63) 附录G 硅烷材料性能检测方法 …… (64) G.1 硅烷成分检测——气相色谱-质谱法 …… (64) G.2 硅烷含量检测——气相色谱法 …… (65) G.3 硅氧烷含量检测——气相色谱-质谱法 …… (66) G.4 氯离子含量检测——离子色谱法 …… (67) 附录H 混凝土硅烷浸渍试验方法 …… (69) H.1 试件制作 …… (69) H.2 吸水率试验 …… (69) H.3 浸渍深度试验——染料指示法 …… (70) H.4 浸渍深度试验——热分解气象色谱法 …… (71) H.5 氯化物吸收量降低效果试验 …… (71) 附录J 钢筋阻锈剂防锈性能试验方法 …… (73) J.1 钢筋阻锈剂在盐水溶液中的防锈性能试验 …… (73) J.2 钢筋阻锈剂电化学综合防锈性能试验 …… (74) J.3 钢筋阻锈剂在盐水浸烘环境中防锈性能试验 …… (75) 附录K 混凝土外加电流阴极保护系统设计 …… (78) 附录L 钢结构牺牲阳极阴极保护系统设计计算 …… (80) 附录M 阳极屏蔽层计算 …… (83)

目次附录 N 钢结构外加电流阴极保护系统设计 …… (84) 附录 P 本标准用词说明 …… (87) 引用标准名录 …… (88) 附加说明本标准主编单位、参编单位、主要起草人、主要审查人、总校人员和管理组人员名单 …… (90) 条文说明 …… (93)

1 总则

1 总则¶

1.0.1 为统一水运工程结构耐久性设计技术要求,保障水运工程结构达到预定的设计使用年限,做到安全可靠、耐久适用、经济合理,制定本标准。¶

1.0.2 本标准适用于设计使用年限50年或以上的新建水运工程混凝土结构和钢结构的耐久性设计。¶

1.0.3 水运工程结构耐久性设计除应执行本标准的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。¶

2 术语¶

2.0.1 环境作用 Environmental Effects温度、湿度及其变化,二氧化碳、氧、盐、酸等环境因素对结构的作用。¶

2.0.2 腐蚀 Corrosion材料与环境介质发生物理作用、化学作用或电化学作用而受到的渐进性损伤与破坏现象。¶

2.0.3 海水环境 Marine Environment受海水影响的工程建筑物所处的环境,包括受海水影响的河口环境。¶

2.0.4 冻融环境 Freeze-thaw Environment受冻融影响的水运工程建筑物所处的环境。¶

2.0.5 化学腐蚀环境 Chemical Corrosion Environment受酸、碱、盐等化学腐蚀影响的水运工程建筑物所处的环境。¶

2.0.6 结构耐久性 Structure Durability在设计规定的环境作用和维修、使用条件下,结构及构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力。¶

2.0.7 耐久性极限状态 Durability Limit State结构或构件因耐久性损伤造成某项性能降低或丧失而不能满足要求的极限状态。¶

2.0.8 设计使用年限 Design Working Life设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。¶

2.0.9 设计保护年限 Design Protection Life混凝土结构和钢结构采取的防腐蚀措施按设计目的使用不需进行大修的使用年限。¶

2.0.10 全寿命成本 Life Cycle Cost建设工程项目在设计、施工、运营、和维护管理等贯穿整个建设和使用期所发生的费用总和。¶

2.0.11 混凝土保护层厚度 Thickness of Concrete Cover指主筋表面与混凝土表面的最小距离。¶

2.0.12 胶凝材料 Cementitious Material; Binder配制混凝土的水泥或水泥与粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和硅灰等活性矿物掺合料的总称。¶

2.0.13 水胶比 Water to Binder Ratio配制混凝土的单位体积用水量与单位体积胶凝材料总量的比值。¶

2.0.14 混凝土抗氯离子渗透性 Resistance of Concrete to Chloride Penetration反映混凝土抵抗环境中的氯离子侵入其内部难易程度的能力。¶

2.0.15 氯离子扩散系数 Chloride Diffusion Coefficient表示氯离子在混凝土中从高浓度区向低浓度区传输速率的参数。¶

2.0.16 高性能混凝土 High Performance Concrete用常规材料、常规工艺，以较低水胶比、大掺量优质矿物掺合料和严格的质量控制制作的具有高耐久性、较高强度、良好工作性及高体积稳定性的水泥基混凝土。¶

2.0.17 附加防腐蚀措施 Additional Protective Measures提高混凝土结构耐久性所采用的涂层、硅烷浸渍、阴极保护、阻锈剂、环氧涂层钢筋及其他措施等的统称。¶

2.0.18 涂层 Coating由有机或无机涂料分层涂装在结构构件表面,使该表面具有阻隔或延缓有害介质侵入其内部的作用的防腐蚀保护层。¶

2.0.19 涂装 Painting将涂料涂覆于基体表面的过程。¶

2.0.20 涂层体系 Coating System具有保护、装饰或特定功能的多层涂层。¶

2.0.21 硅烷浸渍 Silane Impregnation用膏状或液体类硅烷涂覆混凝土表面,渗透进混凝土表层使混凝具有低吸水率、低氯离子渗透率并具有透气性的防腐蚀措施。¶

2.0.22 环氧涂层钢筋 Epoxy Coated Rebar将热固环氧树脂、填料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、不渗透、连续的绝缘涂层的钢筋。¶

2.0.23 阻锈剂 Corrosion Inhibitor拌和在混凝土中或涂在混凝土表面的能抑制混凝土中钢筋电化学腐蚀的物质。¶

2.0.24 腐蚀裕量 Corrosion Allowance设计金属构件时,考虑使用期内可能产生的腐蚀损耗而增加的相应厚度。¶

2.0.25 阴极保护 Cathodic Protection通过降低腐蚀电位而达到的电化学保护。¶

2.0.26 牺牲阳极 Sacrificial Anode依靠自身腐蚀使与之耦合的阴极获得保护的金属或合金材料。¶

2.0.27 牺牲阳极阴极保护 Sacrificial Anode Cathodic Protection 由与被保护体耦合的牺牲阳极提供保护电流的阴极保护。¶

2.0.28 外加电流阴极保护 Impressed Current Cathodic Protection 由外部电源提供保护电流的阴极保护。¶

2.0.29 辅助阳极 Auxiliary Anode外加电流阴极保护中使用的阳极。¶

2.0.30 参比电极 Reference Electrode电位具有稳定性和重现性的电极,可以用它作为基准来测量其他电极的电位。¶

2.0.31 接水电阻 Water Connection Resistance阴极保护系统中阳极在水中的界面电阻。¶

2.0.32 包覆 Wrapping为防止腐蚀,在结构物外表面包裹一层耐蚀材料,使原来表面与环境隔离。¶

3 基本规定

3 基本规定¶

3.1 耐久性设计基本原则¶

3.1.1 水运工程耐久性设计应使结构在设计使用年限内无需大修即可按预定的功能安全和正常使用。¶

3.1.2 水运工程结构耐久性应根据结构的设计使用年限、结构所处的环境，并考虑施工条件、维护便利性和全寿命成本等因素进行合理设计。¶

3.1.3 水运工程结构耐久性设计前应进行专门的腐蚀环境调查,调查内容应包括水文、气象,水体氯离子含量、pH值、电阻率,水污染情况和周边其他环境侵蚀介质等。¶

3.1.4 当结构受到环境多重腐蚀因素共同作用时,设计应分别满足每种腐蚀单独作用下的耐久性要求,并应考虑多重腐蚀共同作用时的相互影响。¶

3.1.5 设计时宜选用耐久性良好的材料，并应明确材料的品质和性能指标。¶

3.1.6 工程的结构选型和构件形式、布置及构造应有利于减轻环境的腐蚀作用,且便于施工质量控制和使用阶段的检查维护。¶

3.1.7 海水环境下设计使用年限为50年或以上的钢筋混凝土、预应力混凝土结构,水位变动区和浪溅区部位的重要构件宜采用高性能混凝土,并宜同时采取必要的附加防腐蚀措施。当采用普通混凝土时,应采取附加防腐蚀措施。¶

3.1.8 水运工程钢结构应进行防腐蚀设计。¶

3.1.9 对海水环境设计使用年限50年以上的重要工程,对重要构件易发生严重腐蚀部位宜安装能实时监测混凝土中氯离子渗透和钢筋锈蚀情况的耐久性监测装置。¶

3.1.10 水运工程结构耐久性设计应包括下列内容：¶

(1) 设计使用年限；

(2) 环境类别、环境作用及预估的环境变化；

(3) 结构选型、构件布置和构造；

(4) 材料质量及性能要求；

(5) 施工要求；

(6) 混凝土结构采取的附加防腐蚀措施；

(7)钢结构的防腐蚀措施；

(8) 耐久性监测系统的要求和布置；

(9) 使用阶段的耐久性维护要求等。

3.2 环境类别与结构部位划分¶

3.2.1 水运工程混凝土结构所处环境可按表3.2.1 的规定进行环境类别划分。¶

表 3.2.1 水运工程混凝土结构环境类别

序号	环境类别	腐蚀特征
1	海水环境	氯盐作用下引起混凝土中钢筋锈蚀
2	淡水环境	一般淡水水流冲刷、溶蚀混凝土及大气环境下混凝土碳化引起钢筋锈蚀
3	冻融环境	冰冻地区冻融循环导致混凝土损伤
4	化学腐蚀环境	硫酸盐等化学物质对混凝土的腐蚀

3.2.2 不同环境类别混凝土结构应按腐蚀作用程度进行部位或腐蚀条件划分,所处部位或腐蚀条件的划分应符合下列规定。¶

3.2.2.1 海水环境混凝土结构部位应按设计水位或天文潮位划分为大气区、浪溅区、水位变动区和水下区，各部位划分应符合表3.2.2-1的规定。表 3.2.2-1 海水环境混凝土部位划分

掩护条件	划分类别	大气区	浪溅区	水位变动区	水下区
有掩护条件	按港工设计水位	设计高水位加1.5m以上	大气区下界至设计高水位减1.0m之间	浪溅区下界至设计低水位减1.0m之间	水位变动区下界至泥面
无掩护条件	按港工设计水位	设计高水位加( $η_{0}$ +1.0m)以上	大气区下界至设计高水位减 $η_{0}$ 之间	浪溅区下界至设计低水位减1.0m之间	水位变动区下界至泥面
无掩护条件	按天文潮位	最高天文潮位加0.7倍百年一遇有效波高 $H_{1/3}$ 以上	大气区下界至最高天文潮位减百年一遇有效波高 $H_{1/3}$ 之间	浪溅区下界至最低天文潮位减0.2倍百年一遇有效波高 $H_{1/3}$ 之间	水位变动区下界至泥面

注：① $\eta_{0}$ 为设计高水位时的重现期50年 $H_{1\%}$ （波列累积频率为1%的波高）波峰面高度(m)；
②当浪溅区上界计算值低于码头面板顶面高程时，应取码头面板顶面高程为浪溅区上界；
③当无掩护条件的海水环境混凝土结构无法按有关规范计算设计水位时，可按天文潮位确定混凝土结构的部位划分。

3.2.2.2 淡水环境混凝土结构部位应按设计水位划分为水上区、水位变动区和水下区，各部位划分应符合表3.2.2-2的规定。表 3.2.2-2 淡水环境混凝土部位划分

水上区	水下区	水位变动区
设计高水位以上	设计低水位以下	水上区与水下区之间

注：水上区也可按历年平均最高水位以上划分。

3.2.2.3 冻融环境下混凝土结构按腐蚀条件可划分为微冻、受冻和严重受冻地区，各地区划分应符合表 3.2.2-3 的规定。表 3.2.2-3 冻融环境混凝土所在地区划分

微冻地区	受冻地区	严重受冻地区
最冷月月平均气温为0°C~ -4°C	最冷月月平均气温为-4°C~ -8°C	最冷月月平均气温低于-8°C

3.2.2.4 混凝土结构化学腐蚀环境作用等级划分应符合表 3.2.2-4 的规定。当有多种化学物质共同作用时,应取其中最高的作用等级作为设计的环境作用等级。如其中有两种及以上化学物质的作用等级相同且可能加重化学腐蚀时,其环境作用等级应再提高一级。表 3.2.2-4 水、土中硫酸盐和酸类物质环境作用等级划分

环境作用等级\作用因素	水中硫酸根离子浓度 $S O_{4}^{2 -}$ (mg/L)	强透水性土中水溶硫酸根离子浓度 $S O_{4}^{2 -}$ (mg/kg)	弱透水性土中水溶硫酸根离子浓度 $S O_{4}^{2 -}$ (mg/kg)	水中酸碱度(pH值)	水中侵蚀性二氧化碳浓度 $C O_{2}$ (mg/L)	水中镁离子浓度 $M g^{2 -}$ (mg/L)
中等	200~1000	300~1500	1500~6000	5.5~6.5	15~40	300~1000
严重	1000~4000	1500~6000	6000~15000	4.5~5.5	40~100	1000~3000
非常严重	4000~10000	6000~15000	>15000	4.0~4.5	>100	>3000

注：①强透水性土是指碎石土和砂土，弱透水性土是指粉土和黏性土；

3 基本规定 ②表中与环境作用等级相对应的硫酸根浓度,所对应的环境条件为干湿交替环境;当长期浸没于地表或地下水中无干湿交替时,可按表中的作用等级降低1级;

③当混凝土结构处于弱透水土体中时，土中的硫酸根离子、水中镁离子、水中侵蚀性二氧化碳及水的pH值的作用等级可按相应的等级降低1级；

①对含有较高浓度氯盐的地下水或土体，可不单独考虑硫酸盐的作用；

⑤高水压条件下，应提高相应的环境作用等级1\~2级；

⑥当水中硫酸根离子含量大于10000mg/L、土中硫酸根离子含量大于15000mg/kg或pH值小于4时，混凝土耐久性设计应经过专门试验论证。

3.2.3 不同环境类别钢结构应按腐蚀作用程度进行部位或腐蚀条件划分,所处部位或腐蚀条件的划分应符合下列规定。¶

3.2.3.1 海水环境钢结构部位应按设计水位或天文潮位划分为大气区、浪溅区、水位变动区、水下区和泥下区，各部位划分应符合表3.2.3-1的规定。表 3.2.3-1 海水环境钢结构部位划分

掩护条件	划分类别	大气区	浪溅区	水位变动区	水下区	泥下区
有掩护条件	按港口工程设计水位	设计高水位加1.5m以上	大气区下界至设计高水位减1.0m之间	浪溅区下界至设计低水位减1.0m之间	水位变动区下界至泥面	泥面以下
无掩护条件	按港口工程设计水位	设计高水位加 $(η_{0} + 1.0 m)$ 以上	大气区下界至设计高水位减 $η_{0}$ 之间	浪溅区下界至设计低水位减1.0m之间	水位变动区下界至泥面	泥面以下
无掩护条件	按天文潮位	最高天文潮位加0.7倍百年一遇有效波高 $H_{1 : 3}$ 以上	大气区下界至最高天文潮位减百年一遇有效波高 $H_{1 : 3}$ 之间	浪溅区下界至最低天文潮位减0.2倍百年一遇有效波高 $H_{1 : 3}$ 之间	水位变动区下界至泥面	泥面以下

注：① $\eta_{0}$ 值为设计高水位时的重现期50年 $H\_\{1\%\}$ （波列累积频率为1%的波高）波峰面高度；
②当无掩护条件的海水环境钢结构无法按有关规范计算设计水位时，可按天文潮位确定钢结构的部位划分。

3.2.3.2 淡水环境钢结构部位应按设计水位划分为水上区、水下区和泥下区，各部位的划分应符合表 3.2.3-2 的规定。表 3.2.3-2 淡水环境钢结构部位划分

水上区	水下区	泥下区
设计高水位以上	设计高水位以下至泥面	泥面以下

3.3 耐久性极限状态¶

3.3.1 基于设计使用年限的水运工程混凝土结构耐久性极限状态可按下列标准确定：¶

(1)预应力混凝土结构以氯离子侵入混凝土或碳化导致预应力筋发生锈蚀时的状态为耐久性极限状态,钢筋混凝土结构以钢筋锈蚀导致保护层出现0.3mm宽顺筋裂缝时的状态为耐久性极限状态;

(2) 冻融环境和化学腐蚀环境下以混凝土保护层出现损伤,但尚不明显损害构件的承载力和混凝土保护层对钢筋保护时的状态为耐久性极限状态。

3.3.2 水运工程钢结构可按钢构件腐蚀平均截面积损失达到设计预留的腐蚀裕量时的状态为耐久性极限状态。¶

3.3.3 水运工程主体结构不可更换构件的设计使用年限应与结构设计使用年限相同,可更换构件的设计使用年限可低于结构的设计使用年限,并应在设计文件中明确更换构件的设计使用年限和更换期限。¶

3.4 耐久性维护¶

3.4.1 水运工程结构耐久性设计应明确提出结构设计使用年限内的耐久性维护要求。¶

3.4.2 水运工程结构耐久性维护应体现预防为主的原则，并应具有连续性和及时性。¶

3.4.3 耐久性维护应包括日常检查、定期检测评估和适时维修。¶

3.4.4 海水环境混凝土结构耐久性监测装置,应确保其长期动态地获取混凝土中氯离子渗透和钢筋锈蚀情况等参数信息,实时掌握混凝土结构耐久性健康状况。¶

3.4.5 水运工程设施经营人或所有人应建立动态维护管理台账,建立永久性维护技术档案。¶

4 混凝土结构

4 混凝土结构¶

4.1 一般规定¶

4.1.1 水运工程混凝土结构应针对结构所处的环境类别、结构部位和设计使用年限进行耐久性设计，并应符合下列规定。¶

4.1.1.1 海水环境下应针对氯离子在混凝土内渗透导致的混凝土中钢筋腐蚀进行耐久性设计。 4.1.1.2 淡水环境下应针对接触水部位的混凝土溶蚀冲刷和水上部位混凝土碳化引起的钢筋腐蚀进行耐久性设计。 4.1.1.3 冻融环境下应针对防止混凝土遭受冻融循环引起损伤进行耐久性设计。 4.1.1.4 化学腐蚀环境下应针对混凝土遭受化学腐蚀性物质侵蚀引起损伤进行耐久性设计。

4.1.2 同一构件受力钢筋宜选用同一品种、同一等级的钢筋，钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构使用的钢筋应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的有关规定。¶

4.1.3 混凝土结构应根据其使用功能、设计使用年限、所处的环境类别、结构部位、作用等级和施工条件，按同时满足力学性能、耐久性、工作性和体积稳定性的要求确定材料的组成和性能。¶

4.1.4 对海水、冻融环境下的结构,应分别提出抗氯离子侵蚀和抗冻融的耐久性量化指标。¶

4.2 结构和构件形式¶

4.2.1 混凝土结构形式的选择应综合考虑结构功能、环境条件、施工条件和建设成本等因素,海水环境宜选择对耐久性有利的结构形式。¶

4.2.2 钢筋混凝土构件和预应力混凝土构件宜采用工厂预制。¶

4.2.3 结构的表面应有利于排水,应避免水和有害物质在结构的表面积聚,不宜在接缝或止水构造处排水。¶

4.2.4 结构布置应有利于通风,对水汽易于聚积、通风条件差的混凝土结构宜采取设置透气孔等措施。¶

4.2.5 构件截面几何形状应简单、平顺，减少棱角、突变和应力集中，暴露部位构件的最小截面尺寸应满足下列要求。¶

4.2.5.1 直线形构件的最小边长不宜小于保护层厚度的6倍。

4.2.5.2 曲线形构件的最小曲率半径不宜小于保护层厚度的3倍。

4.2.6 结构构件应便于施工,易于成型,各部位形状、尺寸和钢筋位置应准确。¶

4.2.7 结构形式应便于对关键部位进行维护，并应设置检查、检测、维修的通道。¶

4.2.8 对处于腐蚀较严重部位的构件,应考虑按可更换构件设计的可能性,无法更换的可考虑适当增加结构的耐久性富裕度。¶

4.3 构造¶

4.3.1 结构易受漂流物、流冰撞击或水流冲击异常剧烈的部位,宜采取必要的耐冲击和耐磨损措施。¶

4.3.2 预应力混凝土结构宜采用整体构件,当采用节段拼装式或用预应力筋连接相邻构件成为整体时,应在拼接处设置可靠的保护措施保证预应力筋的密封和防腐蚀性能。¶

4.3.3 预应力混凝土结构中的预应力筋应根据具体情况采取表面保护、孔道灌浆等措施,外露的锚固端应采取封锚和混凝土表面处理等措施。¶

4.3.4 依托主体结构的电接地钢筋应独立设置。¶

4.3.5 混凝土构件施工期的吊环、紧固件、连接件在构件安装就位后应割除并作表面保护。对浇筑在混凝土中并长期暴露的金属部件应采取必要的防腐蚀措施，并宜与混凝土中的钢筋绝缘。¶

4.3.6 由于结构变形、不均匀沉降、混凝土收缩或温度效应引起的混凝土应力,应通过合理选择结构体系和支座、合理设置分缝及配置适量钢筋等措施控制应力在允许范围内。¶

4.3.7 施工缝、伸缩缝等的设置宜避开环境作用不利的部位,否则应采取有效的保护措施。¶

4.3.8 构件截面配筋在满足混凝土浇筑前提下应符合下列规定。¶

4.3.8.1 钢筋间距应能保证混凝土浇筑均匀、捣实，且不宜小于50mm，必要时可采用并筋。 4.3.8.2 位于海水环境浪溅区、水位变动区的钢筋混凝土构件受力钢筋直径不宜大于0.4倍的混凝土保护层厚度。 4.3.8.3 有控制温度或收缩裂缝要求的混凝土构件应配置分布钢筋,分布钢筋的间距不宜大于80mm,钢筋宜采用直径不大于12mm的带肋钢筋。 4.3.8.4 配有构造钢筋的素混凝土结构,钢筋间距不宜大于80mm,钢筋直径不宜大于12mm。

4.3.9 海水环境受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合表4.3.9 的规定。¶

表 4.3.9 海水环境受力钢筋的混凝土保护层最小厚度 (mm)

建筑物所处地区	大气区	浪溅区	水位变动区	水下区
北方	50	60	50	40
南方	50	65	50	40

注：①箍筋直径大于6mm时混凝土保护层厚度应按表中规定增加5mm；

②位于水位变动区、浪溅区的现浇混凝土构件，其保护层厚度应按表中规定增加10mm\~15mm；

③位于浪溅区的细薄构件的混凝土保护层厚度可取50mm；

①南方指历年最冷月月平均气温高于0℃的地区。

4.3.10 海水环境预应力筋的混凝土保护层最小厚度应符合下列规定。¶

4.3.10.1 当构件厚度大于等于 $0.5 \mathrm{~m}$ 时应符合表4.3.10的规定。

表4.3.10 海水环境预应力筋的混凝土保护层最小厚度 (mm)

所在部位	大气区	浪溅区	水位变动区	水下区
保护层厚度	65	80	65	65

注：①构件厚度系指规定保护层最小厚度方向上的构件尺寸；
②后张法预应力筋的混凝土保护层厚度系指预留孔道壁至构件表面的最小距离；

4 混凝土结构 ③采用特殊工艺制作的构件,经充分技术论证,对钢筋的防腐蚀作用确有保证时,保护层厚度可适当减小;

①有效预应力小于400MPa的预应力筋的混凝土保护层厚度可按表4.3.9执行。

4.3.10.2 当构件厚度小于 0.5m 时,预应力筋的混凝土保护层最小厚度应不小于 2.5 倍预应力筋直径,且不得小于 50mm。

4.3.11 淡水环境受力钢筋的混凝土保护层最小厚度应符合表4.3.11 的规定。¶

表 4.3.11 淡水环境受力钢筋的混凝土保护层最小厚度 (mm)

所在部位	水上区		水位变动区	水下区
保护层厚度	水汽积聚	无水汽积聚	40	35
	40	35

注：箍筋直径大于6mm时，保护层厚度应按表中规定增加5mm，板等无箍筋的构件保护层厚度可按表中规定减少5mm。

4.3.12 淡水环境预应力筋的混凝土保护层最小厚度应符合第4.3.11条的规定,且不宜小于1.5倍主筋直径,预应力筋是碳素钢丝、钢绞线时的保护层厚度宜按第4.3.11条的规定增加20mm,如采取特殊工艺或专门防腐措施,经充分技术论证,对预应力筋的防腐蚀作用确有保证时,保护层厚度可不受上述规定的限制。¶

4.3.13 化学腐蚀环境混凝土保护层最小厚度应符合表4.3.13 的规定。¶

表 4.3.13 化学腐蚀环境混凝土保护层最小厚度

环境作用等级		混凝土强度等级	混凝土保护层最小厚度(mm)
板、墙等面形构件	中等	C40	50
	严重	C45	55
	严重	$⩾$ C50	50
	非常严重	C50	55
	非常严重	$⩾$ C55	50
桩、梁、柱等条形构件	中等	C40	55
	中等	$⩾$ C45	50
	严重	C45	60
	严重	$⩾$ C50	55
	非常严重	C50	60
	非常严重	$⩾$ C55	55

注：预制构件的保护层最小厚度可比表中规定减少5mm.

4.3.14 配置构造钢筋的素混凝土结构,海水环境构造筋的混凝土保护层最小厚度不应小于40mm,且不应小于2.5倍构造筋直径;淡水环境构造筋的混凝土保护层最小厚度不应小于30mm。¶

4.3.15 板桩式前墙和锚碇结构采用现浇地下连续墙结构时,受力钢筋的混凝土保护层最小厚度不应小于70mm。¶

4.3.16 预应力混凝土构件不得出现裂缝,钢筋混凝土构件最大裂缝宽度限值应符合表4.3.16的规定。¶

表 4.3.16 钢筋混凝土构件最大裂缝宽度限值 (mm)

海水环境				淡水环境			化学腐蚀环境
大气区	浪溅区	水位变动区	水下区	水上区	水位变动区	水下区	水上区	水位变动区	水下区
0.20	0.20	0.20	0.30	0.25	0.25	0.40	0.20	0.20	0.30

4.4 混凝土的原材料¶

4.4.1 混凝土的原材料应包括水泥、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、粗骨料、细骨料、拌合水和外加剂等, 原材料中的有害成分含量不得对混凝土强度、耐久性及体积稳定性等产生不利影响。¶

4.4.2 水泥应符合下列规定。¶

4.4.2.1 混凝土宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥，质量应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB 175)的有关规定。普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥在熟料中铝酸三钙含量宜为6%\~12%。 4.4.2.2 有抗冻要求的混凝土宜采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥,不宜采用火山灰质硅酸盐水泥。 4.4.2.3 大体积混凝土宜采用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。采用普通硅酸盐水泥时，宜掺入粉煤灰、粒化高炉矿渣粉等活性掺合料。 4.4.2.4 高性能混凝土宜选用标准稠度用水量低的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，不宜采用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。 4.4.3.1 粉煤灰的质量指标应符合表4.4.3的规定。 4.4.3.2 粉煤灰的检测方法应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB 1596)和现行行业标准《水运工程混凝土试验规程》(JTJ 270)的有关规定。 4.4.3.3 钢筋混凝土和 C30 及 C30 以上的素混凝土应采用 I 级或 II 级粉煤灰。 4.4.3.4 高性能混凝土和预应力混凝土应采用Ⅰ级粉煤灰或烧失量不大于5%、需水量比不大于100%的Ⅱ级粉煤灰。 4.4.3.5 有抗冻要求的混凝土可采用Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰。

表4.4.3 粉煤灰质量指标

项目	技术要求
项目	I级灰	II级灰	III级灰
细度(45μm方孔筛筛余(%))	≤12	≤25	≤45
需水量比(%)	≤95	≤105	≤115
烧失量(%)	≤5	≤8	≤15
7d活性指数(%)	≥80	≥75	—
28d活性指数(%)	≥90	≥85	—
含水率(%)	≤1.0
氯离子含量(%)	≤0.02
三氧化硫含量(%)	≤3.0
氧化钙含量(%)	≤10
游离氧化钙含量(%)	≤1.0

注：粉煤灰中氧化钙含量大于5%时应经试验证明安定性合格。

4 混凝土结构

4.4.4 粒化高炉矿渣粉的质量应满足表4.4.4的规定, 其检测方法应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB 18046) 的有关规定。¶

表 4.4.4 粒化高炉矿渣粉质量指标

项目	技术要求
项目	S105级	S95级	S75级
密度( $k g / m^{3}$ )	$⩾ 2800$	$⩾ 2800$	$⩾ 2800$
比表面积( $m^{2} / k g$ )	$⩾ 400$	$⩾ 400$	$⩾ 400$
7d活性指数(%)	$⩾ 95$	$⩾ 75$	$⩾ 55$
28d活性指数(%)	$⩾ 105$	$⩾ 95$	$⩾ 75$
流动度比(%)	$⩾ 85$	$⩾ 90$	$⩾ 95$
烧失量(%)	$⩽ 3.0$
含水率(%)	$⩽ 1.0$
氯离子含量(%)	$⩽ 0.02$
三氧化硫含量(%)	$⩽ 4.0$

4.4.5 硅灰的质量应满足表4.4.5的规定,其检测方法应符合附录A的有关规定。¶

表 4.4.5 硅灰质量指标

项目	指标	项目	指标
比表面积( $m^{2} / k g$ )	$⩾ 15000$	烧失量(%)	$⩽ 6$
二氧化硅含量(%)	$⩾ 90$	含水率(%)	$⩽ 3$
28d活性指数(%)	$⩾ 90$	氯离子含量(%)	$⩽ 0.02$
需水量比(%)	$⩽ 125$

4.4.6 细骨料应符合下列规定。¶

4.4.6.1 细骨料应采用河砂、机制砂或混合砂，其杂质含量应符合表4.4.6-1的规定。表 4.4.6-1 细骨料杂质含量限值

项次	项目	有抗冻性要求		无抗冻性要求
		>C40	≤C40	>C55	C55~C30	< C30
1	总含泥量(按质量计,%)	≤2.0	≤3.0	≤2.0	≤3.0	≤5.0
	其中泥块含量(按质量计,%)	<0.5	<0.5	≤0.5	≤1.0	<2.0
2	云母含量(按质量计,%)	<1.0		≤2.0
3	轻物质(以质量计,%)	≤1.0		≤1.0
4	硫化物及硫酸盐含量(按 $S O_{3}$ 质量计,%)	≤1.0		≤1.0
5	有机物含量(用比色法)	颜色不应深于标准色,当深于标准色时,应采用水泥胶砂法进行砂浆强度对比试验,相对抗压强度不应低于95%

注：①有抗冻要求和强度大于等于C30的混凝土，对砂的坚固性有怀疑时，应采用硫酸钠法进行检验，经浸烘5次循环的失重率不应大于8%；
②对于惯用的砂源，可不进行表中2、4、5项试验；

③轻物质是指表观密度小于 $2000\mathrm{kg / m^3}$ 的物质..

4.4.6.2 细骨料颗粒级配分区应符合现行行业标准《水运工程混凝土质量控制标准》(JTS 202—2)的有关规定。当细骨料颗粒级配不符合要求时，应采取相应的技术措施，经试验证明能确保工程质量后方可采用。 4.4.6.3 当采用机制砂或混合砂时,应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ 52)的有关规定。机制砂和混合砂中石粉含量应符合表4.4.6-2的规定。表 4.4.6-2 机制砂和混合砂中石粉含量限值

混凝土强度等级		>C55	C55~C30
石粉含量(%)	亚甲蓝测定值MB<1.4	≤5.0	≤7.0	≤10.0
石粉含量(%)	亚甲蓝测定值MB≥1.4	≤2.0	≤3.0	≤5.0

4.4.6.4 采用海砂时,对浪溅区、水位变动区的钢筋混凝土,海砂中氯离子含量以胶凝材料的质量百分率计不应超过0.07%;当含量超过限值时,应通过淋洗降至限值以下;淋洗确有困难时,在所拌制的混凝土中应掺入适量的经论证的钢筋阻锈剂。在碳素钢丝、钢绞线及钢筋有效预应力大于400MPa的预应力混凝土中不宜采用海砂,当采用海砂时,海砂中氯离子含量以胶凝材料的质量百分率计不应超过0.03%。 4.4.6.5 高性能混凝土使用的细骨料,宜采用细度模数为3.2\~2.6的中粗砂。 4.4.6.6 海水环境严禁采用碱活性细骨料。 4.4.6.7 淡水环境下,当检验表明骨料具有碱活性时,混凝土的总含碱量不应大于3.0 kg/m $^{3}$ 。

4.4.7 粗骨料应符合下列规定。¶

4.4.7.1 粗骨料应采用质地坚硬的碎石、卵石或碎石与卵石的混合物，其强度可用岩石抗压强度或压碎指标值进行检验。在选择采石场、对粗骨料强度有严格要求或对质量有争议时,宜用岩石立方体抗压强度作检验;常用的石料质量控制可用压碎指标进行检验,强度值或压碎值宜符合表4.4.7-1的规定。卵石压碎值宜符合表4.4.7-2的规定。表 4.4.7-1 岩石抗压强度或压碎值指标

岩石品种	混凝土强度等级	岩石立方体抗压强度(MPa)	碎石压碎指标(%)
沉积岩	>C60	$⩾ 100$	$⩽ 8$
	C60~C40	$⩾ 80$	$⩽ 10$
	C35~C15	$⩾ 60$	$⩽ 16$
变质岩或深成的火成岩	>C60	$⩾ 120$	$⩽ 10$
	C60~C40	$⩾ 100$	$⩽ 12$
	C35~C15	$⩾ 60$	$⩽ 20$
喷出的火成岩	>C60	$⩾ 140$	$⩽ 11$
	C60~C40	$⩾ 120$	$⩽ 13$
	C35~C15	$⩾ 80$	$⩽ 25$

注：沉积岩包括石灰岩、砂岩等；变质岩包括片麻岩、石英岩等；深成的火成岩包括花岗岩、正长石和橄榄岩等；喷出的火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。

表 4.4.7-2 卵石的压碎值指标

混凝土等级	>C60	C60~C40	C35~C15
压碎指标(%)	≤8	≤12	≤16

4.4.7.2 粗骨料的物理性能宜符合表 4.4.7-3 的规定。表 4.4.7-3 粗骨料物理性能的要求

指标名称	有抗冻要求			无抗冻要求
	>C60	C60~C30		>C60	C60~C30
针片状颗粒含量(按质量计,%)	≤10	≤15	≤25	≤10	≤15	≤25
山皮水锈颗粒含量(按质量计,%)	≤25			≤30
颗粒密度( $k g / m^{3}$ )	≥2300			≥2300

注：①针片状颗粒是指颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指颗粒的厚度小于平均粒径0.4倍者。平均粒径是指该粒径级上、下限粒径的平均值；

4 混凝土结构 ②山皮水锈颗粒是指风化面积超过1/4的颗粒；

③用卵石或卵石与碎石混合物配制受拉、受弯构件的混凝土时，应进行混凝土的抗拉强度试验；试验结果不合格时，应采取相应措施提高其抗拉强度；

④对粗骨料的坚固性有怀疑时，应采用硫酸钠溶液法进行检验，经浸烘5次循环后的失重率有抗冻要求的混凝土应不大于3%，强度等级大于等于C30的混凝土应不大于5%。

4.4.7.3 粗骨料的杂质含量限值应符合表 4.4.7-4 的规定。表 4.4.7-4 粗骨料杂质含量限值

杂质名称	有抗冻要求		无抗冻要求
杂质名称	>C40	≤C40	>C55	C55~C30	< C30
总含泥量(按质量计,%)	≤0.5	≤0.7	≤0.5	≤1.0	≤2.0
泥块含量(按质量计,%)	≤0.2	≤0.2	≤0.2	≤0.5	≤0.7
水溶性硫酸盐及硫化物(按质量计,%)	≤0.5		≤1.0
有机物含量(比色法)	颜色不应深于标准色。当深于标准色时,应进行混凝土对比试验,其抗压强度降低率不应大于5%

注：①粗骨料中不得混入煅烧过的石灰石块、白云石块，骨料颗粒表面不宜附有粘土薄膜；
②对于惯用的石源,可不进行水溶性硫酸盐及硫化物、有机物含量检验;

③含泥基本是非粘土质的石粉时，对无抗冻性要求的混凝土所用粗骨料的总含泥量可由1.0%、2.0%分别提高到1.5%、3.0%。

4.4.7.4 粗骨料的最大粒径应满足下列要求：(1) 不大于 80mm;(2) 不大于构件截面最小尺寸的 1/4;

(3) 不大于钢筋最小净距的 3/4;

(4) 海水环境不大于混凝土保护层厚度的 4/5, 在南方地区浪溅区不大于混凝土保护层厚度的 2/3;

(5) 水下混凝土粗骨料的最大粒径不大于导管内径的 1/6、混凝土输送管的 1/3 和钢筋最小净距的 1/4，同时不大于 $40 \, mm$ 。

4.4.7.5 有抗冻要求的混凝土宜选用连续级配的粗骨料，并应进行坚固性试验。 4.4.7.6 海水环境严禁采用碱活性粗骨料。 4.4.7.7 淡水环境下,当检验表明骨料具有碱活性时,混凝土的总含碱量不应大于 $3.0kg/m^{3}$ 。 4.4.7.8 高性能混凝土应采用连续级配的粗骨料,其最大粒径不宜大于25mm。 4.4.7.9 粗骨料连续级配应满足现行行业标准《水运工程混凝土质量控制标准》(JTS 202—2)的有关规定。

4.4.8 混凝土拌和用水应符合下列规定。¶

4.4.8.1 混凝土拌合用水的质量应符合表4.4.8 的规定, 宜采用饮用水, 不得使用影响水泥正常凝结、硬化和促使钢筋锈蚀的拌和水, 其检验方法应符合现行行业标准《混凝土用水标准》(JGJ 63) 的有关规定。

表 4.4.8 拌和用水质量指标

项目	钢筋混凝土及预应力混凝土	素混凝土
pH值	>5.0	>4.5
不溶物(mg/L)	<2000	<5000
可溶物(mg/L)	<2000	<5000
氯化物(以 $C l^{-}$ 计,mg/L)	<200	<2000
硫酸盐(以 $S O_{4}^{2 -}$ 计,mg/L)	<600	<2200

4 混凝土结构 4.4.8.2 钢筋混凝土和预应力混凝土不得采用海水拌合。

4.4.9 外加剂应符合下列规定。¶

4.4.9.1 混凝土应根据要求选用减水剂、引气剂、防冻剂等。外加剂的品质应符合国家现行标准《混凝土外加剂》(GB 8076)和《混凝土防冻剂》(JC 475)的有关规定。 4.4.9.2 外加剂中的氯离子含量按胶凝材料质量百分率计不宜大于0.02%。 4.4.9.3 高性能混凝土宜采用减水率不小于 25%，与胶凝材料匹配性好，所配制的混凝土坍落度损失小的高效减水剂。

4.5 海水环境混凝土质量¶

4.5.1 海水环境混凝土结构的混凝土强度等级应同时满足承载能力和耐久性的要求,按耐久性要求的混凝土最低强度等级宜符合表4.5.1的规定。¶

表 4.5.1 海水环境按耐久性要求的混凝土最低强度等级

所在部位	普通混凝土		高性能混凝土
所在部位	钢筋混凝土和预应力混凝土	素混凝土	钢筋混凝土和预应力混凝土
大气区	C30	C20	C40
浪溅区	C40	C25	C45
水位变动区	C35	C25	C40
水下区	C30	C25	C40

4.5.2 混凝土采用的胶凝材料组成中,矿物掺合料用量占胶凝材料总量的比值应符合下列规定。¶

4.5.2.1 单掺一种掺合料时,其掺量应符合表4.5.2的规定。

表 4.5.2 混凝土矿物掺合料掺量控制范围(按胶凝材料质量百分比计)

组成胶凝材料的水泥品种	普通混凝土			高性能混凝土
组成胶凝材料的水泥品种	粒化高炉矿渣粉	粉煤灰	硅灰	粒化高炉矿渣粉	粉煤灰	硅灰
P·I和P·II型硅酸盐水泥	≤70	≤30	≤8	50~80	25~40	3~8
P·O型普通硅酸盐水泥	≤60	≤20	≤8	40~70	20~35	3~8

4.5.2.2 同时掺入粉煤灰、粒化高炉矿渣粉或硅灰时，对普通混凝土掺合料总量不宜大于胶凝材料总量的60%，其中粉煤灰掺入量不宜大于20%；对高性能混凝土掺合料总量不宜大于胶凝材料总量的70%，其中粉煤灰掺入量不宜大于25%；混掺硅灰时其掺入量不宜大于胶凝材料总量的8%。 4.5.2.3 采用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥拌制的混凝土，不宜外掺矿物掺合料，需要掺加时应通过试验确定。

4.5.3 海水环境混凝土水胶比最大允许值宜满足表4.5.3 的规定。¶

4.5.4 海水环境混凝土的最低胶凝材料用量应符合表4.5.4 的规定,但胶凝材料最高用量不宜超过 $500 \, kg/m^{3}$¶

表 4.5.3 海水环境混凝土水胶比最大允许值

环境条件			普通混凝土				高性能混凝土
			钢筋混凝土及预应力混凝土		素混凝土		钢筋混凝土及预应力混凝土
			北方	南方	北方	南方	钢筋混凝土及预应力混凝土
大气区			0.55	0.50	0.65	0.65	0.40
浪溅区			0.40	0.40	0.65	0.65	0.35
水位变动区	严重受冻		0.45	—	0.45	—	0.40
	受冻		0.50	—	0.50	—	0.40
	微冻		0.55	—	0.55	—	0.40
	不冻		—	0.50	—	0.65	0.40
水下区	不受水头作用		0.55	0.55	0.65	0.65	0.40
	受水头作用	最大作用水头与混凝土壁厚之比小于5	0.55				0.40
		最大作用水头与混凝土壁厚之比为5~10	0.50				0.40
		最大作用水头与混凝土壁厚之比大于10	0.45				0.40

注：除全日潮型港口外，其他海港有抗冻性要求的细薄构件水胶比最大允许值应酌情减小。

表 4.5.4 海水环境混凝土最低胶凝材料用量 $\left( {\mathrm{kg}/{\mathrm{m}}^{3}}\right)$

环境条件	普通混凝土						高性能混凝土
	钢筋混凝土及预应力混凝土			素混凝土			钢筋混凝土及预应力混凝土
	北方		南方	北方		南方	北方	南方
大气区	320		360	280		280	380	380
浪溅区	400		400	280		280	400	400
水位变动区	F350	400	360	F350	400	280	400	380
	F300	360	360	F300	360	280
	F250	330	360	F250	330	280
	F200	300	360	F200	300	280
水下区	320		320	280		280	380	380

注：有耐久性要求的大体积混凝土，胶凝材料用量应按混凝土的耐久性和降低水泥水化热综合考虑.

4.5.5 海水环境混凝土拌合物的氯离子含量的最高限值应符合表4.5.5 的规定, 其检测方法应按现行行业标准《水运工程混凝土试验规程》(JTJ 270) 的有关规定执行。¶

表 4.5.5 海水环境混凝土拌合物中氯离子含量的最高限值(按胶凝材料质量百分比计)

预应力混凝土	钢筋混凝土	素混凝土
0.06	0.10	1.30

4.5.6 对于设计使用年限 50 年的工程,处于浪溅区、水位变动区和大气区的钢筋混凝土和预应力混凝土结构,混凝土的抗氯离子渗透性应符合表4.5.6 的规定。混凝土抗氯离子检测方法应符合本标准附录 B 的规定。¶

表 4.5.6 海水环境混凝土抗氯离子渗透性最高限值

氯离子渗透性指标	普通混凝土	高性能混凝土
		钢筋混凝土	预应力混凝土
电通量法(C)	2000	1000	800

注：①试验用的混凝土试件，对掺入粉煤灰或粒化高炉矿渣粉的混凝土，应按标准养护条件下56d龄期的试验结果评定；其他混凝土应按标准养护条件下28d龄期的结果评定；

②当构件为蒸汽养护或离心式成型等工艺时，可按同条件养护下留置样品或构件取芯样品28d龄期的结果评定..

4.5.7 对于设计使用年限 50 年以上的工程,处于浪溅区、水位变动区和大气区的钢筋混凝土和预应力混凝土结构按附录 C 测出的混凝土抗氯离子渗透性应符合表4.5.7 的规定,并应按附录 D 的方法对设计使用年限进行校核。¶

表 4.5.7 海水环境混凝土抗氯离子渗透性最高限值

氯离子渗透性指标	浪溅区	水位变动区	大气区
扩散系数法( $56 d, 1 0^{- 12} m^{2} / s$ )	4.5	6.5	8.0

注：①试验用的混凝土试件，对掺入粉煤灰或粒化高炉矿渣粉的混凝土，应按标准养护条件下56d龄期的试验结果评定；其他混凝土应按标准养护条件下28d龄期的结果评定；

4 混凝土结构 ②表中混凝土抗氯离子渗透性最高限值与表4.3.9中规定的混凝土保护层最小厚度相对应。

4.5.8 冻融环境有掩护条件的水位变动区及浪溅区范围下部 1m、无掩护条件的设计高水位至设计低水位之间有抗冻要求的混凝土的抗冻等级,应按表4.5.8 的规定选取;开敞式码头和防波堤等建筑物混凝土,宜选用比同一地区高 1 等级的抗冻等级或采取其他措施。码头面层混凝土可选用比同一地区水位变动区低 2\~3 级的抗冻等级。混凝土抗冻试验方法应符合现行行业标准《水运工程混凝土试验规程》(JTJ 270) 的有关规定。¶

表 4.5.8 海水冻融环境混凝土抗冻等级选用标准

建筑物所在地区	普通混凝土		高性能混凝土
建筑物所在地区	钢筋混凝土及预应力混凝土	素混凝土	钢筋混凝土及预应力混凝土
严重受冻地区(最冷月月平均气温低于-8°C)	F350	F300	F350
受冻地区(最冷月月平均气温为-4°C~-8°C)	F300	F250	F300
微冻地区(最冷月月平均气温为0°C~-4°C)	F250	F200	F250

注：①试验过程中试件所接触的介质应与建筑物实际接触的介质相同；
②无掩护的受冻地区水位变动区和浪溅区的护面块体等混凝土构件宜采用高性能混凝土.

4.5.9 有抗冻性要求的混凝土应掺入适量引气剂,其拌合物的含气量应符合表4.5.9的规定。¶

表 4.5.9 有抗冻性要求的混凝土拌合物含气量控制范围

骨料最大粒径(mm)	含气量(%)	骨料最大粒径(mm)	含气量(%)
10.0	5.0~8.0	31.5	3.5~6.5
20.0	4.0~7.0	40.0	3.0~6.0
25.0	3.5~7.0	63.0	3.0~5.0

注：泵送混凝土含气量应控制在 $5.0\% \sim 7.0\%$

4.5.10 有抗渗要求的混凝土抗渗等级应符合表4.5.10的规定。混凝土抗渗性试验方法应符合现行行业标准《水运工程混凝土试验规程》(JTJ 270)的有关规定。¶

表 4.5.10 混凝土抗渗等级选定标准

最大作用水头与混凝土壁厚之比	抗渗等级	最大作用水头与混凝土壁厚之比	抗渗等级
<5	P4	16~20	P10
5~10	P6	>20	P12
11~15	P8

4.6 淡水环境混凝土质量¶

4.6.1 淡水环境混凝土结构的混凝土强度等级应同时满足承载能力和耐久性的要求,按耐久性要求的混凝土最低强度等级,对钢筋混凝土结构不应小于 C25,对素混凝土结构不应小于 C20。¶

4.6.2 混凝土中组成胶凝材料的矿物掺合料用量应符合第4.5.2条的相关规定。¶

4.6.3 混凝土水胶比最大允许值应符合表4.6.3 的规定。¶

表 4.6.3 淡水环境混凝土水胶比最大允许值

环境条件			钢筋混凝土及预应力混凝土	素混凝土
水上区	水汽积聚或通风不良		0.60	0.65
	无水汽积聚或通风良好		0.65	0.65
水位变动区	严重受冻		0.55	0.55
	受冻		0.60	0.60
	微冻		0.65	0.65
	不冻		0.65	0.65
水下区	不受水头作用		0.65	0.65
	受水头作用	最大作用水头与混凝土壁厚之比<5	0.60
		最大作用水头与混凝土壁厚之比5~10	0.55
		最大作用水头与混凝土壁厚之比>10	0.50

4.6.4 混凝土的最低胶凝材料用量应符合表4.6.4的规定,但胶凝材料最高用量不宜超过 $500kg/m^{3}$ 。¶

表 4.6.4 淡水环境混凝土最低胶凝材料用量 $\left( {\mathrm{kg}/{\mathrm{m}}^{3}}\right)$

环境条件	钢筋混凝土及预应力混凝土			素混凝土
环境条件	北方		南方	北方		南方
水上区	300		300	260		260
水位变动区	F250	330	300	F200	300	280
	F200	300	300	F150	280	280
	F150	280	300	F100	280	280
水下区	300		300	280		280

4 混凝土结构

4.6.5 混凝土拌合物的氯离子含量应符合表4.6.5的规定,其检测方法应按现行行业标准《水运工程混凝土试验规程》(JTJ 270)的有关规定执行。¶

表 4.6.5 混凝土拌合物中氯离子含量的最高限值(按胶凝材料质量百分比计)

环境条件	预应力混凝土	钢筋混凝土	素混凝土
淡水环境	0.06	0.30	1.30

4.6.6 冻融环境有抗冻要求的混凝土抗冻等级应符合表4.6.6规定,其拌合物的含气量应符合第4.5.9条的规定。¶

表 4.6.6 淡水环境混凝土抗冻等级选用标准

建筑物所在地区	钢筋混凝土及预应力混凝土	素混凝土
严重受冻地区(最冷月月平均气温低于-8°C)	F250	F200
受冻地区(最冷月月平均气温为-4°C~-8°C)	F200	F150
微冻地区(最冷月月平均气温为0°C~-4°C)	F150	F100

4.6.7 有抗渗要求的混凝土抗渗等级应符合第4.5.10条的规定。¶

4.7 化学腐蚀环境混凝土质量¶

4.7.1 化学腐蚀环境混凝土最低混凝土强度等级和最大水胶比应符合表4.7.1 的规定。¶

表 4.7.1 化学腐蚀环境最低混凝土强度等级和最大混凝土水胶比

环境作用等级	最低混凝土强度等级	最大水胶比
中等	C40	0.45
严重	C45	0.40
非常严重	C50	0.36

4.7.2 化学腐蚀环境混凝土胶凝材料用量限值应符合表4.7.2的规定。¶

4.7.3 化学腐蚀环境下配制混凝土时,宜采用粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥,不宜单独使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。当使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥时,胶凝材料中宜掺加适量硅灰或大掺量粉煤灰，或大掺量粒化高炉矿渣粉等。¶

4.7.2 化学腐蚀环境混凝土胶凝材料用量

强度等级	最低胶凝材料用量( $k g / m^{3}$ )	最高胶凝材料用量( $k g / m^{3}$ )
C40	320	450
C45	340	450
C50	360	480
$⩾$ C55	380	500

注：①表中数据适用于最大骨料粒径为20mm的情况，骨料粒径较大时宜适当降低胶凝材料用量，骨料粒径较小时可适当增加；

②强度等级达到及超过C60的泵送混凝土，胶凝材料最大用量可增大至 $530kg/m^{3}$

4.7.4 混凝土中三氧化硫含量不应大于胶凝材料总量的 $4.0\%$ 。¶

4.7.5 处于硫酸盐化学侵蚀环境时的混凝土结构应符合下列规定。¶

4.7.5.1 配制混凝土时应按第4.7.3条的规定掺加活性矿物掺合料,且不得加入石灰石粉。 4.7.5.2 当硫酸盐侵蚀环境作用等级分别为中等、严重和非常严重时,水泥中铝酸三钙的含量分别不应高于10%、8%和5%。 4.7.5.3 水泥或胶凝材料抗蚀系数应按附录 E 规定的方法进行检测, 其 56d 抗蚀系数不得小于 0.80。

4.7.6 在干旱、高寒硫酸盐环境等含盐大气环境中的混凝土结构宜采用引气混凝土，混凝土含气量宜符合表4.5.9的规定，引气后混凝土强度等级可按表4.7.1的规定降低1\~2级。¶

4.8 耐久性维护要求¶

4.8.1 水运工程混凝土结构耐久性日常检查应符合下列规定。¶

4.8.1.1 日常检查应包括下列内容：(1) 混凝土表面蜂窝、麻面、露石等原始缺陷； (2) 外力作用造成的裂缝、缺损、松动等；

(3) 海水和淡水环境下因钢筋锈蚀引起的构件表面锈迹、裂缝、空鼓、剥落和露筋等损伤；

(4) 冻融和化学腐蚀环境构件表面麻面或脱皮、露石，棱角变圆，松顶等损伤；

(5) 海水环境混凝土结构耐久性监测系统的完好性。

4.8.1.2 日常检查宜以外观目测为主,辅以敲击、尺量、摄像等方法记录缺陷和损伤情况,日常检查周期应在设计文件中明确。

4.8.2 水运工程混凝土结构耐久性定期检测评估应符合下列规定。¶

4.8.2.1 耐久性检测可分为钢筋锈蚀、冻融、化学侵蚀等劣化外观检测和专项检测，检测项目和检测方法应按现行行业标准《港口水工建筑物检测与评估技术规范》(JTJ 302)的有关规定执行。

4 混凝土结构 4.8.2.2 应根据检测结果对结构的耐久性现状进行评估,并宜针对结构所处的腐蚀环境,依据可靠的劣化模型进行耐久性预测。 4.8.2.3 对于海水环境混凝土结构应根据耐久性检测和监测结果进行剩余使用年限的定量评估,评估方法应按现行行业标准《港口水工建筑物检测与评估技术规范》(JTJ 302)的有关规定执行。 4.8.2.4 耐久性定期检测评估周期宜满足表4.8.2的要求。

表 4.8.2 混凝土结构耐久性定期检测评估周期

船坞、船台、滑道、重力式码头、斜坡码头、浮码头、船闸、斜坡式防波堤与护岸	高桩码头、板桩码头、重力墩式码头
5年~10年	3年~5年

注：①检测评估周期可根据设计使用年限和结构耐久性状况作适当调整；
②淡水环境结构检测周期可适当延长..

4.8.3 水运工程混凝土结构耐久性适时维修应符合下列规定。¶

4.8.3.1 对于状态完好、经检测评估预测其耐久性可达到设计使用年限的结构,可不采取维修措施。 4.8.3.2 对于检查和检测发现的破损构件应及时进行修补。对于已出现劣化、且经检测评估预测其耐久性不满足设计使用年限要求的结构，应进行耐久性的再设计并采取耐久性维修措施，修补材料和修补方法应针对结构所处的腐蚀环境，按现行行业标准《港口水工建筑物修补加固技术规范》(JTS 311)的有关规定执行。

5 混凝土结构附加防腐蚀措施¶

5.1 一般规定¶

5.1.1 水运工程混凝土结构防腐蚀措施应根据结构的设计使用年限和所处的腐蚀环境，并考虑施工条件、维护便利性及全寿命成本等因素进行合理设计。¶

5.1.2 海水环境混凝土结构采取的附加防腐蚀措施宜按表5.1.2选用。¶

表 5.1.2 混凝土结构附加防腐蚀措施

结构所处部位	设计保护年限20年及以下	设计保护年限20年以上
大气区	表面涂层、硅烷浸渍	环氧涂层钢筋、外加电流阴极保护、环氧涂层钢筋或以上措施与表面涂层、硅烷浸渍联合保护
浪溅区	表面涂层、硅烷浸渍、钢筋阻锈剂	环氧涂层钢筋、外加电流阴极保护、环氧涂层钢筋或以上措施与表面涂层、硅烷浸渍联合保护
水位变动区	表面涂层、钢筋阻锈剂	环氧涂层钢筋、外加电流阴极保护、环氧涂层钢筋或以上措施与表面涂层联合保护
水下区	不需采取保护措施	不需采取保护措施

5.1.3 淡水环境和化学腐蚀环境混凝土结构附加防腐蚀措施,宜采用混凝土表面涂层或硅烷浸渍保护。¶

5.1.4 混凝土结构采用其他附加防腐蚀措施时,应对其抗环境腐蚀的能力进行论证。¶

5.1.5 混凝土结构采用的附加防腐蚀措施应明确其设计保护年限、主要材料的性能指标及其检验方法。¶

5.2 表面涂层¶

5.2.1 混凝土结构采用混凝土表面涂层保护的设计保护年限不宜低于10年。¶

5.2.2 混凝土表面涂层保护范围应按表5.2.2 的规定划分为表干区和表湿区。¶

表 5.2.2 混凝土表面涂层保护范围划分

名称	范围
表干区	大气区、水上区
表湿区	浪溅区及平均水位以上的水位变动区

注：浪溅区、水位变动区或水下区的预制构件在未安装前进行涂装时可按表干区划分。

5.2.3 涂料性能应满足下列要求。¶

5.2.3.1 涂料质量除应符合国家现行有关标准的规定外,涂料应具有良好的耐碱性和耐腐蚀性,底层涂料应具有良好的渗透能力,面层涂料应具有良好的耐老化性能。 5.2.3.2 表湿区涂料应具有湿固化、耐磨损和耐冲击性能。

5.2.4 混凝土表面涂层体系应符合下列规定。¶

5.2.4.1 涂层体系可由底层、中间层和面层涂料组成,或由底层和面层涂料组成;配套涂料之间应具有良好的相容性。 5.2.4.2 涂层体系应根据设计保护年限和结构所处环境条件确定。配套涂料可按表5.2.4-1选用，相应的涂层干膜最小平均厚度应符合表5.2.4-1的规定。表 5.2.4-1 混凝土表面涂层体系

设计保护年限(年)	配套涂料				涂层干膜最小平均厚度( $μ m$ )
设计保护年限(年)	配套涂料				表千区	表湿区
10	1	底层		环氧树脂封闭漆	—	—
		中间层		环氧树脂漆	200	250
		面层	I	聚氨酯面漆	60	60
			II	丙烯酸树脂漆	100	100
			III	氯化橡胶漆	100	100
	2	底层		丙烯酸树脂封闭漆	15	15
		面层	I	丙烯酸树脂漆	320	350
		面层	II	氯化橡胶漆	320	350
20	1	底层		环氧树脂封闭漆	—	—
		中间层		环氧树脂漆	250	300
		面层	I	氟碳面漆	80	80
			II	聚硅氧烷面漆	80	80
			III	聚氨酯面漆	100	100
			IV	丙烯酸树脂漆	200	200
			V	氯化橡胶漆	200	200
	2	底层		丙烯酸树脂封闭漆	15	15
		面层	I	丙烯酸树脂漆	450	500
		面层	II	氯化橡胶漆	450	500

注：表中面层涂料只需任选一项..
5.2.4.3 混凝土表面涂层体系性能应符合表 5.2.4-2 的规定。表 5.2.4-2 混凝土表面涂层体系性能指标

项目		性能指标
涂层耐老化性	设计保护年限10年	$⩾ 1000 h$
	设计保护年限20年	$⩾ 2000 h$
涂层耐冲击性		$⩾ 50 k g \cdot c m$
涂层抗氯离子渗透性		$⩽ 5.0 \times 1 0^{- 3} m g / c m^{2} d$
涂层粘结强度		$⩾ 1.5 MP a$
涂层耐碱性		合格
涂层外观质量		合格

注：①涂层耐老化性检测应采用涂装过的长×宽×高为100mm×100mm×100mm的混凝土试件，按现行国家标准
《色漆和清漆—人工气候老化和人工辐射暴露(滤过的氙弧辐射)》(GB/T 1865)的有关规定测定；
②涂层耐冲击性应按现行国家标准《漆膜耐冲击测定方法》(GB/T 1732)的有关规定测定；
③涂层抗氯离子渗透性、粘结强度、耐碱性和外观质量应按附录F的有关规定测定.

5.2.5 实施涂层涂装的混凝土龄期不宜少于 28d，并应验收合格。¶

5.2.6 待涂装的混凝土表面缺陷应进行修补,不得附着碎屑、灰尘和油污等;涂装时混凝土表面应为洁净状态,表干区混凝土表面含水率不应大于6%。¶

5.2.7 涂装前应在实体构件上按设计涂层体系和产品使用要求进行涂装小区试验,试验区面积不宜小于 $20m^{2}$ 。¶

5.3 硅烷浸渍¶

5.3.1 混凝土结构采用硅烷浸渍保护的设计保护年限宜为15年\~20年。¶

5.3.2 混凝土硅烷浸渍宜采用异辛基三乙氧基膏状硅烷或异丁基三乙氧基液体硅烷, 硅烷的性能指标应符合表5.3.2 的规定, 其检测方法应符合附录 G 的有关规定。¶

表 5.3.2 硅烷性能指标 (%)

项目	异辛基三乙氧基膏状硅烷	异丁基三乙氧基液体硅烷
硅烷含量	$⩾ 80$	$⩾ 98$
硅氧烷含量	$⩽ 0.3$	$⩽ 0.3$
氯离子含量	$⩽ 0.01$	$⩽ 0.01$

5.3.3 混凝土硅烷浸渍保护性能指标应符合表5.3.3 的规定, 其检测方法应符合附录 H 的规定。¶

表 5.3.3 混凝土硅烷浸渍保护性能指标

项目	普通混凝土	高性能混凝土
吸水率( $mm / mi n^{1/2}$ )	$⩽ 0.01$	$⩽ 0.01$
渗透深度(mm)	$⩾ 3$	$⩾ 2$
氯化物吸收量降低效果(%)	$⩾ 90$	$⩾ 90$

5.3.4 混凝土采用其他种类硅烷浸渍时,应经过论证其保护性能满足表5.3.3 的规定。¶

5.3.5 实施硅烷浸渍的混凝土龄期不宜少于28d，并应验收合格。¶

5.3.6 待浸渍的混凝土表面的缺陷应进行修补,不得附着碎屑、灰尘、油污和影响硅烷浸渍的混凝土养护剂等;浸渍时混凝土表面应为洁净面干状态。¶

5.3.7 硅烷浸渍时不得以溶剂或其他液体稀释使用,宜采用低压不间断循环泵送设备进行喷涂,液体硅烷材料用量不宜小于 $400ml/m^{2}$ ;膏状硅烷材料用量不宜小于 $300g/m^{2}$ 。¶

5.3.8 硅烷浸渍施工前应在实体构件上按第¶

5.3.7 条的规定用量和产品使用要求进行涂装小区试验,试验区面积不宜小于 $20 ~m^{2}$ 。¶

5.4 环氧涂层钢筋¶

5.4.1 混凝土结构采用环氧涂层钢筋的设计保护年限宜为20年\~30年。¶

5.4.2 环氧涂层钢筋不得与外加电流阴极保护联合使用。¶

5.4.3 环氧涂层钢筋的锚固长度应为无涂层钢筋锚固长度的1.25倍。绑扎搭接长度对受拉钢筋应为无涂层钢筋锚固长度的1.5倍；对受压钢筋应为1.0倍，且不应小于250mm。¶

5.4.4 环氧涂层钢筋混凝土构件裂缝宽度限值可采用无环氧涂层钢筋混凝土构件的1.2倍,刚度取值应为无环氧涂层钢筋混凝土构件的0.9倍,计算方法与采用无环氧涂层钢筋的构件相同。¶

5.4.5 环氧涂层钢筋材料和检测方法应符合现行国家标准《钢筋混凝土用环氧涂层钢筋》(GB/T 25826)的有关规定。¶

5.4.6 环氧涂层钢筋的涂层干膜厚度、涂层连续性和涂层可弯性应符合下列规定。¶

5.4.6.1 涂层干膜厚度记录值应至少有 95% 以上在 $180 \mu m \sim 300 \mu m$ ，单个记录值不得低于 $140 \mu m$ 。对耐腐蚀要求较高的环境下，涂层干膜厚度记录值应至少有 95% 以上在 $220 \mu m \sim 400 \mu m$ ，单个记录值不得低于 $180 \mu m$ 。 5.4.6.2 涂层应无孔洞、空隙、裂纹和其他目视可见的缺陷,环氧涂层钢筋每米长度上检测出的漏点数目不应超过3个。 5.4.6.3 环氧涂层钢筋在弯曲试验后,试样弯曲外表面上应无肉眼可见的裂纹或剥离现象。

5.4.7 环氧涂层钢筋应采用以尼龙、环氧、塑料或其他柔软材料包裹的钢筋垫座、垫块固定,不得采用无涂层钢筋固定。同一构件中,环氧涂层钢筋与其他品种钢筋不得有电连接。¶

5.5 钢筋阻锈剂¶

5.5.1 混凝土结构采用钢筋阻锈剂的设计保护年限不宜大于20年。¶

5.5.2 钢筋阻锈剂的性能应符合下列规定。¶

5.5.2.1 钢筋阻锈剂对新拌混凝土和硬化混凝土的性能应无不利影响。 5.5.2.2 钢筋阻锈剂的性能指标应符合表 5.5.2-1 的有关规定, 其检测方法应符合现行行业标准《水运工程混凝土试验规程》(JTJ 270) 的有关规定。表 5.5.2-1 钢筋阻锈剂性能指标

项目	性能指标	项目	性能指标
凝结时间差	±60min	坍落度损失	满足施工要求
抗压强度比	≥90%	抗渗性	不降低

注：钢筋阻锈剂性能指标应按掺与未掺阻锈剂的混凝土性能进行比较。

5.5.2.3 钢筋阻锈剂的防锈性能应满足表 5.5.2-2 的要求, 其检测方法应符合附录 J 的有关规定。表 5.5.2-2 钢筋阻锈剂的防锈性能

项目	技术指标
盐水溶液中的防锈性能	无腐蚀发生
电化学综合防锈性能	无腐蚀发生
盐水浸烘环境中钢筋腐蚀面积百分率	$⩾ 95%$

注：非阳极型钢筋阻锈剂不得用于检测电化学综合防锈性能指标.

5.5.3 钢筋阻锈剂产品应明确其有效阻锈成分和含量,按厂家建议的用法和掺量,经试验检测证明其质量和性能符合第5.5.2条的规定方可使用。¶

5.6 外加电流阴极保护¶

5.6.1 混凝土结构采用外加电流阴极保护的设计保护年限不宜小于30年。¶

5.6.2 混凝土结构外加电流应根据构件的具体情况,分成若干个单独的阴极保护单元进行单独控制,各阴极保护单元内钢筋之间、钢筋与金属预埋件之间应具有良好的电连接性,连接电阻不应大于 $1.0\Omega$ 。¶

5.6.3 阴极保护初始保护电流密度应根据构件腐蚀环境、部位、海水氯离子含量等确定，阴极保护钢筋保护电流密度可参照表5.6.3选取。¶

表 5.6.3 阴极保护电流密度参考值 $\left( {\mathrm{mA}/{\mathrm{m}}^{2}}\right)$

保护部位	钢筋保护电流密度
大气区	1~5
浪溅区、水位变动区	5~20

5.6.4 阴极保护总保护电流可按下式计算：¶

\[I = k (\sum I _ {n} + I _ {f}) = k (\sum i _ {n} s _ {n} + I _ {f})\]

式中 I —— 总保护电流(A);

k——安全系数,取1.2\~1.5;

$I_{n}$ ——每个保护单元的保护电流(A);

$I_{f}$ ——其他附加保护电流(A);

$i_{n}$ ——各阴极保护单元的初始保护电流密度 $(A/m^{2})$ ;

$s_{n}$ ——各阴极保护单元内表层钢筋面积 $(m^{2})$ ；

5.6.5 相对于 Ag/AgCl/0.5MKCl 参比电极,保护电位应符合下列规定。¶

5.6.5.1 普通混凝土中钢筋瞬时断电的电位不应负于 $-1100mV$ 。 5.6.5.2 预应力混凝土中钢筋瞬时断电的电位不得负于 $-900 ~mV$ 。 5.6.5.3 保护电位实测值应满足下列要求之一：(1) 直流电回路断开后 $0.1 \, s \sim 1.0 \, s$ 测得的瞬时断电的电位负于 $-720 \, mV$ ; (2) 断电瞬间的初始极化电位, 断电后 24h 内电位衰减不小于 100mV;

(3) 断电瞬间的初始极化电位, 断电后 48h 或更长时间的电位衰减值不小于 150mV。

5.6.6 混凝土外加电流阴极保护设计应符合附录 K 的规定。¶

5.7 维护要求¶

5.7.1 混凝土结构附加防腐蚀措施的日常检查应符合下列规定。¶

5.7.1.1 检查的内容应根据混凝土结构附加防腐蚀措施的特点及所处的环境确定,并应包括下列内容:(1) 混凝土裂缝、锈迹及其他损伤情况；

(2) 涂层的粉化、变色、裂纹、起泡和脱落等外观变化；

(3) 外加电流阴极保护措施的保护电位、直流电源的输出电压和电流、辅助阳极的输出电流以及电源、电缆等的连接和使用状态等。

5.7.1.2 日常检查宜以目测为主,辅以敲击、尺量、摄像等方法记录检查情况,日常检查周期应在设计文件中明确。

5.7.2 混凝土结构附加防腐蚀措施的定期检测评估应符合下列规定。¶

5.7.2.1 附加防腐蚀措施定期检测项目和内容应符合表 5.7.2-1 的规定。表 5.7.2-1 附加防腐蚀措施定期检测项目和内容

附加防腐蚀措施	检查项目及内容
表面涂层	涂层外观、涂层干膜厚度及涂层粘结强度
硅烷浸渍	混凝土中氯离子渗透情况和碳化深度
环氧涂层钢筋	钢筋腐蚀电位
钢筋阻锈剂	钢筋腐蚀电位
外加电流阴极保护	保护电位、电源及电缆状态

5.7.2.2 附加防腐蚀措施的检测与评估方法应按现行行业标准《港口水工建筑物检测与评估技术规范》(JTJ 302)的有关规定执行。 5.7.2.3 附加防腐蚀措施定期检测评估周期宜符合表 5.7.2-2 的规定。表 5.7.2-2 附加防腐蚀措施定期检测评估周期

使用10年以内	使用10年以上
5年	2年~3年

5.7.3 水运工程混凝土结构附加防腐蚀措施适时维修应符合下列规定。¶

5.7.3.1 对于状态完好、经检测评估预测其保护效果可达到设计保护年限的防腐蚀措施，可不采取维修措施。 5.7.3.2 对于检测发现防腐蚀措施局部损伤或防腐蚀体系出现异常,经评估进行局部修补或更换可以满足设计保护年限要求的,应及时采取修复措施。 5.7.3.3 对于防腐蚀措施损伤严重、且经评估即使采取维修措施也难以满足设计保护年限，应进行防腐蚀措施的再设计并采取全面修复或更换措施。

6 钢结构¶

6.1 一般规定¶

6.1.1 水运工程钢结构除设置必要的腐蚀裕量外,宜联合采用防腐蚀措施。¶

6.1.2 钢结构防腐蚀设计应综合考虑环境条件、结构形式、外形尺寸、使用状况和经济成本等因素,采取的防腐蚀措施宜按表6.1.2选用。¶

表 6.1.2 钢结构防腐蚀措施

所处环境	结构所处部位	保护年限20年及以下	保护年限20年以上
海水环境	大气区	涂层保护、金属热喷涂保护	包覆有机复合层保护
	浪溅区	涂层保护、金属热喷涂保护	包覆有机复合层保护
	水位变动区	涂层保护、金属热喷涂保护	包覆有机复合层保护
	水下区	牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护、牺牲阳极阴极保护与涂层联合保护、外加电流阴极保护与涂层联合保护	牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护、牺牲阳极阴极保护与涂层联合保护、外加电流阴极保护与涂层联合保护
	泥下区	牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护	牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护
淡水环境	水上区	涂层保护、金属热喷涂保护	包覆有机复合层
	水下区	涂层保护、金属热喷涂保护	牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护、牺牲阳极阴极保护与涂层联合保护、外加电流阴极保护与涂层联合保护
	泥下区	涂层保护、金属热喷涂保护、牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护	牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护

6.1.3 水位变动区及以下的钢结构宜采用相同的钢种。当采用不同钢种时,应采取消除电偶腐蚀的措施。¶

6.1.4 钢结构采用防腐蚀措施时,结构设计应留有适当的腐蚀裕量,钢结构不同部位的单面腐蚀裕量可按下式计算:¶

\[\Delta \delta = K [ (1 - P) t _ {1} + (t - t _ {1}) ]\tag{6.1.4}\]

式中 $\Delta\delta$ ——钢结构单面腐蚀裕量(mm);

K——钢结构单面平均腐蚀速度(mm/年)，根据现场实测确定或按表6.1.4取值；

P——保护效率(%)，涂层、金属热喷涂及包覆有机复合层在其设计年限内可取50%\~95%，阴极保护取不小于90%；

$t_{1}$ ——防腐蚀措施的设计保护年限(年);

t——钢结构的设计使用年限(年)。

表 6.1.4 钢结构单面平均腐蚀速度 (mm/年)

环境	部位		平均腐蚀速度
海水环境	大气区		0.05~0.10
	浪溅区	有掩护条件	0.20~0.30
		无掩护条件	0.40~0.50
	水位变动区、水下区		0.12
	泥下区		0.05
淡水环境	水上区		0.06
	水下区		0.03
	泥下区		0.03

注：①表中平均腐蚀速度适用于 $\mathrm{pH} = 4\sim 10$ 的环境条件，对有严重污染的环境，应适当增大；

6 钢结构 ②对水质含盐量层次分明的河口区或年平均气温高、波浪大、流速大的环境，应适当增大；

③钢板桩岸侧可参照泥下区取值..

6.1.5 密闭的钢结构内壁可不考虑腐蚀裕量。¶

6.1.6 金属涂层保护钢结构件与未喷涂金属涂层构件应电绝缘,或对未喷涂部位实施阴极保护。¶

6.1.7 预埋件外露部分的涂层应延伸至混凝土内不小于30mm的范围。¶

6.1.8 当牺牲阳极埋设于泥中时,应根据海泥的性能选择阳极材料,并应考虑阳极驱动电压和电流效率下降的影响。¶

6.1.9 钢结构大气区结构形式复杂或厚度小于 $1\mathrm{mm}$ 的薄壁钢结构宜采用热浸镀锌保护和涂料联合保护、电镀锌和涂料联合保护。热浸镀锌应符合现行国家标准《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》(GB/T 13912)的有关规定，电镀锌应符合现行国家标准《金属及其他无机覆盖层钢铁上经过处理的锌电镀层》(GB/T 9799)的有关规定。¶

6.2 结构形式与构造¶

6.2.1 钢结构设计应尽量减少结构的表面积,并应有利于防腐蚀施工。¶

6.2.2 钢结构设计宜避免狭窄间隙,浪溅区应避免采用小截面的 E 形、K 形、Y 形交叉连接方式或背对背放置的角钢或槽钢等结构形式,宜采用管形构件。浪溅区和大气区钢构件应避免积水。¶

6.2.3 焊接接头宜连续焊接,搭接接头宜采用双面焊接,浪溅区及以下部位不宜使用螺栓连接和铆接。¶

6.2.4 埋于混凝土桩帽、墩台或胸墙中的钢桩应进行电连接,电连接施工应在浇注混凝土之前完成。¶

6.2.5 预埋钢构件的埋设位置宜避开浪溅区部位,水位变动区及以下部位的辅助构件或预埋件,宜与实施阴极保护的钢结构进行电连接。¶

6.2.6 施工期与主构件相连接的临时性钢结构完工后应拆除并做好主构件相应部位防腐蚀处理。¶

6.3 海水环境钢结构涂层¶

6.3.1 钢结构涂层保护在涂装前应进行表面预处理,钢结构的除锈等级和表面粗糙度应符合现行国家标准《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》(GB/T 8923)和表6.3.1-1及表6.3.1-2的规定。¶

表 6.3.1-1 除锈等级最低要求

底层涂层品种	除锈等级
底层涂层品种	喷射或抛射除锈	手工或动力工具除锈
金属热喷锌、无机富锌底漆	Sa3	不允许
金属热喷铝、有机富锌底漆、玻璃磷片类底漆、环氧底漆	Sa2.5	不允许
环氧沥青底漆、聚氨酯底漆等	Sa2	Si3

注：重要工程主要钢结构除锈等级应提高一级..

表 6.3.1-2 钢结构基材表面粗糙度要求

涂装体系	金属热喷涂层	常规防腐涂层	厚浆型防腐涂层
涂层总干膜厚度(μm)	120~380	150~400	400~1500
表面粗糙度(μm)	40~85	30~70	60~100

注：①表面粗糙度不宜超过涂层体系总干膜厚度的1/3；

②表面粗糙度评定应符合现行国家标准《涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理后的钢材表面粗糙度特性第2部分:磨料喷射清理后钢材表面粗糙度等级的测定方法比较样块法》(GB/T 13288.2)的有关规定。

6.3.2 钢结构涂层保护应符合下列规定。¶

6.3.2.1 涂料宜选用经过工程实践证明其综合性能良好的产品,选用新产品应进行专门技术论证。 6.3.2.2 涂装体系底层、中间层、面层涂料宜选用同一厂家的产品,不同厂家的涂料配套使用时,应进行匹配性论证。 6.3.2.3 底层涂层使用无机富锌底漆时,应在无机富锌底漆上涂装厚度为 $25 \mu m$ 的环氧封闭漆。 6.3.2.4 大气区涂料应具有良好的耐候性;浪溅区和水位变动区涂料应能适应干湿交替变化和具有耐磨损、耐冲击和耐候的性能;水下区和水位变动区涂料应能与阴极保护配套,具有较好的耐电位性和耐碱性能。

6.3.3 海水环境钢结构涂层体系应符合表6.3.3的规定。¶

表 6.3.3 海水环境钢结构涂层体系

设计保护年限(年)	配套涂料				涂层干膜最小平均厚度( $μ m$ )
设计保护年限(年)	配套涂料				大气区	浪溅区	水位变动区	水下区
10	1	底层	I	富锌漆	75	75	75	75
		中间层	I	环氧云铁防锈漆	150	250	300	300
		中间层	II	环氧树脂漆	150	250	300	300
		面层	I	聚氨酯面漆	75	75	—	—
		面层	II	厚浆型环氧漆	—	—	125	125
	2	同品种配套	I	聚氨酯漆、丙烯酸树脂漆	350	450	450	450
	2	同品种配套	II	厚浆型环氧漆、环氧沥青漆	—	—	500	500
20	1	底层	I	富锌漆	75	75	75	75
		中间层	I	环氧玻璃磷片防锈漆	350	350	350	350
		中间层	II	环氧云铁防锈漆	400	400	400	400
		面层	I	氟碳面漆	100	100	—	—
			II	聚硅氧烷面漆	100	100	—	—
			III	厚浆型聚氨酯涂料	—	—	250	250
			IV	环氧重型防腐涂料	—	—	300	300
			V	厚浆型环氧玻璃鳞片涂料	—	—	250	250
	2	同品种配套	I	环氧重型防腐涂料	—	—	800	800
			II	厚浆型聚氨酯涂料	—	—	800	800
			III	厚浆型环氧玻璃鳞片涂料	—	—	700	700

注：表中的中间层、面层配套涂料只需任选一项..

6.3.4 钢结构涂层体系性能应符合表6.3.4的规定。¶

表 6.3.4 海水环境钢结构涂层体系性能指标

涂层所处部位	项目	设计保护年限10年	设计保护年限20年
大气区	涂层耐老化性(h)	$⩾ 1000$	$⩾ 3000$
	涂层耐盐雾性(h)	$⩾ 3000$	$⩾ 4000$
	涂层耐湿热性(h)	$⩾ 3000$	$⩾ 4000$
	涂层粘结强度(MPa)	$⩾ 5$	$⩾ 5$
浪溅区、水位变动区、水下区	涂层耐盐雾性(h)	$⩾ 3000$	$⩾ 4000$
	涂层耐湿热性(h)	$⩾ 3000$	$⩾ 4000$
	涂层粘结强度(MPa)	$⩾ 5$	$> 5$
	涂层耐电位(V,相对于Ag/AgCl参比电极)	负于-1.20	负于-1.20

6 钢结构注：①采用外加电流阴极保护时钢结构浪溅区以下部位涂层耐阴极电位应取-1.50V；
②涂层耐老化性检测应符合现行国家标准《色漆和清漆—人工气候老化和人工辐射暴露(滤过的氙弧辐射)》(GB/T 1865)的规定；
③涂层耐盐雾性能检测应符合现行国家标准《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》(GB/T 1771)的规定；
④涂层耐湿热性检测应符合现行国家标准《漆膜耐湿热测定法》(GB/T 1740)的规定；
⑤涂层粘结强度检测应符合现行国家标准《色漆和清漆拉开法附着力试验》(GB/T 5210)的规定；
⑥涂层耐电位检测应符合现行国家标准《船舶及海洋工程阳极屏涂料通用技术条件》(CB/T 7788)的规定.

6.4 海水环境钢结构金属热喷涂¶

6.4.1 钢结构金属热喷涂保护应符合下列规定。¶

6.4.1.1 金属热喷涂保护体系应由金属喷涂层、封闭层和涂料涂层组成。 6.4.1.2 金属热喷涂前钢结构的除锈等级和表面粗糙度应符合第6.3.1条的有关规定。 6.4.1.3 金属热喷涂材料应满足下列要求：(1)锌符合现行国家标准《锌锭》(GB/T 470)中规定的Zn99.99的质量要求； (2) 铝符合现行国家标准《变形铝及铝合金化学成分》(GB/T 3190) 中规定的合金牌号为 1060 的质量要求；

(3)锌铝合金的金属组成为锌85%\~87%，铝13%\~15%；

(4)铝镁合金的金属组成为铝 $94.5\% \sim 95.2\%$ ，镁 $4.8\% \sim 5.5\%$

(5) Ac 铝合金的金属组成为铝 99.7% \~ 99.9%, 硒 0.1% \~ 0.3%.

6.4.1.4 封闭层和涂料涂层材料应满足下列要求：(1)封闭层具有较低的黏度,并与金属喷涂层有良好的相容性; (2) 封闭层与涂料具有良好的相容性；

(3) 涂料耐腐蚀、耐候性能好。

6.4.2 钢结构金属热喷涂体系应符合下列规定。¶

6.4.2.1 金属热喷涂体系组成应符合表6.4.2规定；

表6.4.2 钢结构金属热喷涂体系组成

设计保护年限(年)	配套材料			涂层干膜最小平均厚度( $μ m$ )
设计保护年限(年)	配套材料			大气区	浪溅区、水位变动区
10	金属涂层	I	喷锌、锌合金	160	—
		II	喷铝、铝合金	120	150
		III	喷Ac铝	100	150
	封闭层	I	磷化底漆、环氧漆、聚氨酯漆	30	30
	中间层	I	环氧涂料	60	60
	中间层	II	环氧云铁涂料	60	60
	面层	I	聚氨酯面漆	80	80
20	金属涂层	I	喷锌、锌合金	250	—
		II	喷铝、铝合金	200	250
		III	喷Ac铝	150	200
	封闭层	I	磷化底漆、环氧漆、聚氨酯漆	30	30
	中间层	I	环氧涂料	100	100
	中间层	II	环氧云铁涂料	100	100
	面层	I	氟碳面漆	100	100
	面层	II	聚硅氧烷面漆	100	100

注：表中的金属涂层、中间层和面层配套涂料只需任选一项。

6 钢结构 6.4.2.2 热喷涂材料宜选用铝、铝合金或锌合金。 6.4.2.3 钢结构金属热喷涂体系粘结强度不应小于 $6.0\mathrm{MPa}$ ，面层涂层性能应符合第6.3.4的规定。 6.4.2.4 钢结构腐蚀严重和维护困难的部位应增加金属热喷涂层的厚度。

6.5 海水环境钢结构包覆有机复合层¶

6.5.1 钢结构包覆有机复合层防护在实施前应进行表面预处理,钢结构的除锈等级应符合现行国家标准《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》(GB/T 8923)和表6.5.1的规定。¶

表 6.5.1 除锈等级最低要求

包覆有机复合层类型	除锈等级
包覆有机复合层类型	喷射或抛射除锈	手工或动力工具除锈
热塑性聚乙烯复合包覆层、玻璃纤维复合材料包覆层	Sa2.5	—
矿脂胶带防腐系统	—	Si2

6.5.2 包覆热塑性聚乙烯复合包覆层防腐应符合下列规定。¶

6.5.2.1 包覆热塑性聚乙烯复合包覆层厚度不宜小于5mm。 6.5.2.2 包覆热塑性聚乙烯及配套热熔胶性能应符合现行行业标准《辐射交联聚乙烯热收缩带(套)》(SY/T 4054)的有关规定。

6.5.3 包覆矿脂胶带防腐体系应符合下列规定。¶

6.5.3.1 包覆矿脂胶带防腐体系应由矿脂防蚀膏、矿脂防蚀带以及防蚀保护罩三层组成。 6.5.3.2 包覆矿脂胶带防腐体系组成应符合表6.5.3-1的规定。表 6.5.3-1 包覆矿脂胶带防腐体系组成

包覆矿脂胶带防腐体系组成	厚度(μm)
矿脂防蚀膏	180~250
矿脂防蚀带	≥2000
防蚀保护罩	≥2000

注：防蚀保护罩应由高密度聚乙烯或多层不饱和聚酯树酯浸透玻璃纤维预制而成，当采用不饱和聚酯树酯浸透玻璃纤维保护罩时，其内侧应加设一层厚度不小于8mm的密封缓冲层，密封缓冲层应由弹性泡沫塑料制成，其性能应符合现行国家标准《绝热用挤塑苯乙烯泡沫塑料(XPS)》(GB/T 10801.2)的规定。

6.5.3.3 矿脂防蚀膏的性能应符合表6.5.3-2的规定。表 6.5.3-2 矿脂防蚀膏的性能指标

项目	性能指标
不挥发物含量(%)	$⩾ 90$
耐中性盐雾性(h)	$⩾ 192$

注：①不挥发物含量检测应符合现行国家标准《色漆、清漆和塑料不挥发物含量的测定》(GB/T 1725)的有关规定；
②耐中性盐雾性检测应符合现行国家标准《人造气氛腐蚀试验盐雾试验（GB/T 10125）的有关规定.

6.5.3.4 矿脂防蚀带的性能应符合表6.5.3-3的规定。表 6.5.3-3 矿脂防蚀带的性能指标

项目	性能指标
拉伸强度(N/25mm)	$⩾ 50$
断裂伸长率(%)	10~25
耐中性盐雾性(h)	$⩾ 1000$

注：①拉伸强度检测和断裂伸长率应符合现行国家标准《纺织品织物拉伸性能第1部分断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》(GB/T 3923.1)的有关规定；

②耐中性盐雾性检测应符合现行国家标准《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》(GB/T 10125)的有关规定.

6.5.3.5 高密度聚乙烯预制而成的防蚀保护罩应符合现行国家标准《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》(GB/T 23257)的有关规定,多层不饱和聚酯树脂浸透玻璃纤维预制而成的防蚀保护罩应符合现行行业标准《船用玻璃纤维增强塑料制品手糊成型工艺》(CB/T 180)的有关规定。

6.5.4 包覆玻璃纤维复合材料防腐应符合下列规定。¶

6.5.4.1 包覆玻璃纤维复合材料包覆层厚度不宜小于3mm。 6.5.4.2 玻璃纤维复合材料宜采用中碱玻璃纤维短切毡、中碱玻璃纤维布、中碱玻璃纤维增强表面毡，配套的树脂宜采用耐候、耐海水不饱和聚酯专用树脂。 6.5.4.3 玻璃纤维复合材料的性能应符合表 6.5.4-1 的规定。表 6.5.4-1 玻璃纤维复合材料的性能指标

项目	性能指标	项目	性能指标
拉伸强度(MPa)	$⩾ 100$	弯曲强度(MPa)	$⩾ 120$
断裂伸长率(%)	$⩾ 1.0$	耐盐雾性(h)	$⩾ 720$

注：①拉伸强度检测、断裂伸长率和弯曲强度检测应符合现行国家标准《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》(GB/T 1447);

②盐雾试验检测应符合现行国家标准《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》(GB/T 10125)的有关规定.

6.5.4.4 不饱和聚酯的性能应符合表 6.5.4-2 的规定。表 6.5.4-2 不饱和聚酯的性能指标

项目	性能指标
固含量(%)	$⩾ 55$
粘度(MPa·s,25°C)	$⩾ 300$
凝结时间(25°C,min)	$⩾ 10$

注：不饱和聚酯检测应符合现行国家标准《不饱和聚酯树脂试验方法》(GB/T 7193)的有关规定。

6.6 海水环境钢结构阴极保护¶

6.6.1 钢结构阴极保护应符合下列规定。¶

6.6.1.1 海水环境钢结构阴极保护宜采用牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护。 6.6.1.2 海水电阻率小于 $500 \Omega \cdot cm$ 时宜采用牺牲阳极阴极保护。牺牲阳极材料应 366 钢结构根据环境介质条件采用铝合金或锌合金,海泥中应慎用铝合金。

6.6.1.3 预应力桩与钢桩混合使用的结构宜采用牺牲阳极阴极保护。 6.6.1.4 钢结构阴极保护严禁出现过保护现象。 6.6.1.5 阴极保护面积应包括水位变动区、水下区和泥下区钢结构表面积。

6.6.2 阴极保护电位测量使用的参比电极应极化小、性能稳定、使用寿命长。参比电极应符合现行国家标准《船用参比电极技术条件》(GB/T 7387)和表6.6.2的规定。¶

表 6.6.2 参比电极主要性能指标

名称	电极结构	电位(相对标准氢电极)(V)	使用环境
饱和甘汞电极	$Hg / HgCl_{2}$ 饱和KCl	+0.242	淡水、海水
饱和硫酸铜电极	$Cu / 饱和 CuSO_{4}$	+0.316	海水、淡水、土壤
海水氯化银电极	$Ag / AgCl$ 海水	+0.250	海水
锌合金电极	Zn合金	-0.784	海水、淡水、土壤

6.6.3 钢结构阴极保护电位应符合表6.6.3 的规定。¶

表 6.6.3 钢结构阴极保护电位指标(V)

环境条件、钢材品种		相对参比电极类型
环境条件、钢材品种		饱和硫酸铜电极	海水氯化银电极	锌合金电极
含氧环境中的钢	最正值	-0.85	-0.78	+0.25
含氧环境中的钢	最负值	-1.10	-1.05	+0.00
有硫酸盐还原菌腐蚀的缺氧环境中的钢	最正值	-0.95	-0.90	+0.15
有硫酸盐还原菌腐蚀的缺氧环境中的钢	最负值	-1.10	-1.05	+0.00
屈服强度大于等于700MPa的高强钢	最正值	-0.85	-0.78	+0.25
屈服强度大于等于700MPa的高强钢	最负值	-1.00	-0.95	+0.10

6.6.4 钢结构阴极保护的保护电流密度应符合下列规定。¶

6.6.4.1 裸钢的保护电流密度应符合表 6.6.4-1 的规定, 必要时应通过现场试验确定。表 6.6.4-1 裸钢阴极保护电流密度 $\left( {\mathrm{mA}/{\mathrm{m}}^{2}}\right)$

环境介质	初始值	维持值	末期值
静止海水	100~130	55~70	70~90
流动海水	150~180	60~80	80~100
海泥	25	20	20
海水堆石	60~90	40~50	50~75
海水中混凝土或水泥砂浆包覆	10~25

6.6.4.2 有防腐涂层的钢结构保护电流密度在表6.6.4-1的选值基础上乘以涂层破损率，涂层初始破损率可取 $1\% \sim 2\%$ ，每年破损率增加值根据涂料品种和设计使用年限可取 $1\% \sim 3\%$ ，或根据涂层设计保护年限按表6.6.4-2取值。表 6.6.4-2 涂层破损率

阴极保护设计保护年限(年)	初期值(%)	平均值(%)	末期值(%)
10	2	7	10
20	2	15	30
30	2	25	60
40	2	40	90

6.6.5 钢结构总保护电流应按下列公式计算：¶

$$ I = \sum I _ {n} + I _ {f}\qquad{\color{white}(6.6.5-1)}\Sigma I _ {n} = \Sigma i _ {n} s _ {n}\qquad{\color{white}(6.6.5-2)} $$ 式中 I —— 总保护电流(A);

$I_{n}$ ——被保护钢结构各分部位的保护电流(A);

$I_{i}$ ——其他附加保护电流(A);

$i_{n}$ ——被保护钢结构各分部位的保护电流密度 $(A/m^{2})$ ，按第6.6.4条取值；

$s_{n}$ ——被保护钢结构各分部位的保护面积 $(m^{2})$ ；

6.6.6 阴极保护每一个设计单元或整体应电连接,电连接方式可采用对构件直接焊接、焊接钢筋连接或电缆连接等,连接点面积应大于连接用钢筋或电缆的截面积,连接电阻不应大于0.01Ω。¶

6.6.7 牺牲阳极材料性能和铁芯结构等应符合现行国家标准《铝—锌—铟系合金牺牲阳极》(GB/T 4948)和《锌—铝—镉合金牺牲阳极》(GB/T 4950)的有关规定。¶

6.6.8 牺牲阳极几何尺寸、重量和数量等宜按附录 L 确定。¶

6.6.9 牺牲阳极布置应使被保护钢结构的表面电位均匀分布,宜采用均匀布置方式并满足下列要求。¶

6.6.9.1 阳极体顶部与设计低水位的距离不应小于1.2m。 6.6.9.2 阳极体底部与海泥面的距离不应小于1.0m。

6.6.10 牺牲阳极与被保护钢结构间的距离不宜小于 $100 \mathrm{~mm}$ , 当小于 $100 \mathrm{~mm}$ 时应在牺牲阳极与被保护钢结构之间设屏蔽层, 屏蔽层应符合附录 M 的规定。当牺牲阳极紧贴钢结构表面安装时, 除应按规定装配屏蔽层外, 还应对贴近钢结构表面的牺牲阳极底面涂装绝缘涂层, 绝缘涂层可参照第6.3.3 条选用。¶

6.6.11 牺牲阳极的安装方式应采用电焊焊接或螺栓连接。螺栓连接阳极与钢结构连接电阻不应大于 $0.01\Omega$ 。¶

6.6.12 外加电流阴极保护系统设计应符合附录 N 的规定。¶

6.6.13 采用阴极保护的钢结构靠近其他金属结构或附近有杂散电流源,使钢结构或相邻的其他金属结构的电位偏正超过20mV时,应采取有效措施防止杂散电流腐蚀。¶

6.7 淡水环境钢结构防腐蚀¶

6.7.1 淡水环境钢结构涂层保护应符合下列规定。6 钢结构¶

6.7.1.1 钢结构涂层保护在涂装前应进行表面预处理,钢结构的除锈等级和表面粗糙度应符合现行国家标准《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》(GB/T 8923)和表6.3.1-1及表6.3.1-2的规定。 6.7.1.2 钢结构涂层保护应符合第6.3.2条的有关规定。 6.7.1.3 淡水环境钢结构涂层体系可按表6.7.1-1选用。表 6.7.1-1 淡水环境钢结构涂层体系

设计保护年限(年)	配套涂料				涂层干膜最小平均厚度(μm)
设计保护年限(年)	涂层体系	涂料分层	可选品类	涂料名称	水上区	水下区
10	1	底层	I	富锌漆	60	60
		中间层	I	环氧云铁防锈漆	100	-
		中间层	II	环氧树脂涂料	-	300
		面层	I	氯化橡胶漆	100	-
			II	丙烯酸树脂漆	100	-
			III	聚氨酯面漆	80	100
			IV	厚浆型环氧漆	100	125
	2	-	I	厚浆型环氧漆	280	500
	2	-	II	聚氨酯面漆	280	450
20	1	底层	I	富锌漆	60	60
		中间层	I	环氧玻璃磷片防锈漆	300	350
		中间层	II	环氧云铁防锈漆	350	400
		面层	I	厚浆型聚氨酯涂料	-	250
			II	氟碳面漆	100	-
			III	聚硅氧烷面漆	100	-
			IV	环氧重型防腐涂料	-	300
			V	厚浆型环氧玻璃鳞片涂料	-	250
	2	-	I	环氧重型防腐涂料	-	800
			II	厚浆型聚氨酯涂料	-	800
			III	厚浆型环氧玻璃鳞片涂料	-	700

6.7.1.4 有抗冲耐磨要求的钢结构,应选用耐水性和耐磨性良好的涂层,涂层体系可参照表6.7.1-2选用。表 6.7.1-2 有抗冲耐磨要求的钢结构涂层体系

设计保护年限(年)	涂层涂料	涂层干膜最小平均厚度( $μ m$ )
10	厚浆型环氧沥青玻璃鳞片涂料	700
	厚浆型环氧金刚砂涂料	700
	厚浆型环氧树脂类耐磨涂料	700
	厚浆型聚氨酯脂类耐磨涂料	700

注：表中的涂层涂料只需任选一项..

6.7.1.5 钢结构涂层体系性能应符合表 6.7.1-3 的规定。表 6.7.1-3 淡水环境钢结构涂层体系性能指标

涂层所处部位	项目	设计保护年限10年	设计保护年限20年
水上区	涂层耐老化性(h)	$⩾ 1000$	$⩾ 3000$
	涂层耐湿热性(h)	$⩾ 3000$	$⩾ 4000$
	涂层粘结强度(MPa)	$⩾ 5$	$⩾ 5$
水下区	涂层耐湿热性(h)	$⩾ 3000$	$⩾ 4000$
	涂层粘结强度(MPa)	$⩾ 5$	$⩾ 5$
	涂层耐电位(V,相对于Ag/AgCl参比电极)	负于-1.20	负于-1.20

注：①采用外加电流阴极保护时钢结构水下区涂层耐阴极电位应取-1.50V；

②涂层耐老化性检测应符合现行国家标准《色漆和清漆—人工气候老化和人工辐射暴露(滤过的氙弧辐射)》(GB/T 1865)的规定；

③涂层耐湿热性检测应符合现行国家标准《漆膜耐湿热测定法》(CB/T 1740)的规定；

④涂层粘结强度检测应符合现行国家标准《色漆和清漆拉开法附着力试验》(GB/T 5210)的规定；

⑤涂层耐电位检测应符合现行国家标准《船舶及海洋工程阳极屏涂料通用技术条件》(GB/T 7788)的规定.

6.7.2 淡水环境钢结构金属热喷涂保护应符合下列规定。¶

6.7.2.1 淡水环境金属热喷涂保护体系、热喷涂材料、封闭层和涂料涂层材料等应符合第6.4.1条的规定。 6.7.2.2 水上区的金属热喷涂材料宜选用铝、铝合金、锌、锌铝合金，水下区宜选用锌、锌铝合金。 6.7.2.3 淡水环境钢结构金属热喷涂体系可参照表6.7.2选用。

表6.7.2 淡水环境金属热喷涂体系组成

设计保护年限(年)	配套材料			涂层干膜最小平均厚度( $μ m$ )
设计保护年限(年)	配套材料			水上区	水下区
10	金属涂层	I	喷锌、锌合金	120	160
	金属涂层	II	喷铝、铝合金	120	120
	封闭层	I	磷化底漆、环氧漆、聚氨酯漆	30	30
	中间层	I	环氧涂料	50	50
	中间层	II	环氧云铁涂料	50	50
	面层	I	聚氨酯面漆	50	—
	面层	II	环氧涂料	—	50
20	金属涂层	I	喷锌、锌合金	160	200
	金属涂层	II	喷铝、铝合金	160	160
	封闭层	I	磷化底漆、环氧漆、聚氨酯漆	30	30
	中间层	I	环氧涂料	50	50
	中间层	II	环氧云铁涂料	50	50
	面层	I	氟碳面漆	50	—
		II	聚硅氧烷面漆	50	—
		III	环氧涂料	—	50

注：①封闭涂料宜选用环氧封闭涂料；
②pH 大于 7 的水环境中可选用磷化底漆；
③表中的金属涂层、中间层和面层配套涂料只需任选一项.

6.7.3 淡水环境钢结构阴极保护应符合下列规定。¶

6.7.3.1 淡水环境钢结构阴极保护宜采用牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护。采用牺牲阳极阴极保护时宜采用锌阳极或镁阳极。 6.7.3.2 淡水环境钢结构阴极保护电流密度应满足下列要求：(1)保护电流密度满足表6.7.3的规定,必要时通过现场试验确定; (2)钢结构有防腐涂层时乘以涂层破损率,涂层初始破损率取1%\~2%,每年破损率增加值根据涂料品种和设计使用年限取1%\~3%,或根据涂层设计保护年限按表6.6.4-2取值。

表 6.7.3 淡水环境钢结构阴极保护电流密度

环境介质	钢结构表面状态	保护电流密度( $m A / m^{2}$ )
静止淡水	裸钢	20~55
流动淡水	裸钢	45~70
高流速淡水	裸钢	50~160

6 钢结构

6.8 维护要求¶

6.8.1 钢结构耐久性和防腐蚀措施的日常检查应符合下列规定。¶

6.8.1.1 检查的内容应根据钢结构所处的环境及所采取的防腐蚀措施类型确定,并应包括下列内容:(1)钢结构锈蚀发生的位置、面积和分布情况； (2)钢结构由于外力作用引起的损伤情况；

(3)钢结构涂层的破损情况；

(4)牺牲阳极阴极保护措施的保护电位；

(5) 外加电流阴极保护措施的保护电位、直流电源的输出电压和电流、辅助阳极的固定情况，以及电源、电缆等的连接和使用状态等。

6.8.1.2 日常检查宜以外观目测为主,辅以敲击、尺量、摄像等方法记录缺陷和损伤情况,水下钢结构应测试保护电位。日常检查周期应在设计文件中明确。

6.8.2 钢结构防腐蚀定期检测评估应符合下列规定。¶

6.8.2.1 钢结构防腐蚀定期检测的项目和内容应符合表6.8.2-1的规定。表 6.8.2-1 钢结构防腐蚀的定期检测项目和内容

检测项目	检测内容
钢结构耐久性	钢结构壁厚
牺牲阳极阴极保护	保护电位、阳极实际尺寸及腐蚀产物表面溶解情况
外加电流阴极保护	保护电位、电源及电缆状态

6.8.2.2 钢结构防腐蚀定期检测与评估方法应按现行行业标准《港口水工建筑物检测与评估技术规范》(JTJ 302)的有关规定执行。 6.8.2.3 检测评估周期应符合表6.8.2-2的规定。表 6.8.2-2 钢结构检测评估周期

使用10年以内	使用10年以上
5年	2~3年

6.8.3 水运工程钢结构防腐蚀措施应进行经常检查和适时维修，并应符合下列规定。¶

6.8.3.1 对于未发生腐蚀、且防腐蚀措施完好的钢结构，可不采取维修措施。 6.8.3.2 对于钢结构未发生腐蚀,防腐蚀措施出现尚不影响保护效果的局部损伤时,应及时对防腐蚀措施进行局部修补。 6.8.3.3 对于钢结构发生轻微腐蚀,防腐蚀措施出现的损伤已影响保护效果,经评估采取维修措施可以满足设计保护年限时,应及时对防腐蚀措施进行修复或更换。 6.8.3.4 对于钢结构发生严重腐蚀,防腐蚀的损伤已严重影响保护效果,且经评估即使采取维修措施难以满足设计保护年限要求时,应进行防腐蚀措施的再设计并立即采取全面修复或更换措施。附录A 硅灰检验和试验方法

附录 A 硅灰检验和试验方法¶

A.0.1 硅灰取样应以连续供应硅灰20t为一批,不足20t按一批计。¶

A.0.2 散装硅灰应按不同部位取10份试样,袋装硅灰应从每批中任抽10袋取样,每份试样质量为200g\~500g,10份试样混合拌匀后应按四分法缩分至试验需要量1倍的试样。¶

A.0.3 硅灰比表面积测定应按现行国家标准《气体吸附BET法测定固体物质比表面积》(GB/T 19587)或仪器说明书中给定的方法进行。¶

A.0.4 硅灰二氧化硅含量试验应符合下列规定。¶

A.0.4.1 化学试剂应满足下列要求：

(1) 体积比为 1 份浓盐酸和 2 份水配制的 1: 2 盐酸溶液及 2% 盐酸溶液；

(2)体积比为1份硫酸和1份水配制硫酸溶液；

(3) 氢氟酸；

(4) 无水碳酸钠；

(5)1% 动物胶溶液；

(6) 蒸馏水。

A.0.4.2 试验应按下列步骤进行：

(1) 将试样在 $105^{\circ}C \sim 110^{\circ}C$ 烘箱中烘干, 然后置于干燥器中冷却至室温;

(2) 用 3 只铂坩埚, 各放入约 3.5g 无水碳酸钠;

(3)用称量瓶称取0.5g试样两份,精确至0.1mg,分别投入2只铂坩埚中,然后用玻璃棒将试样与无水碳酸钠搅拌均匀,再送入预热至800℃的马弗炉中,空白对照无试样的铂坩埚靠近炉门口放置,然后继续升温至1000℃熔融30min,取出,令各铂坩埚倾斜放置,冷却;

(4) 将冷却后的铂坩埚分别置于 250ml 烧杯中, 往烧杯中加入 60ml 的 1: 2 盐酸浸泡, 待熔块脱落后, 取出铂坩埚, 用水和带橡皮套头的玻璃棒将铂坩埚擦洗干净, 洗液流入烧杯中;

(5) 将上述 3 只烧杯分别置于水浴器的孔口中, 加热蒸至湿糊状; 蒸发过程中经常搅拌溶液, 使盐类成粉末状析出, 然后取出冷却, 分别加入约 $7 \mathrm{ml}$ 的 $1 \%$ 动物胶溶液, 空白对照样加 $5 \mathrm{ml}$ , 充分搅匀, 放置 $5 \mathrm{~min}$ 以上后, 用 $20 \mathrm{ml}$ 热水冲洗烧杯壁, 同时搅拌溶液, 使水溶性盐类溶解, 静置数分钟, 待不溶物沉淀后, 趁热用滤纸和 3 只 $250 \mathrm{ml}$ 容量瓶分别过滤, 最后将烧杯中的沉淀全部移入滤纸上, 并用热水将烧杯多次冲洗, 洗液流入滤纸中, 并用温热的 $2 \%$ 盐酸洗涤沉淀物直至无铁离子, 再用水洗涤两次;

(6) 将 3 个试样的沉淀物连同滤纸, 分别置于 3 个预先灼烧并称重的铂坩埚中, 再在电热炉上低温灰化后,放入马弗炉中,在 $1000^{\circ}$ C 温度下灼烧 $30 \, min \sim 50 \, min$ , 取出, 在干燥器中冷却称重, 再灼烧 $20 \, min \sim 30 \, min$ , 直至恒重;

(7) 将每一铂坩埚中的灼烧残渣用水润湿, 加入 4 滴 1: 1 硫酸和 5ml 氢氟酸蒸发至冒三氧化硫白烟, 再放在电热炉上使白烟冒尽。最后移入马弗炉中, 在 950℃ 温度下灼烧 20min 取出, 在干燥中冷却称重。

A.0.4.3 试验结果计算应满足下列要求：

(1) 用差减法计算每一坩埚中的二氧化硅含量；

(2) 取 2 个二氧化硅试样的百分含量减去 1 个空白对照的二氧化硅百分含量后的平均值为试验结果计算值。

A.0.5 硅灰活性指数试验应符合下列规定。¶

A.0.5.1 检验硅灰活性指数可采用加速法或常温法,当二者的结果不同时,应以加速法为准。

A.0.5.2 加速法的养护温度,第1天应为 $(20\pm3)$ ℃,第2天至第6天应为 $(65\pm2)$ ℃,测定第7天试件的抗压强度、抗折强度,常温法应与测水泥胶砂强度相同。

A.0.5.3 试件成型的控制配合比和测试配合比应符合表 A.0.5 的规定。

表 A.0.5 控制配合比与测试配合比的成分用量(g)

材料	控制配合比	测试配合比
强度等级为42.5的硅酸盐水泥	540	486
硅灰	0	54
标准砂	1350	1350
水	流动度为110mm~120mm时的用水量

A.0.5.4 试件的成型、抗压强度、抗折强度测试应符合现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法》(GB 177)的有关规定。

A.0.5.5 计算测试配比试件与控制配比试件的抗压强度比和抗折强度比,应取两个比值中的较小值作为硅灰的活性指数,以百分率表示。

A.0.6 硅灰需水量比测定应符合现行国家标准《高强高性能混凝土用矿物外加剂》(GB/T 18736)的有关规定。¶

A.0.7 硅灰烧失量测定应符合现行国家标准《水泥化学分析方法》(GB 176)的有关规定。¶

A.0.8 硅灰含水率测定应符合下列规定。¶

A.0.8.1 试验仪器设备应满足下列要求：

(1) 烘箱温度控制在 $(105 \pm 5)^{\circ}\mathrm{C}$ ;

(2) 天平称量 100g, 感量 0.001g;

(3) 浅口容器和干燥器。

A.0.8.2 试验应按下列步骤进行：

(1) 在样品中各取 2 份各重 10g 的硅灰, 分摊在干燥的浅口容器中, 称准至 0.001g;

(2) 将装试样的浅口容器置于烘箱内, 在 $(105 \pm 5)^{\circ} \mathrm{C}$ 温度下烘 $(60 \pm 5) \mathrm{~min}$ ;

附录A 硅灰检验和试验方法 (3) 将烘毕的试样连同容器置于干燥器内冷却至室温称重。

A.0.8.3 试验结果计算应满足下列要求：

(1)样品含水率按下式计算： $$w = \frac {m _ {1} - m _ {2}}{m _ {2}} \times 100\tag{A.0.8.3}$$ 式中 w ——样品含水率(%)；

$m_{1}$ ——样品干燥前质量(g);

$m_{2}$ ——样品干燥后质量(g)；

(2)样品含水率试验结果取2个样品的算术平均值,计算精确至0.1%。

A.0.9 硅灰氯离子含量测定应符合现行国家标准《硅灰化学分析方法》(GB/T 27973)的有关规定。¶

A.0.10 硅灰检验结果中有一项不满足规定标准时,应重新从同一批中加倍取样进行复检,仍不满足者,应判定为不合格品。¶

附录 B 混凝土抗氯离子渗透性电通量试验方法¶

B.0.1 本试验方法可用于混凝土以电通量指标快速测定混凝土的抗氯离子渗透性。¶

B.0.2 本试验方法不得用于掺亚硝酸盐和钢纤维等良导电材料的混凝土。¶

B.0.3 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 试验装置如图 B.0.3-1 所示；

(2)塑料或有机玻璃试验槽结构尺寸如图 B.0.3-2 所示；

(3)紫铜垫板宽度为 $(12\pm 2)\mathrm{mm}$ ，厚度为 $0.51\mathrm{mm}$ ；铜网孔径为 $0.95\mathrm{mm}$ 或者20目；

(4) 直流稳压电源, 输出 60V 直流电压, 精度 ±0.1V;

(5) 数字式电流表, 量程 20A, 精度 ±1.0%;

(6)真空泵,保持容器内的气压处于1kPa\~5kPa;

(7) 真空干燥器, 内径不小于 250mm;

(8)化学纯试剂配制的3.0%氯化钠溶液；

(9)化学纯试剂配制的0.3mol/L氢氧化钠溶液；

(10)硅橡胶或树脂密封材料；

(11)硫化橡胶垫,外径100mm,内径75mm,厚6mm。

图 B.0.3-1 试验装置示意图

1-直流稳压电源；2-电流表；3-试验槽；4-紫铜垫板和铜网；5-混凝土试件；6-3%氯化钠溶液；7-0.3mol/L氢氧化钠溶液

B.0.4 电通量法应采用直径为 $(95\pm2)$ mm,厚度为 $(51\pm3)$ mm的素混凝土试件或芯样试件。¶

B.0.5 试件应在标准条件下养护28d或56d，试验时应以3个试件为1组。¶

B.0.6 试件应暴露于空气中至其表面干燥,并应以硅橡胶或树脂密封材料施涂于试件侧面,必要时应填补涂层中的孔洞。¶

B.0.7 测试前应进行真空饱水,真空饱水应按下列步骤进行:¶

图 B.0.3-2 试验槽结构图 (mm)

附录 B 混凝土抗氯离子渗透性电通量试验方法 (1)试件应放入1000ml烧杯中,然后一起放入真空干燥器中;

(2) 启动真空泵, 在 5min 内使真空干燥器中的绝对压强减少至 1kPa \~ 5kPa;

(3)保持真空3h后,维持这一真空度并注入足够的蒸馏水,直至淹没试件;

(4)试件浸泡1h后恢复常压,再继续浸泡 $(18\pm2)$ h。

B.0.8 试件安装应按下列步骤进行：¶

(1)从水中取出试件,抹掉多余水分;

(2) 将试件安装于试验槽内, 用橡胶密封环或其他密封胶密封, 并用螺杆将两试验槽和试件夹紧。

B.0.9 试验测试应按下列步骤进行：¶

(1) 将浓度为 3.0% 的氯化钠溶液和 0.3 mol/L 的氢氧化钠溶液分别注入试件两侧的试验槽中, 注入氯化钠溶液的试验槽内的铜网连接电源负极, 注入氢氧化钠溶液的试验槽中的铜网连接电源正极;

(2) 接通电源, 对上述两铜网施加 60V 直流恒电压, 并记录电流初始读数, 通电并保持试验槽中充满溶液, 开始时每隔 5min 记录一次电流值, 当电流值变化不大时, 每隔 10min 记录一次电流值, 当电流变化很小时, 每隔 30min 记录一次电流值, 直至通电 6h;

(3)采用自动采集数据的测试装置时,记录电流的时间间隔设定为5min,电流测量值精确到 $\pm0.5mA$ 。

B.0.10 试验应在 $20^{\circ}\mathrm{C} \sim 25^{\circ}\mathrm{C}$ 恒温室内进行。¶

B.0.11 试验结果计算应满足下列要求：¶

(1) 绘制电流与时间的关系图；

(2) 将各点数据以光滑曲线连接起来, 对曲线作面积积分, 或按梯形法进行面积积分, 得到试验 6h 通过的电量;

(3)试件直径不等于95mm时,将所得电量按截面面积比的正比关系换算成直径为95mm的标准值。

B.0.12 试验结果的评定应满足下列要求：¶

(1) 取同组 3 个试件通过电量的算术平均值；

(2) 同组 3 个试件通过电量的最大值或最小值, 与中间值之差有一个超过平均值的 20% 时, 取中间值;

(3) 同组 3 个试件通过的电量的最大值和最小值, 与中间值之差均超过平均值的 20% 时, 该组数据无效。

附录 C 混凝土抗氯离子渗透性扩散系数电迁移试验方法¶

C.0.1 本试验方法可用于测定非稳态电迁移试验中混凝土的氯离子扩散系数。¶

C.0.2 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 试验装置如图 C.0.2-1 所示；

图 C.0.2-1 试验装置示意图

附录 C 混凝土抗氯离子渗透性扩散系数电迁移试验方法 1-阳极；2-阳极溶液；3-试件；4-阴极溶液；5-电解质水槽；6-有机玻璃支架；7-阴极架；8-阴极；9-不锈钢管卡；10-橡胶套筒；11-直流稳压电源

(2)试验装置各部件如图 C.0.2-2、图 C.0.2-3 和图 C.0.2-4 所示,其中橡胶套筒、电解质水槽、阳极和阴极各 6 个,不锈钢管卡 12 个;

(3)真空泵,真空度不大于1000Pa;

(4)真空容器,内径不小于250mm;

(5) 温度计或可读热电偶, 精度 $\pm0.2^{\circ}C$ ;

(6)两脚规和游标卡尺,游标卡尺精度±0.1mm;

(7) 符合标准的蒸馏水或去离子水；

(8) 分析纯试剂配制的饱和氢氧化钙溶液；

(9)化学纯试剂配制的10%氯化钠溶液12L;

(10)化学纯试剂配制的 0.3mol/L 氢氧化钠溶液约 300ml;

图 C.0.2-2 橡胶套筒、不锈钢管卡、试件和阳极
1-橡胶套筒；2-不锈钢管卡；3-试件；4-不锈钢网阳极

(11)显色指示剂,分析纯试剂配制的0.1mol/L硝酸银溶液。

C.0.3 试验应按下列步骤进行：¶

(1) 制作直径 $100 \, mm$ 、厚度 $100 \, mm$ 、骨料最大粒径不大于 $25 \, mm$ 的混凝土试件，试件用内径 100mm、高度 100mm 的圆柱体钢模按标准方法成型,或对硬化混凝土钻芯取样,试验以 3 块试件为一组;

图 C.0.2-3 有机玻璃支架和阴极 (mm)
1-有机玻璃支架；2-阴极架；3-阴极（不锈钢板）

图 C.0.2-4 不锈钢管卡(mm)

(2)试件成型后立即用塑料薄膜覆盖并放入标准养护室,24h后拆模并进行标准养护;

(3)试件到达养护龄期,沿试块中间切成两个直径100mm、厚度50mm的圆柱形试件;当试件在实体混凝土结构中钻取时,先切割成标准试件尺寸,然后在标准养护室水池中浸泡72h后进行试验;

(4) 用刷子清洗表面及缝隙的浮灰, 擦去试件表面多余的水分, 当试件暴露于空气中至表面干燥后, 将试件放入真空容器中进行抽真空处理;

(5)试件抽真空时,每个试件的表面暴露在真空中,在 $5 \mathrm{~min}$ 内将真空容器中的绝对压力减少到 $1000 \mathrm{~Pa}$ 以下,保持真空 $3 \mathrm{~h}$ 后,维持这一真空度将饱和的氢氧化钙溶液吸入真空容器,直至淹没试件,试件浸泡 $1 \mathrm{~h}$ 后恢复常压,再继续浸泡 $(18 \pm 2) \mathrm{~h}$ ;

(6) 将试块从氢氧化钙溶液中取出后, 用干抹布擦干表面水分, 用游标卡尺测量试件的厚度, 精确到 $0.1 \mathrm{~mm}$ , 当试件达到表面干燥的状态后将试件塞进橡胶套筒内, 新鲜的切割面朝下, 用两个不锈钢管卡将试块与橡胶套筒箍紧至不渗漏;

(7) 将浓度为 10% 的氯化钠溶液注入阴极电解质水槽中, 将 0.3 mol/L 的氢氧化钠溶液注入橡胶套筒内约 300 ml, 将橡胶套筒放入阳极电解质水槽中, 测量此时氢氧化钠溶液的初始温度; 注入氯化钠溶液的电解质水槽中的阴极连接电源负极, 注入氢氧化钠溶液的橡胶套筒中的阳极连接电源正极;

(8) 以 3 个试件为 1 组, 分别与电源的接口相连;

(9) 接通电源, 调节各回路电压到 30V, 分别观察各回路初始电流, 根据初始电流值从表 C.0.3-1 中选择试验电压; 根据实际施加的试验电压测得的试验电流, 选择试验时间进行试验;

(10)通电结束测量氢氧化钠溶液的最终温度；

表 C.0.3-1 初始电流与时间关系

初始电流 $I_{0}$ (mA)	试验电压 $U$ (V)	试验电流 $I_{i}$ (mA)	试验时间 $t$ (h)
$I_{0} < 5$	60	$I_{i} < 10$	96
$5 \leq I_{0} < 10$	60	$10 \leq I_{i} < 20$	48
$10 \leq I_{0} < 15$	60	$20 \leq I_{i} < 30$	24
$15 \leq I_{0} < 20$	50	$25 \leq I_{i} < 35$	24
$20 \leq I_{0} < 30$	40	$25 \leq I_{i} < 40$	24
$30 \leq I_{0} < 40$	35	$35 \leq I_{i} < 50$	24
$40 \leq I_{0} < 60$	30	$40 \leq I_{i} < 60$	24
$60 \leq I_{0} < 90$	25	$50 \leq I_{i} < 75$	24
$90 \leq I_{0} < 120$	20	$60 \leq I_{i} < 80$	24
$120 \leq I_{0} < 180$	15	$60 \leq I_{i} < 90$	24
$180 \leq I_{0} < 360$	10	$60 \leq I_{i} < 120$	24
$I_{0} \geq 360$	10	$I_{i} \geq 120$	6

(11)取出试件并用自来水冲洗试件表面,再用干抹布擦干表面,立即用压力试验机沿轴向劈成两半;
(12)在新劈开的断面喷涂0.1mol/L的硝酸银溶液,放置15min;

附录 C 混凝土抗氯离子渗透性扩散系数电迁移试验方法 (13)用两脚规和游标卡尺测量白色氯化银标示的渗透深度,从正中间向两边每隔10mm测量一个数据,精确到0.1mm,共测得7个数据,测量位置如图C.0.3所示,渗透深度记录表如表C.0.3-2所示。

图 C.0.3 氯离子渗透深度测量示意图
1-试件边缘部分；2-直尺；A-测量范围；H-试件厚度； $X_{1}\sim X_{7}$ -氯离子渗透深度测点值

表 C.0.3-2 渗透深度记录表

试件编号	试件直径(mm)	试件厚度(mm)	试验电压(V)	试验时间(h)	溶液温度(°C)	氯离子渗透深度(mm)
						测点值							平均值
						1	2	3	4	5	6	7	$X_{J}$

C.0.4 试验结果计算应符合下列规定。¶

C.0.4.1 混凝土非稳态氯离子扩散系数应按下式计算： $$D _ {\mathrm{nssm}} = \frac {0 . 0 2 3 9 (2 7 3 + T) H}{(U - 2) t} \left(X _ {\mathrm{d}} - 0. 0 2 3 8 \sqrt {\frac {(2 7 3 + T) H X _ {\mathrm{d}}}{U - 2}}\right)\tag{C.0.4}$$ 式中 $D_{nssm}$ ——混凝土非稳态氯离子扩散系数( $\times10^{-12}m^{2}/s$ );

T——氢氧化钠溶液的初始温度和最终温度的平均值(℃);

H——试件厚度(mm);

U——试验电压(V);

t——试验时间(h);

$X_{d}$ ——氯离子渗透深度平均值(mm)；

C.0.4.2 试验结果的评定应满足下列要求：

(1) 取同组 3 个试件扩散系数的算术平均值；

(2) 同组 3 个试件扩散系数的最大值或最小值,与中间值之差有一个超过平均值的 20% 时,取中间值;

(3) 同组 3 个试件扩散系数的最大值和最小值,与中间值之差均超过平均值的 $20\%$ 时,该组数据无效；

附录 D 海水环境混凝土结构设计使用年限校核

附录 D 海水环境混凝土结构设计使用年限校核¶

D.1 一般规定¶

D.1.1 海水环境混凝土结构设计使用年限计算宜采用以概率理论为基础,以分项系数表达的极限状态设计方法。¶

D.1.2 钢筋混凝土结构设计使用年限应指从建成到钢筋腐蚀导致保护层出现0.3mm顺筋裂缝时的状态所经历的时间；预应力混凝土结构设计使用年限应指从建成到氯离子侵入混凝土导致预应力筋开始腐蚀时的状态所经历的时间。¶

D.2 钢筋开始腐蚀阶段¶

D.2.1 钢筋开始腐蚀阶段所经历的时间可按下式计算：¶

$$t _ {i} = \frac {0 . 0 3 1 7 (x) ^ {2}}{4 D _ {\mathrm{cl}} (t) \left[ e r f ^ {- 1} \left(1 - \frac {c _ {\mathrm{cr}} - c _ {0}}{c _ {\mathrm{s}} - c _ {0}}\right) \right] ^ {2}}\tag{D.2.1}$$ 式中 $t_{i}$ ——钢筋开始腐蚀阶段混凝土结构使用年限(年);

x——混凝土保护层厚度计算值(mm);

$D_{\mathrm{cl}}(t)$ ——时间函数的混凝土氯离子扩散系数 $(10^{-12}\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s})$ ;

$c_{cr}$ ——混凝土临界氯离子浓度计算值(%)；

$c_{0}$ ——混凝土初始氯离子浓度计算值(%)；

$c_{s}$ ——混凝土表面氯离子浓度计算值(%)；

D.2.2 混凝土临界氯离子浓度计算值可按下式计算：¶

$$c _ {\mathrm{cr}} = c _ {\mathrm{cr,c}} \cdot \frac {1}{\gamma_ {\mathrm{c} _ {\mathrm{cr}}}}\tag{D.2.2}$$ 式中 $c_{cr}$ ——混凝土临界氯离子浓度计算值(%)；

$c_{cr,c}$ ——混凝土临界氯离子浓度特征值(%)，无可靠统计资料时，可参照表 D.2.2 取值；

$\gamma_{c}$ ——混凝土临界氯离子浓度分项系数；

表 D.2.2 混凝土临界氯离子浓度特征值(按胶凝材料质量百分比计)

暴露区域	大气区	浪溅区	水位变动区
$c_{c 1, c}$	0.85	0.75	0.75

D.2.3 混凝土表面氯离子浓度计算值可按下式计算：¶

$$c _ {s} = A _ {c _ {s}} \cdot (w / b) \cdot \gamma_ {c _ {s}}\tag{D.2.3}$$ 式中 $c_{s}$ ——混凝土表面氯离子浓度计算值(%)；

$A_{c_n}$ ——混凝土表面氯离子浓度回归系数特征值, 当无可靠统计资料时, 可按表 D.2.3取值;

w/b——混凝土水胶比；

$\gamma_{c}$ ——表面氯离子浓度分项系数；

表 D.2.3 混凝土表面氯离子浓度回归系数特征值

暴露区域	大气区	浪溅区	水位变动区
$A_{c}$	5.99	16.47	11.57

D.2.4 混凝土保护层厚度计算值可按下式计算：¶

$$x = x _ {d} - \Delta x\tag{D.2.4}$$ 式中 x —— 混凝土保护层厚度计算值(mm);

$x_{d}$ ——混凝土保护层厚度设计值(mm);

$\Delta x$ ——混凝土保护层安全裕度(mm)，当无统计资料时可按表 D.2.4 取值；

表 D.2.4 混凝土保护层厚度安全裕度(mm)

混凝土构件类型	预制构件	现浇构件
Δx	5	10

D.2.5 混凝土氯离子扩散系数计算值可按下式计算：¶

$$D _ {\mathrm{cl}} (t) = k _ {\mathrm{e}, \mathrm{cl}} \cdot k _ {\mathrm{c}, \mathrm{cl}} \cdot k _ {\mathrm{f}, \mathrm{cl}} \cdot D _ {\mathrm{cl}, 0} \cdot \left(\frac {t _ {0}}{t}\right) ^ {n _ {\mathrm{cl}}} \cdot \gamma_ {\mathrm{Dcl}}\tag{D.2.5-1}$$ 式中 $D_{\mathrm{cl}}(t)$ ——时间函数的混凝土氯离子扩散系数 $(10^{-12}\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s})$ ;

$k_{e,cl}$ ——混凝土环境系数；

$k_{c,cl}$ ——混凝土氯离子渗透性试验方法转换系数；

$k_{f,cl}$ ——混凝土荷载影响系数；

$D_{c1,0}$ ——混凝土快速试验氯离子扩散系数试验值 $(10^{-12}\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s})$ ;

$t_{0}$ ——混凝土快速试验时龄期(年);

t——混凝土氯离子扩散系数衰减至恒定值的时间(年);

$n_{cl}$ ——试验混凝土扩散系数龄期因子；

$\gamma_{D_{cl}}$ ——混凝土氯离子扩散系数分项系数；

D.2.5.1 混凝土环境系数应根据类似工程实测值或暴露试验结果确定,当无可靠资料时可按照表 D.2.5-1 取值。

表 D.2.5-1 混凝土环境系数

华南地区	华东地区	北方地区
1.00	0.85	0.80

D.2.5.2 混凝土试验方法转换系数应根据室内快速试验与现场长期暴露试验结果的相关系数确定。当快速试验采用附录 C 的试验方法时可取 0.5。

D.2.5.3 混凝土荷载影响系数可按下式计算： $$k _ {\mathrm{f}, \mathrm{cl}} = A \cdot e ^ {1 3 \eta}\tag{D.2.5-2}$$ 式中 $k_{f,cl}$ ——应力对受拉区混凝土氯离子扩散系数的影响因子；

A、B——与混凝土龄期有关的常数,无统计资料时,56d 龄期时 A 取 0.98,B 取 1.36;

$\eta$ ——混凝土受拉区承受的应力条件影响系数,一般可取0.3,可根据活载情况适当调整；

D.2.5.4 混凝土氯离子扩散系数衰减至恒定值的时间应根据类似工程实测值或暴露试验结果确定,当无可靠资料时可取20年。

D.2.5.5 混凝土氯离子扩散系数龄期因子应根据类似工程实测值或暴露试验结果确定,当无可靠资料时可按表 D.2.5-2 取值。

表 D.2.5-2 混凝土氯离子扩散系数龄期因子

硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥	单掺粉煤灰	单掺粒化高炉矿渣粉	粉煤灰和粒化高炉矿渣粉混掺	单掺硅灰
0.20	0.50	0.52	0.50	0.20

D.2.6 钢筋开始锈蚀阶段年限校核公式中分项系数应根据相关参数的分布函数结合目标可靠指标确定。当无可靠统计资料时可按表 D.2.6 取值。¶

表 D.2.6 海水环境混凝土结构钢筋开始锈蚀阶段分项系数取值

混凝土构件部位	$γ_{c_{a}}$	$γ_{c_{s}}$	$γ_{v, c l}$
大气区	1.1	1.2	1.1
浪溅区	1.7	1.1	1.1
水位变动区	1.2	1.1	1.1

附录 D 海水环境混凝土结构设计使用年限校核

D.3 保护层锈胀开裂阶段¶

D.3.1 混凝土保护层锈胀开裂阶段所经历的时间应按可按下式计算：¶

$$t _ {c} = \frac {p}{\lambda}\tag{D.3.1}$$ 式中 $t_{c}$ ——混凝土保护层锈胀开裂阶段所经历的时间(年);

p——混凝土产生顺筋裂缝时钢筋的临界锈蚀深度(mm);

$\lambda$ ——钢筋腐蚀速率(mm/年)；

D.3.2 混凝土产生顺筋裂缝时钢筋的临界锈蚀深度可按下式计算：¶

$$p = a _ {1} + a _ {2} \frac {x _ {\mathrm{d}}}{d} + a _ {3} f _ {\mathrm{cu,k}}\tag{D.3.2}$$ 式中 p —— 混凝土产生顺筋裂缝时钢筋的临界锈蚀深度(mm);

$a_{1}$ ——钢筋的临界锈蚀深度修正系数,无统计资料时,取0.018;

$a_{2}$ ——结构影响系数,无统计资料时,取0.012;

$x_{d}$ ——混凝土保护层厚度设计值(mm);

d ——钢筋直径(mm);

$a_{3}$ ——强度影响系数,无统计资料时,取0.00084;

$f_{en,k}$ ——混凝土抗压强度标准值(MPa)；

D.3.3 钢筋腐蚀速率可按下式计算：¶

$$\lambda = 0. 0 1 1 6 i\tag{D.3.3}$$ 式中 $\lambda$ ——钢筋腐蚀速率(mm/年);

i——混凝土保护层开裂前钢筋的腐蚀电流密度 $\left(\mu\mathrm{A}/\mathrm{cm}^{2}\right)$ ，无统计资料时，可按照表D.3.3取值；

表 D.3.3 钢筋的腐蚀电流密度( $\mu A/cm^{2}$ )

浪溅区	水位变动区	大气区
1.0	0.5	0.5

附录 E 胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能快速试验方法

附录 E 胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能快速试验方法¶

E.0.1 本方法适用于快速评定胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能。¶

E.0.2 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 加压成型机, 最大荷载在 $15 \mathrm{kN}$ 以上, 压力保持 $5 \mathrm{~s}$ 以上, 上下压板水平且中心部分在同一直线上;

(2) 抗折试验机, 加荷速度 0.78N/s, 荷载标尺精确至 0.01N;

(3)试件尺寸为 $10\mathrm{mm}\times 10\mathrm{mm}\times 60\mathrm{mm}$ ，试模由不锈钢材制造；

(4) 球形拌和锅, 直径 200mm, 高 70mm, 厚度 1mm\~2mm;

(5)试验用砂符合《水泥强度试验用标准砂》(GB178)规定的粒度范围在0.5mm\~1.0mm的中级砂；

(6)符合标准的蒸馏水；

(7)符合饮用标准的养护水；

(8)采用化学纯无水硫酸钠配制浓度为3%(质量百分率)的硫酸盐浸泡溶液;

(9)1份体积的浓硫酸与5份体积水混合的硫酸溶液；

(10) $1 \mathrm{~g}$ 酚酞溶于 $100 \mathrm{~mL}$ 乙醇中的酚酞指示剂溶液。

E.0.3 试验环境应满足下列要求：¶

(1) 实验室温度 $(20 \pm 2)^{\circ}\mathrm{C}$ ，相对湿度大于50%；

(2) 养护箱温度 $(20 \pm 1)^{\circ}\mathrm{C}$ ，相对湿度大于90%；

(3)浸泡前养护水温度 $(50\pm1)$ ℃；

(4)浸泡养护水和硫酸盐浸泡溶液温度 $(20\pm1)$ ℃；

(5) 试验原材料温度与实验室温度相同。

E.0.4 试验应按下列步骤进行：¶

(1)试件成型,按照配合比称取胶凝材料100g,粒径0.5mm\~1.0mm中级砂250g,加入球形拌和锅拌和均匀后,再加入50g蒸馏水,湿拌3min,将拌好的胶砂分别装入6个三联模内,将带有模芯、模套的试模放到加压成型机上加压到7.8MPa压力下保持5s,然后取出试模,刮平,编号,放入养护箱养护(24±2)h后脱模;

(2)试件养护,将脱模后的试件放入 $(50\pm1)$ ℃养护水中养护7d;

(3)试件浸泡,将试件分成两组,一组9块放入 $(20\pm1)$ ℃养护水中养护56d,一组9块放入 $(20\pm1)$ ℃硫酸盐浸泡溶液中浸泡56d,试件在浸泡过程中,每天一次用硫酸溶液滴定以中和试件在溶液中释放出的氢氧化钙,边滴定边搅拌使硫酸盐溶液pH值保持在7.0左右;试件浸泡时,每条试件浸泡溶液体积至少有200ml,液面至少高出试件顶面

10mm, 容器加盖;

(4)试件破型,取出2组试件在抗折试验机上进行破型试验,试件破型前擦去试件表面的水和砂粒,清除支点圆柱表面粘着的杂物,试件放入抗折支点上时使侧面与圆柱接触,试件支点跨距50mm,支撑圆柱直径5mm,加荷速度控制在0.78N/s。

E.0.5 试验结果计算应满足下列要求：¶

(1) 试件抗折强度计算精确到 0.01 MPa;

(2)9 块试件一组,剔除其中抗折强度的最大值和最小值,以其余 7 个试件抗折强度的平均值作为该组试件的抗折强度代表值;

(3) 抗蚀系数以同龄期试件分别在浸泡液中浸泡 56d 后和在饮用水中养护 56d 后的抗折强度之比表示, 计算精确到 0.01。

附录 F 混凝土涂层试验方法¶

F.1 耐碱性试验¶

F.1.1 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 试验装置如图 F.1.1 所示；

(2) 涂层湿膜厚度规, 量程为 $(0 \sim 500) \mu m$ ;

(3) 超声波涂层测厚仪或涂层显微镜式测厚仪, 量程为 $(0 \sim 2000) \mu m$ , 精度 $\pm 2 \mu m$ ;

(4) 化学纯试剂配制的饱和氢氧化钙溶液。

图 F.1.1 试验装置示意图(mm)
1-碎石层；2-试验槽；3-饱和氢氧化钙溶液；4-涂层；5-试件

附录 F 混凝土涂层试验方法

F.1.2 试验应按下列步骤进行。¶

F.1.2.1 混凝土试块制作应按下列步骤进行：

(1) 成型边长为 $100 \, mm \times 100 \, mm \times 100 \, mm$ 混凝土试块 6 个；

(2) 混凝土试块标准养护 28d;

(3) 混凝土强度等级不低于 C30。

F.1.2.2 涂层试件制作应按下列步骤进行：

(1)选取混凝土试块任一个侧面进行打磨,除去表面浮浆等不牢物,用洁净淡水清洁;

(2)试块在室内常温条件下养护7d;

(3) 按照涂层配套体系和涂料使用说明书要求, 在 6 个混凝土试块上分别涂装各层涂层;

(4) 涂装过程中用涂层湿膜厚度规测定各层涂层的湿膜厚度, 控制涂层的干膜总厚度为 $(250 \sim 300) \mu m$ ;

(5)用称重法核实各层涂料的涂布率 $(\mathrm{kg} / \mathrm{m}^2$ 或 $\mathrm{L} / \mathrm{m}^2)$ ;

(6) 涂层试件制成后, 置于室内温度为 $(23 \pm 2)^{\circ} \mathrm{C}$ 条件下养护 $7 \mathrm{~d}_{\circ}$ 。

F.1.2.3 涂层耐碱性试验应按下列步骤进行：

(1) 取 3 个涂层试件, 试件半浸于水或饱和氢氧化钙溶液中, 涂层面朝上并保持与饱和氢氧化钙溶液的液面距离 5mm, 如图 F.1.1 所示;

(2)试验过程中,每隔(1\~2)d检查涂层外观,记录涂层的起泡、龟裂、剥落等情况;

(3) 室内常温条件下试验时间 $30d_{0}$

F.1.2.4 涂层干膜总厚度测定应按下列步骤进行：

(1) 取余下的 3 个涂层试件, 用超声波涂层测厚仪或显微镜式测厚仪测定涂层干膜厚度, 每个试件测点数不少于 6 个;

(2) 计算涂层干膜厚度的最大值、最小值和平均值。

F.1.3 记录试验后涂层的起泡、龟裂、剥落等情况。¶

F.2 抗氯离子渗透性试验¶

F.2.1 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 试验装置如图 F.2.1 所示；

(2)有机玻璃试验槽,内径为 $(40\sim50)$ mm;

(3) 涂层湿膜厚度规, 量程为 $(0 \sim 500) \mu m$ ;

(4) 超声波涂层测厚仪或涂层显微镜式测厚仪, 量程为 $(0 \sim 2000) \mu m$ , 精度 $\pm 2 \mu m$ ;

(5)化学纯试剂配制的3%氯化钠溶液；

(6)符合标准的蒸馏水或去离子水；

(7) 配备其他材料, 纯棉纸、玻璃板、硅橡胶或树脂密封材料等。

图 F.2.1 试验装置示意图

1-试验槽:2-3%氯化钠溶液;3-硅橡胶塞;4-硅橡胶或树脂密封材料;5-涂层片试件;6-蒸馏水或去离子水

F.2.2 试验应按下列步骤进行。¶

F.2.2.1 涂层片试件的制作应按下列步骤进行：

(1)裁剪3张边长为 $150mm\times150mm$ 的纯棉纸或其他类似材料作涂层片基层；

附录 F 混凝土涂层试验方法 (2) 平铺基层在玻璃板上, 按照涂层配套体系和涂料使用说明书要求, 依次涂装各层涂层;

(3) 每 1 道涂料施涂后, 立即将涂层片掀离玻璃板悬挂, 经 24h 再涂下道涂料;

(4) 涂装过程中用湿膜厚度规检测各层涂层的湿膜厚度, 控制涂层的干膜总厚度为 $(250 \sim 300) \mu m$ ;

(5) 涂层片试件悬挂在室内自然养护 7d;

(6)用超声波涂层测厚仪或涂层显微镜式测厚仪测量涂层片干膜总厚度。

F.2.2.2 涂层抗氯离子渗透性试验应按下列步骤进行：

(1) 涂层片剪成直径为 $(60 \pm 2)$ mm 的试件, 按图 F.2.1 所示方法安装;

(2) 涂层片涂漆的一面朝向 3% 氯化钠溶液, 基层面朝向蒸馏水或去离子水;

(3)3个涂层片试件为1组,室内常温条件下进行试验30d;

(4) 测定蒸馏水或去离子水中的氯离子重量。

F.2.3 试验结果计算应符合下列规定。¶

F.2.3.1 涂层抗氯离子渗透量应按下式计算： $$P _ {\mathrm{cl} ^ {-}} = \frac {W _ {\mathrm{cl} ^ {-}}}{t A _ {\mathrm{p}}}\tag{F.2.3}$$ 式中 $P_{cl^{-}}$ ——涂层抗氯离子渗透量 $(\mathrm{mg}/(\mathrm{cm}^{2}\cdot\mathrm{d}))$ ;

$W_{cl}$ ——蒸馏水或去离子水中的氯离子重量(mg);

t——试验时间(d);

$A_{p}$ ——涂层片接触氯化钠溶液的面积 $(\mathrm{cm}^{2})$ ；

F.2.3.2 试验结果的评定应满足下列要求：

(1) 同组 3 个试件氯离子渗透量的算术平均值；

(2) 同组 3 个试件氯离子渗透量的最大值或最小值, 与中间值之差有一个超过平均值的 20% 时, 取中间值;

(3) 同组 3 个试件氯离子渗透量的最大值和最小值, 与中间值之差均超过平均值的 20% 时, 该组数据无效;

(4) 涂层抗氯离子渗透性计算精确到 $0.1 \times 10^{-3} \, \text{mg/(cm}^2 \cdot \text{d)}$ ；

F.3 粘结强度试验¶

F.3.1 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 涂层拉拔式附着力测定仪, 量程 (0 \~ 20) MPa, 测量精度 0.01 MPa;

(2) 混凝土表面含水率测定仪, 量程为 0\~20%;

(3) 涂层湿膜厚度规, 量程为 $(0 \sim 500) \mu m$ ;

(4) 超声波涂层测厚仪或涂层显微镜式测厚仪, 量程为 $(0 \sim 2000) \mu m$ , 测量精度 $2 \mu m$ ;

(5)化学纯试剂配制的3%氯化钠溶液。

F.3.2 涂层粘结强度室内试验应符合下列规定。¶

F.3.2.1 混凝土试块制作应满足下列要求：

(1) 成型边长为 $150 \, mm \times 150 \, mm \times 150 \, mm$ 混凝土试块 5 个；

(2) 混凝土试块标准养护 28d;

(3) 混凝土强度等级不低于 C30。

F.3.2.2 涂层的涂装面应选取混凝土试块的侧面进行打磨,除去表面浮浆等不牢物,用洁净淡水清洁;进行湿表面涂料粘结强度试验时,试件表面处理后浸泡在清水中;进行干表面涂料粘结强度试验时,试件表面处理后放置在室内阴干。

F.3.2.3 混凝土涂层试件应按涂层配套体系和涂料使用说明书要求分别涂装各层涂料。

F.3.2.4 涂装过程中应使用涂层湿膜厚度规测定各层涂层的湿膜厚度,控制涂层的干膜总厚度。

F.3.2.5 表干涂层试件制作应按下列步骤进行：

(1) 取 5 个混凝土试块在室内常温条件下干燥, 使混凝土表面含水量不大于 6%;

(2) 涂装完成后, 涂层试件室内养护 $7d_{0}$

F.3.2.6 表湿涂层试件制作应按下列步骤进行：

(1) 将 5 个混凝土试块从清水中捞起, 用湿布抹去混凝土表面明水, 保持表湿状态, 然后进行涂装;

(2) 每涂装 1 道涂层后, 经 $4 \mathrm{~h}$ , 将试件浸没在 $3 \%$ 氯化钠溶液中, 直至使用说明书要求的时间间隔, 从水中捞起, 按第 (1) 项的步骤进行处理后涂装下一道涂层;

(3) 涂装完成后, 经 4h, 将试件浸没在 3% 氯化钠溶液中 12h;

(4)取出试件,在室内养护12h后,再将试件浸没在3%氯化钠溶液中12h;

(5) 涂层试件按照浸泡和室内交替进行养护 $7d_{0}$

F.3.2.7 室内试验环境应满足下列要求：

(1) 温度为 $(23 \pm 2)^{\circ}\mathrm{C}$ ;

(2) 相对湿度为 45% \~ 55%。

F.3.2.8 涂层粘结强度测定应按下列步骤进行：

(1) 取表湿区表面或表干区涂层试件各 3 个, 在每 1 个试件涂层面上随机找 3 个测点, 测点边长为 $30 \mathrm{~mm} \times 30 \mathrm{~mm}$ ;

(2)用零号细砂纸将每测点的涂层面轻轻打磨粗糙,用丙酮或酒精等溶剂清洁;

(3) 涂层拉拔式附着力测定仪的铆钉头型圆盘座按上述方式打磨和清洁；

(4)用快固化的高强胶粘剂将圆盘座粘贴在涂层上,并用适当方式固定;

(5)高强胶粘剂硬化后,用套筒式割刀将圆盘座周边涂层切除,深度达到混凝土基层,使其与周边外围的涂层完全分离;

(6)用涂层拉拔式附着力测定仪拨出测点上的圆盘座,记录每个测点读数。

F.3.2.9 涂层干膜总厚度测定应按下列步骤进行：

(1) 取余下的 2 个涂层试件, 用超声波涂层测厚仪或涂层显微镜式测厚仪测定涂层干膜总厚度, 每个试件测点数不少于 10 个;

附录 F 混凝土涂层试验方法 (2) 计算涂层干膜厚度的最大值、最小值和平均值。

F.3.3 试验结果的评定应满足下列要求：¶

(1) 圆盘座底面有 75% 及以上的面积附着涂层或混凝土, 则测点数据有效;

(2) 如果底面只有 75% 以下的面积粘有涂层或混凝土等物体, 而且拉力小于 1.5MPa, 则在该测点的附近涂层面上重做粘结力试验;

(3) 表干涂层或表湿涂层试件各取 9 个测点的算术平均值作为涂层粘结强度测定结果, 精确至 0.1 MPa。

F.4 涂层外观质量检验¶

F.4.1 涂层外观质量室内试验应按第 F.3.2.1 款 \~ 第 F.3.2.7 款的步骤进行。¶

F.4.2 涂层外观质量内容应包括涂层的均匀性、色差、流挂、斑点、起泡、龟裂、剥落等情况。¶

附录 G 硅烷材料性能检测方法¶

G.1 硅烷成分检测——气相色谱-质谱法¶

G.1.1 检测仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 气相色谱 - 质谱联用仪；

(2) 进样器, 容量至少为进样量两倍的微量注射器;

(3)配样瓶,约10ml的玻璃瓶,具有可密封的瓶盖;

(4) 天平, 精度 0.1mg;

(5)载气,氦气,纯度不低于99.995%;

(6)校准化合物,甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、(2,4,4-三甲基)戊基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正己基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、(2,4,4-三甲基)戊基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯等,纯度不低于 $99\%$ 或已知纯度;

(7)溶剂,甲醇、乙酸乙酯、异丙醇、四氢呋喃等,不含干扰物质,纯度不低于99%。

G.1.2 检测环境条件应保持温度为 $(23\pm2)$ ℃，相对湿度为60%\~80%。¶

G.1.3 检测前仪器设备宜满足下列条件：¶

(1) 色谱柱, AB-5MS 柱, 5% 二苯基—95% 二甲基聚硅氧烷色谱柱, 规格 $60 \, m \times 0.25 \, mm \times 0.25 \, \mu\text{m}$ ;

(2) 进样口温度, $250^{\circ}$ C;

(3) 柱温, 起始温度为 $50^{\circ} \mathrm{C}$ , 保持 $5 \mathrm{~min}$ , 然后以 $5^{\circ} \mathrm{C} / \mathrm{min}$ 升至 $250^{\circ} \mathrm{C}$ , 保持 $10 \mathrm{~min}$ ;

(4)载气流速,1.0mL/min;

(5) 分流比, 根据需要设定;

(6) 离子源, EI;

(7) 电离电压, 70eV;

(8)离子源温度, $200^{\circ}$ C;

(9) 进样量为 $1.0 \mu L$ ;

(10)也可根据所用仪器的性能及待测试样的实际情况选择最佳的测试条件。

G.1.4 检测应按下列步骤进行：¶

(1) 取 0.1g 试样放入配样瓶中, 加入约 4mL 溶剂稀释, 密封配样瓶并摇匀;

(2) 将稀释后的试样注入气相色谱 - 质谱联用仪, 记录总离子流图、各流出组分的保留时间和质谱图;

附录 G 硅烷材料性能检测方法 (3)根据质谱图对各流出组分的保留时间进行初步定性鉴定,找到几种可能性最高的疑似目标物;

(4) 相同实验条件下, 将各疑似目标物的校准化合物按上述规定进行试验, 记录各疑似目标物的保留时间和质谱图;

(5) 比较疑似目标物的校准化合物与试样的保留时间和质谱图, 当疑似目标物与试样的保留时间和定性离子都一致时, 则认定该疑似目标物就是试验中的硅烷。

G. 2 硅烷含量检测——气相色谱法¶

G.2.1 检测仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 气相色谱仪, 配备氢火焰离子化检测器 (FID);

(2) 进样器, 容量至少为进样量两倍的微量注射器;

(3)配样瓶:约10ml的玻璃瓶,具有可密封的瓶盖;

(4) 天平, 精度 0.1mg;

(5)载气,氮气,纯度不低于99.995%;

(6)燃气,氢气,纯度不低于99.995%;

(7)内标物,试样中不存在的化合物,且该化合物能够与色谱图上的其他组分完全分离,纯度不低于99%或已知纯度,如异丁醇;

(8)校准化合物,包括甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、(2,4,4-三甲基)戊基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正己基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、(2,4,4-三甲基)戊基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯等,纯度不低于99%或已知纯度;

(9)溶剂,甲醇、乙酸乙酯、异丙醇、四氢呋喃等,不含干扰物质,纯度不低于99%。

G.2.2 检测环境条件应保持温度为 $(23\pm2)$ ℃，相对湿度为60%\~80%。¶

G.2.3 检测前仪器设备宜满足下列条件：¶

(1) 色谱柱, 聚二甲基硅氧烷色谱柱, 规格 $30 \, m \times 0.25 \, mm \times 0.25 \, \mu m$ ;

(2) 进样口温度, $250^{\circ}$ C;

(3) 检测器, FID;

(4) 检测器温度, $250^{\circ}$ C;

(5) 柱温, 起始温度为 $50^{\circ} \mathrm{C}$ , 保持 $5 \mathrm{~min}$ , 然后以 $10^{\circ} \mathrm{C} / \mathrm{min}$ 升至 $250^{\circ} \mathrm{C}$ , 保持 $10 \mathrm{~min}$ ;

(6)载气流速,1.0ml/min;

(7) 分流比, 根据需要设定;

(8) 进样量, $1.0 \mu l$ ;

(9) 也可根据所用仪器的性能及待测试样的实际情况选择最佳的测试条件。

G.2.4 检测应按下列步骤进行：¶

(1) 取 0.2g 试样放入配样瓶中, 加入约 4ml 溶剂稀释, 密封配样瓶并摇匀;

(2)用进样器将试样注入气相色谱仪,记录色谱图;

(3)对谱图中除了溶剂峰外的硅烷色谱峰面积进行积分,以面积归一化法计算硅烷的含量;

(4)试样进行两次平行测定。

G.2.5 试验结果的评定应满足下列要求：¶

(1) 取两次测定值的平均值作为代表值；

(2) 计算结果精确至 0.1%;

(3)两次测试结果的相对偏差大于 $2\%$ ，则重新测定。

G.3 硅氧烷含量检测——气相色谱-质谱法¶

G.3.1 检测仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1)气相色谱—质谱联用仪；

(2) 进样器, 5 容量至少为进样量两倍的微量注射器;

(3) 配样瓶, 约 10ml 的玻璃瓶, 具有可密封的瓶盖;

(4) 天平, 精度 0.1mg;

(5)载气,氦气,纯度不低于99.995%;

(6)溶剂,甲醇、乙酸乙酯、异丙醇、四氢呋喃等,不含干扰物质,纯度不低于99%。

G.3.2 检测环境条件应保持温度为 $(23\pm2)$ ℃，相对湿度为60%\~80%。¶

G.3.3 检测前仪器设备宜满足下列条件：¶

(1) 色谱柱, AB-5MS 柱, 5% 二苯基—95% 二甲基聚硅氧烷色谱柱, 规格 $60 \, m \times 0.25 \, mm \times 0.25 \, \mu\text{m}$ ;

(2) 进样口温度, $250^{\circ}$ C;

(3) 柱温, 起始温度为 $50^{\circ} \mathrm{C}$ , 保持 $5 \mathrm{~min}$ , 然后以 $10^{\circ} \mathrm{C} / \mathrm{min}$ 升至 $250^{\circ} \mathrm{C}$ , 保持 $10 \mathrm{~min}$ ;

(4)载气流速,1.0ml/min;

(5) 分流比, 根据需要设定;

(6) 离子源, EI;

(7) 电离电压, 70eV;

(8) 离子源温度, $200^{\circ} \mathrm{C}$ ;

(9) 进样量为 $1.0 \mu l$ ;

(10)也可根据所用仪器的性能及待测试样的实际情况选择最佳的测试条件。

G.3.4 检测应按下列步骤进行：¶

(1) 取 0.2g 试样放入配样瓶中, 加入约 4ml 溶剂稀释, 密封配样瓶并摇匀;

(2)用进样器将试样注入气相色谱—质谱联用仪,记录总离子流图;

(3)根据各组分的质谱图识别出硅氧烷,对各组分的面积进行积分,以面积归一化法计算硅氧烷的含量;

(4)试样进行两次平行测定。

G.3.5 试验结果的评定应满足下列要求：¶

(1) 取两次测定值的算术平均值作为代表值；

附录G 硅烷材料性能检测方法 (2) 计算结果精确至 0.1%;

(3)两次测试结果的相对偏差大于 $20\%$ ，则重新测定。

G. 4 氯离子含量检测——离子色谱法¶

G.4.1 检测仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 离子色谱仪, 配备电导检测器;

(2) 进样器, 容量为 1.0ml 的注射器;

(3) 容量瓶, 约 50ml 的玻璃瓶;

(4) 天平, 精度 0.1mg;

(5)载气,氮气,纯度不低于99.995%;

(6)氯离子标准溶液,1000mg/L;

(7) 符合标准的去离子水。

G.4.2 检测环境条件应保持温度为 $(23\pm2)$ ℃，相对湿度为60%\~80%。¶

G.4.3 检测前仪器设备宜满足下列条件：¶

(1) 色谱柱, IonPac AS12A;

(2) 检测器, 电导检测器;

(3) 流动相, 40mol/L KOH;

(4)载气流速,1.0ml/min;

(5) 进样量为 $25 \mu l$ ;

(6) 也可根据所用仪器的性能及待测试样的实际情况选择最佳的测试条件。

G.4.4 检测应按下列步骤进行。¶

G.4.4.1 试样前处理应按下列步骤进行：

(1) 对于膏体硅烷样品, 搅拌均匀后, 用差减法准确称取约 $1 \mathrm{~g}$ 试样于 $50 \mathrm{ml}$ 容量瓶中, 以去离子水定容, 稀释至刻度, 摇匀;

(2)对液体纯硅烷样品搅拌均匀后,用差减法准确称取约1g试样于烧杯中,加入适量去离子水,搅拌均匀后转移至分液漏斗中,反复萃取3次,收集水相于50ml容量瓶中,以去离子水定容,摇匀。

G.

4.4.2 建立氯离子标准溶液校正曲线应按下列步骤进行：¶

(1)用去离子水将氯离子标准溶液稀释至 $0.01 \mathrm{mg} / \mathrm{L}, 0.02 \mathrm{mg} / \mathrm{L}, 0.05 \mathrm{mg} / \mathrm{L}, 0.10 \mathrm{mg} / \mathrm{L}$ 、 $0.20 \mathrm{mg} / \mathrm{L}, 0.50 \mathrm{mg} / \mathrm{L}, 1.00 \mathrm{mg} / \mathrm{L}, 2.00 \mathrm{mg} / \mathrm{L}$ , 依次注入离子色谱仪, 记录色谱图;

(2)以氯离子色谱峰面积 A 与离子浓度 c 作图,根据最小二乘法生成校正曲线 $A = kc + b$ .

G.4.4.3 氯离子含量检测应按下列步骤进行：

(1) 按测定标准溶液相同的试验条件下, 将经过前处理的试样注入离子色谱仪;

(2) 记录氯离子色谱峰面积, 同时做空白试验;

(3)试样进行两次平行测定。

G.4.5 试验结果计算应符合下列规定。¶

G.4.5.1 氯离子含量计算应按下式计算： $$w _ {\mathrm{cl} ^ {-}} = \frac {V}{k \times m} \times (A - A _ {0})\tag{G.4.5}$$ 式中 $w_{cl^{-}}$ ——试样中氯离子含量(%)；

V——溶液或萃取液定容体积(ml);

k——校正曲线系数(L/mg);

m——试样质量(g);

A——试样氯离子色谱峰面积；

$A_{0}$ ——空白氯离子色谱峰面积；

G.4.5.2 试验结果的评定应满足下列要求：

(1) 取两次测定值的算术平均值作为代表值；

(2) 计算结果精确至 0.0001%;

(3)两次测试结果的相对偏差大于10%,则重新测定。

附录 H 混凝土硅烷浸渍试验方法

附录 H 混凝土硅烷浸渍试验方法¶

H.1 试件制作¶

H.1.1 试验试件制作应满足下列要求：¶

(1) 成型边长为 $150 \, mm \times 150 \, mm \times 150 \, mm$ 混凝土试块 12 个，试块标准养护 28d；

(2) 按照设计和硅烷使用说明书要求, 在 9 个混凝土试块上浸渍硅烷, 余下 3 个作为基准试块用于氯化物吸收量降低效果试验对比;

(3) 硅烷浸渍完成至少放置 7d 后, 钻取混凝土试件。

H.1.2 硅烷浸渍试件尺寸应按各试验项目的要求进行,以3个试件为1组。¶

H.2 吸水率试验¶

H.2.1 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 烘箱, 温度控制在 $(40 \pm 5)^{\circ}\mathrm{C}$ ;

(2) 试验槽, 满足放置试件盛水容器;

(3) 玻璃棒直径 $5 \, mm \sim 7 \, mm$ ;

(4) 天平, 精确至 0.01g;

(5)试件密封材料,耐受温度不低于40℃;

(6) 符合标准的饮用水。

H.2.2 试验应按下列步骤进行：¶

(1)采用直径为 $(50\pm5)$ mm、高度不低于100mm的混凝土试件,保持硅烷浸渍表面完整;

(2)除了硅烷浸渍表面外,其余各面均涂以无溶剂环氧涂料等密封材料进行密封,且与硅烷浸渍表面搭接2mm;

(3) 密封材料固化后将试件置于 $(40 \pm 5)$ ℃ 的烘箱中烘 48h;

(4)取出试件冷却至室温后立即称重；

(5) 在试验槽底部, 放置数根直径 $5 \, mm \sim 7 \, mm$ 的玻璃棒, 将试件的硅烷浸渍表面朝下水平放在玻璃棒上;

(6) 注入 $23^{\circ}$ C 的饮用水, 使试件硅烷浸渍表面浸入水中 $1 \, mm \sim 2 \, mm$ ;

(7)试件在浸入水中5、10、30、60、120、240min时取出,用湿布抹去试样表面明水后称重;

(8)每次称重后立即将试件放回试验槽中浸水。

H.2.3 试验结果计算应满足下列要求：¶

(1) 计算试件在经过 5、10、30、60、120、240min 时吸水增加的质量, 计算试件的吸水高度, 单位以 mm 表示;

(2) 以试件吸水高度为纵坐标, 对应经过时间的平方根为横坐标, 绘制两者的线性关系图;

(3) 硅烷浸渍吸水率以直线的斜率表达, 单位以 $\mathrm{mm} / \mathrm{min}^{1/2}$ 表示。

H.2.4 试验结果的评定应满足下列要求：¶

(1) 取同组 3 个试件吸水率的算术平均值；

(2) 同组 3 个试件吸水率的最大值或最小值, 与中间值之差有一个超过平均值的 20% 时, 取中间值;

(3) 同组 3 个试件的吸水率最大值和最小值,与中间值之差均超过平均值的 $20\%$ 时,该组数据无效。

H.3 浸渍深度试验——染料指示法¶

H.3.1 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 烘箱, 温度控制在 $(40 \pm 5)^{\circ}\mathrm{C}$ ;

(2) 游标卡尺, 精度 0.1 mm;

(3) 水基短效染料, 亚甲基蓝、光酸性红。

H.3.2 试验应按下列步骤进行：¶

(1)采用直径为 $(50\pm5)$ mm、高度不低于45mm的混凝土试件,保持硅烷浸渍表面完整;

(2)试件置于 $(40\pm5)$ ℃的烘箱中烘48h;

(3)取出试件,用压力试验机沿轴向劈成两半;

(4) 在新劈开的断面喷涂水基短效染料, 放置 15min;

(5)用游标卡尺测量不吸收染料区域的硅烷浸渍深度,根据试样测试面的长度,均匀选择测试点,点数不得少于5个,测量位置如图H.3.2所示;

(6) 计算试件测试点数据的算术平均值作为该试件硅烷浸渍深度代表值。

直尺(mm)	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
直尺(mm)

图 11.3.2 硅烷浸渍深度测量示意图

1-试件边缘部分；2-直尺；A-测量范围；H-试件厚度； $X_{1}-X_{5}$ -硅烷浸渍深度

附录 H 混凝土硅烷浸渍试验方法

H.3.3 试验结果的评定应满足下列要求：¶

(1) 取同组 3 个试件硅烷浸渍深度代表值的算术平均值；

(2) 同组 3 个试件硅烷浸渍深度代表值的最大值或最小值,与中间值之差有一个超过平均值的 $20\%$ 时,取中间值;

(3) 同组 3 个试件的硅烷浸渍深度代表值的最大值和最小值, 与中间值之差均超过平均值的 $20\%$ 时, 该组数据无效。

H.4 浸渍深度试验——热分解气象色谱法¶

H.4.1 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 混凝土粉样分层研磨和收集专用设备；

(2) 烘箱, 温度控制在 $(40 \pm 5)^{\circ}\mathrm{C}$ ;

(3)气相色谱仪；

(4) 热裂解仪；

(5)天平,精确至0.01mg;

(6)游标卡尺,精度0.1mm。

H.4.2 试验应按下列步骤进行：¶

(1)采用直径 $(100\pm5)$ mm、高度不低于45mm的混凝土试件,保持硅烷浸渍表面完整;

(2) 在混凝土粉样分层研磨机上, 按照与试件硅烷浸渍面平行的方向分层磨取混凝土粉样, 磨粉范围第 1 层在试件中心至试件边缘 5mm 以内的区域, 并随着磨粉深度的逐渐加大从中心起逐层减小磨粉范围;

(3) 混凝土分层取样最少 5 层, 分层厚度为 1.0mm, 用游标卡尺测量控制取样分层厚度, 每一层的干燥样品质量不少于 5g, 并密封包装编号;

(4) 将粉样置于 $(40 \pm 5) ^{\circ} \mathrm{C}$ 的烘箱中烘至恒重, 取出冷却至室温后, 称重;

(5) 放入热裂解仪热分解为等离子气体, 从设备直接读取或称重计算测试粉样热分解后损失质量;

(6) 将热分解后的气体送入气相色谱仪测试, 记录色谱图;

(7) 对色谱图中的色谱峰面积积分, 以面积归一化法计算硅烷含量;

(8) 计算硅烷占粉样的质量百分率；

(9) 粉样中计算得到的硅烷质量百分率不少于 0.1% 时的最大分层厚度, 为该试样的硅烷浸渍深度。

H.4.3 试验结果应以同组 3 个试件硅烷浸渍深度值中最小值作为该组硅烷浸渍深度。¶

H.5 氯化物吸收量降低效果试验¶

H.5.1 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 混凝土粉样分层研磨和收集专用设备；

(2) 天平, 精确至 0.01 mg;

(3) 游标卡尺, 精度 0.1 mm;

(4) 烘箱, 温度控制在 $(40 \pm 5)^{\circ}\mathrm{C}$ ;

(5) 试验槽, 满足放置试件的盛水容器;

(6) 玻璃棒, 直径 $5 \, mm \sim 7 \, mm$ ;

(7) 温度计或可读式电偶, 精度 $\pm0.2^{\circ}C$ ;

(8)试件密封材料,无溶剂环氧涂料或其他;

(9) 分析纯试剂配制的 5mol/L 氯化钠溶液。

H.5.2 试验应按下列步骤进行：¶

(1)采用直径 $(100\pm5)$ mm、高度不低于45mm的混凝土试件,保持硅烷浸渍表面和基准试件混凝土试验面完整;

(2)除了硅烷浸渍表面和基准试件试验面外,其余各面均涂以无溶剂环氧涂料等密封材料进行密封,且与硅烷浸渍表面和基准试件试验面搭接5mm;

(3) 在试验槽底部, 放置数根直径 $5 \, mm \sim 7 \, mm$ 的玻璃棒, 将试件的硅烷浸渍表面朝下水平放在玻璃棒上;

(4) 注入 $23^{\circ}$ C 的 5 mol/L 氯化钠溶液，保持液面高度在试验面上 10 mm，浸泡 24 h；

(5)取出试件擦干,置于 $(40\pm5)$ ℃的烘箱中烘干24h;

(6) 使用混凝土粉样分层研磨机, 弃去表面至 2mm 深度切片; 之后在试样的新切面上开始分层研磨, 分别磨取深度为 0\~10mm、11mm\~20mm 范围的混凝土粉样, 磨粉范围在试件中心至试件边缘 5mm 以内的区域;

(7) 每层混凝土粉样的质量不少于 15g, 并密封包装编号;

(8) 测定混凝土粉样的氯离子总含量。

H.5.3 试验结果计算应符合下列规定。¶

H.5.3.1 混凝土硅烷浸渍氯化物吸收量的降低效果应按下式计算： $$\Delta CU = \frac{CU - CU_{1}}{CU - C_{0}}\times 100\%\tag{H.5.3}$$ 式中 $\Delta CU$ ——混凝土硅烷浸渍氯化物吸收量的降低效果(%)；

CU——基准试件的氯离子总含量(%)；

$CU_{1}$ ——混凝土硅烷浸渍试件的氯离子总含量(%)；

$C_{0}$ ——基准试件未浸泡氯化钠溶液的氯离子总含量(%)；

H.5.3.2 试验结果的评定应满足下列要求： (1) 取同组 3 个试件氯化物吸收量的降低效果的算术平均值；

(2) 同组 3 个试件氯化物吸收量的降低效果的最大值或最小值, 与中间值之差有一个超过平均值的 $20\%$ 时, 取中间值;

(3) 同组 3 个试件氯化物吸收量的降低效果的最大值和最小值,与中间值之差均超过平均值的 $20\%$ 时,该组数据无效。

附录 J 钢筋阻锈剂防锈性能试验方法

附录 J 钢筋阻锈剂防锈性能试验方法¶

J.1 钢筋阻锈剂在盐水溶液中的防锈性能试验¶

J.1.1 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 干燥器, 内径不小于 250mm;

(2) 玻璃磨口瓶, 容量 500ml;

(3) 热风机, 便携式热风筒;

(4)钢筋,HPB235,直径不小于10mm;

(5) 分析纯氯化钠；

(6) 分析纯氢氧化钙；

(7) 符合标准的蒸馏水或去离子水；

(8)溶剂,化学纯乙醇或丙酮。

J.1.2 试验应按下列步骤进行。¶

J.1.2.1 钢筋试件制作应按下列步骤进行：

(1) 将钢筋加工为直径 $10 \, mm$ ，长度 $50 \, mm$ ，表面粗糙度不小于 $6.3 \, \mu m$ ，试验以 3 根钢筋为 1 组；

(2)用乙醇或丙酮除去钢筋上油脂等,并用热风机吹干,经检查无锈痕后放入干燥器内备用。

J.1.2.2 钢筋阻锈剂掺入量应按下式计算： $$R _ {1} = \frac {5 0 0 \times W _ {\mathrm{c}}}{W _ {\mathrm{w}}}\tag{J.1.2}$$ 式中 $R_{1}$ ——500g 试验溶液中的钢筋阻锈剂掺入量(g);

$W_{c}$ ——每立方米混凝土中钢筋阻锈剂用量(kg);

$W_{w}$ ——每立方米混凝土中拌合水用量(kg)；

J.1.2.3 试验用盐水溶液配制应按下列步骤进行：

(1) 向玻璃磨口瓶中加入 250g 蒸馏水或去离子水；

(2) 加入 3g 氢氧化钙搅拌均匀；

(3) 加入钢筋阻锈剂搅拌均匀；

(4) 加入 5.75g 氯化钠搅拌均匀；

(5) 边搅拌边添加蒸馏水或去离子水至溶液总质量为 500g;

(6)试验用盐水溶液配制3瓶。

J.1.2.4 钢筋阻锈剂在盐水溶液中的防锈性能试验应按下列步骤进行：

(1) 将 3 根钢筋试件分别没入 3 瓶盛满试验用盐水溶液的玻璃磨口瓶中, 钢筋试件顶面距液面不少于 30mm, 盖紧玻璃磨口瓶瓶盖;

(2) 试验环境温度为 $(22 \pm 5)^{\circ}\mathrm{C}$ ;

(3) 试验时间至少7d。

J.1.3 钢筋阻锈剂判定为无腐蚀发生的条件应满足下列要求：¶

(1) 同组 3 根钢筋表面无锈蚀痕迹；

(2) 玻璃磨口瓶或盐水溶液中无腐蚀锈迹。

J.2 钢筋阻锈剂电化学综合防锈性能试验¶

J.2.1 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1)钢筋锈蚀测量仪,输出电压为 $(0\sim\pm10)$ V,恒电位控制范围为 $-1.999V\sim+1.999V$ ,并连续可调,控制误差不大于1mV;

(2)电解池试验箱装置如图J.2.1所示,不锈钢环状辅助电极直径为 $(100\pm2)$ mm,高度为 $(60\pm2)$ mm,厚度为0.2mm\~0.5mm;

图 J.2.1 电解池试验箱示意图

1-电解池；2-不锈钢环状辅助电极；3-钢筋试件；4-3%氯化钠试验溶液；5-玻璃盐桥；6-饱和氯化钾溶液；7-饱和甘汞参比电极

(3) 烘箱, 温度控制在 $(60 \pm 5)^{\circ}\mathrm{C}$ ;

(4) 干燥器, 内径不小于 250mm;

(5) 热风机, 便携式热风筒;

(6)钢筋,HPB235,直径不小于10mm;

(7) 分析纯氯化钠；

(8) 分析纯氯化钾；

(9) 符合标准的蒸馏水或去离子水；

(10)溶剂,化学纯乙醇或丙酮;

(11)环氧树脂类密封材料。

J.2.2 试验应按下列步骤进行。¶

J.2.2.1 钢筋试件制作应按下列步骤进行：

(1) 将钢筋加工为直径 $10 \, mm$ ，长度 $50 \, mm$ ，表面粗糙度不小于 $6.3 \, \mu m$ ，试验以 3 根钢 74

附录 J 钢筋阻锈剂防锈性能试验方法筋为1组；

(2)用乙醇或丙酮除去钢筋上油脂等,并用热风机吹干,经检查无锈痕后放入干燥器内备用。

J.2.2.2 砂浆试件的制作应按下列步骤进行：

(1) 砂浆配合比按强度等级为 42.5 硅酸盐水泥、标准砂和水按 1:2:0.5 的质量比例成型, 钢筋阻锈剂的加入量按产品说明书的推荐量确定, 试件用直径为 $50 \mathrm{~mm}$ 、高为 $50 \mathrm{~mm}$ 的模具按标准方法成型, 试验以 3 个试件为 1 组;

(2) 将钢筋试件插入砂浆试件正中间, 埋入深度为 30mm, 应振捣密实, 保持钢筋与新拌砂浆之间无缝隙;

(3)试件在成型后放入标准养护室,24h后拆模并进行标准养护7d;

(4) 试件到达养护龄期后将试件置于 $(60 \pm 5)^{\circ} \mathrm{C}$ 的烘箱中烘 $24 \mathrm{~h}$ , 取出自然冷却 $30 \mathrm{~min}$ ;

(5) 在外露的钢筋顶端焊接导线, 再用环氧树脂等密封材料将外露钢筋和砂浆试块的上表面密封。

J.2.2.3 钢筋阻锈剂电化学综合防锈性能试验应按下列步骤进行：

(1) 将砂浆试件放入电解池试验箱内, 钢筋锈蚀测量仪电源负极接不锈钢环状辅助电极, 电源正极接砂浆试件钢筋引出导线测量电极, 参比电极接饱和甘汞参比电极;

(2)电解池试验箱内注入3%氯化钠试验溶液,保持液面高度为 $(45\pm2)$ mm;

(3) 施加 1200mV 的恒定电压保持 168h;

(4) 分别测量 3 个试件通电 168h 时的电流值。

J.2.3 试验结果的评定应满足下列要求：¶

(1) 取同组 3 个试件电流值的算术平均值；

(2) 同组 3 个试件电流值的最大值或最小值, 与中间值之差有一个超过平均值的 $20\%$ 时, 取中间值;

(3) 同组 3 个试件电流值的最大值和最小值, 与中间值之差均超过平均值的 $20\%$ 时,该组数据无效;

(4) 试验结果代表值小于 $150 \mu \mathrm{A}$ 时, 判定为钢筋无腐蚀发生。

J.3 钢筋阻锈剂在盐水浸烘环境中防锈性能试验¶

J.3.1 试验仪器设备和化学试剂应满足下列要求：¶

(1) 烘箱, 温度控制在 $(85 \pm 5)$ ℃ 和 $(60 \pm 5)$ ℃;

(2) 干燥器, 内径不小于 250mm;

(3) 热风机, 便携式热风筒;

(4)钢筋，HPB235，直径不小于10mm；

(5)游标卡尺,精度0.1mm;

(6) 分析纯氯化钠；

(7)溶剂,化学纯乙醇或丙酮。

(8)塑料密封箱,高度不小于200mm;

(9)试模,尺寸为100mm×100mm×200mm。

J.3.2 试验应按下列步骤进行。¶

J.3.2.1 钢筋试件制作应按下列步骤进行： (1) 将钢筋加工为直径 10mm, 长度 120mm, 表面粗糙度不小于 $6.3\mu m$ , 试验以 3 根钢筋为 1 组;

(2)用乙醇或丙酮除去钢筋上油脂等,并用热风机吹干;

(3)用游标卡尺测量钢筋直径并编号,检查无锈痕后用纸包裹后放入干燥器内。

J.3.2.2 混凝土试件的制作应按下列步骤进行： (1)试件尺寸为 $200\mathrm{mm}\times 100\mathrm{mm}\times 50\mathrm{mm}$ ，钢筋的混凝土保护层厚度为 $20\mathrm{mm}$

(2)试件成型数量为基准混凝土试件不少于8个,掺加钢筋阻锈剂混凝土试件不少于6个;

(3) 混凝土试件配合比按国家现行标准《混凝土外加剂》(GB 8076) 和《水运工程混凝土质量控制标准》(JTS 202—2) 的有关规定进行设计, 且粗骨料粒径为 $5 \mathrm{~mm} \sim 15 \mathrm{~mm}$ , 砂率为 0.38, 水灰比为 0.6;

(4)基准混凝土试件及掺加钢筋阻锈剂的混凝土试件中均掺入质量为拌合水质量的3.5%的氯化钠,钢筋阻锈剂的掺入量按产品说明书的推荐量加入;

(5) 成型前在试模内放置 2 根钢筋试件, 钢筋试件两头采用端头板和木楔固定, 如图 J.3.2 所示;

A-A
图 J.3.2 试件成型示意图
B-B
1-试模；2-钢筋试件固定端板；3-木楔

附录 J 钢筋阻锈剂防锈性能试验方法 (6) 混凝土装入试模后在振动台上振动密实；

(7)试块在成型24h后卸去端头板和木楔,在试件两端浇筑水灰比为0.50的封闭砂浆,并插捣密实;

(8)试块在成型72h后再拆模,并放入标准养护室养护至7d。

J.3.2.3 混凝土试件的盐水浸烘环境中防锈性能试验应按下列步骤进行：

(1) 试件到达养护龄期后将试件置于 $(80 \pm 5)^{\circ}\mathrm{C}$ 的烘箱中烘24h, 取出自然冷却30min;

(2) 试件放入装有 $3.5\%$ 氯化钠溶液的密闭塑料箱中浸泡 $96 \mathrm{~h}$ , 然后再放入 $(60 \pm 5) ^{\circ} \mathrm{C}$ 的烘箱中烘 $72 \mathrm{~h}$ ;

(3)试件浸泡96h、烘72h为一个浸烘循环；

(4)试件浸烘4个循环后,劈开1块基准试件,测定钢筋锈蚀面积百分率,当钢筋锈蚀面积达到15%及以上时,劈开掺加钢筋阻锈剂的试件进行测定;当基准试件的钢筋锈蚀面积小于15%时,再进行1个浸烘循环,然后再测定基准试件的钢筋锈蚀面积,直至锈蚀面积大于15%后停止浸烘循环;

(5)浸泡过程中保持氯化钠溶液浸没试件,且试件间距不小于10mm。

J.3.3 试验结果计算应符合下列规定。¶

J.3.3.1 钢筋试件锈蚀测定应满足下列要求：

(1) 试验结束后检查试块, 当封闭砂浆与混凝土裂开或钢筋的混凝土保护层厚度小于 $16 \mathrm{~mm}$ 时, 该试件作废, 有效的基准混凝土、掺加钢筋阻锈剂混凝土试件数量不少 4 个;

(2)劈开试件取出钢筋,用透明纸包裹在钢筋表面描绘锈蚀轮廓,在方格纸上统计钢筋锈蚀面积,分别计算基准混凝土钢筋和掺加钢筋阻锈剂混凝土钢筋的平均锈蚀面积。

J.3.3.2 钢筋试件锈蚀率应按下式计算： $$R = \frac {A _ {\mathrm{n}}}{A _ {0}} \times 100\tag{J.3.3}$$ 式中 R —— 钢筋试件锈蚀率(%)；

$A_{n}$ ——混凝土试件 n 次浸烘循环后钢筋的锈蚀面积( $mm^{2}$ );

$A_{0}$ ——钢筋试件表面积( $mm^{2}$ )；

J.3.3.3 试验结果的评定应满足下列要求：

(1) 掺加钢筋阻锈剂混凝土的钢筋试件与基准混凝土的钢筋试件锈蚀率比值小于5%时, 判定为掺加钢筋阻锈剂后盐水浸烘环境中钢筋锈蚀面积减少95%以上;

(2)有效钢筋试件少于4根时,试验结果无效。

附录 K 混凝土外加电流阴极保护系统设计¶

K.0.1 混凝土外加电流阴极保护系统应包括直流电源、辅助阳极系统、电缆和监控系统。¶

K.0.2 辅助阳极系统应满足下列要求：¶

(1)阳极材料的设计和选用满足设计寿命和电流承载能力的要求；

(2) 根据设计使用年限、使用条件、混凝土构件形式、材料性能和适用性综合确定阳极系统；

(3)阳极系统选用有导电涂层阳极系统和活性钛阳极系统。

K.0.3 直流电源应满足下列要求：¶

(1)采用技术性能稳定可靠、环境适应性强的变压整流器或恒电位仪,其外壳采用防干扰的金属外壳,并进行防腐蚀处理;

(2) 根据使用条件、阳极类型、钢筋保护所需电流和保护系统回路电阻等计算确定直流电源的输出电流、输出电压；

(3) 具有恒电流或恒电位控制, 并从零到最大额定输出连续可调;

(4) 直流输出不超过 50V, 人或动物易接近的阴极保护系统不超过 24V, 波动量不超过 100mVrms, 最小频率 100Hz;

(5) 具有提供直流继电系统中断输出的功能,便于“瞬时中断”电位测量;

(6) 至少提供一个阳极和一个阴极接线端至电缆箱, 所有输出端应与箱内所有金属体间充分绝缘。

K.0.4 直流电源总功率应按下列公式计算：¶

$$ P _ {i} = \frac {\left(\sum_ {i = 1} ^ {n} I _ {i}\right) ^ {2} R}{\eta}\qquad{\color{white}(K.0.4-1)}P = \sum_ {i = 1} ^ {n} P _ {i}\qquad{\color{white}(K.0.4-2)} $$ 式中 $P_{i}$ ——单台直流电源功率(W);

$I_{i}$ ——保护单元所需电流量(A);

R——保护单元回路的总电阻( $\Omega$ );

P——直流电源总功率(W);

$\eta$ ——直流电源的效率,可取0.7;

n——直流电源的台数。

K.0.5 监控系统应由包括参比电极、其他电极、传感器和监控设备,其组成部分应满足下列要求:¶

附录 K 混凝土外加电流阴极保护系统设计 (1) 参比电极通常采用 Ag/AgCl/0.5MKCl 电极和 Mn/MnO₂/0.5MNaOH 电极, 参比电极的精度达到 ±5mV (20℃, 24h), 寿命不少于 20 年;

(2) 每个阴极保护单元宜布置 4 个以上参比电极, 其安装位置反映结构物的控制电位; 对预应力钢筋, 在距阳极最近处布置监控参比电极, 防止预应力钢筋过极化引起氢脆; 对重要或难以再次安装的混凝土结构与部位, 考虑安装备用参比电极;

(3)监控设备具有测量保护电位、电流密度、直流电源的输出电流、输出电压、瞬时断电电位和瞬时断电后一定时间内的电位衰减等功能,并适应所处环境和抵御环境的侵蚀。K.0.6 保护系统电缆应包括电源电缆、阳极电缆、阴极电缆、监控系统电缆等,并应满足下列要求:

(1) 电缆使用颜色或数字区分,且电缆护套具有良好的绝缘、抗老化、耐海洋环境和海水腐蚀性等性能;

(2)阳极电缆和阴极电缆采用单芯多股铜芯电缆,每个阴极保护单元设计2根以上阴极电缆和阳极电缆;

(3) 阴极电缆和阳极电缆的最高工作温度符合现行国家标准《额定电压 1kV (Um = 1.2kV) 到 35kV (Um = 40.5kV) 挤包绝缘电力电缆及附件》(GB/T 12706) 中所允许的超过设计电流 25% 时所能承受的最高温度的规定；

(4)限制整个回路的电压降,即当整个阴极保护系统回路中的电流为设计最大电流的125%时,阴极保护电源的输出电压值与阴极保护系统所要求的电压值相一致,同时确保为每一保护区域提供均匀的电流分配;

(5) 所有密封于混凝土、导管或护套中的单芯电缆不小于 $2.5 ~mm^{2}$ ，多芯电缆的阳极和阴极电缆不小于 $1.0 ~mm^{2}$ ，监控电缆不小于 $0.5 ~mm^{2}$ ；

(6) 所有密封于混凝土、导管或护套中的电缆至少有符合现行国家标准《额定电压 $1 \mathrm{kV} (\mathrm{Um} = 1.2 \mathrm{kV})$ 到 $35 \mathrm{kV} (\mathrm{Um} = 40.5 \mathrm{kV})$ 挤包绝缘电力电缆及附件》(GB/T 12706) 规定的绝缘层和护套各一层; 阳极电缆具有适用于长期暴露于 $\mathrm{pH} = 2$ 的酸性条件中的性能; 埋设在混凝土中的电缆具有适用于长期暴露于 $\mathrm{pH} = 13$ 的碱性条件中的性能;

(7) 阴极、阳极电缆芯横截面积按下列公式计算： $$ S = \frac {\rho L}{R}\qquad{\color{white}(K.0.6-1)}R = \frac {V}{I}\qquad{\color{white}(K.0.6-2)} $$ 式中 S ——电缆芯横截面积( $mm^{2}$ );

$\rho$ ——电缆芯材电阻率( $\Omega\cdot cm$ );

L——电缆长度(m);

R——电缆电阻( $\Omega$ );

V——电缆的允许压降(V);

I——流经电缆的电流(A)。

(8) 每个阴极保护单元内至少设计 1 根监控系统电缆, 不与保护系统中的阴极电缆兼用。

附录 L 钢结构牺牲阳极阴极保护系统设计计算¶

L.0.1 牺牲阳极接水电阻应根据阳极形状分别按下列方法计算。¶

L.0.1.1 条状牺牲阳极, 若 $L \geqslant 4r$ , 可按式(L.0.1-1)计算; 若 L < 4r, 可按式(L.0.1-2)计算。 $$ R _ {a} = \frac {\rho}{2 \pi L} \biggl [ \ln \left(\frac {4 L}{r}\right) - 1 \biggr ]\qquad{\color{white}(L.0.1-1)}R _ {\mathrm{a}} = \frac {\rho}{2 \pi L} \left{\ln \left[ \frac {2 L}{r} \left(1 + \sqrt {1 + \left(\frac {r}{2 L}\right) ^ {2}}\right) \right] + \frac {r}{2 L} - \sqrt {1 + \left(\frac {r}{2 L}\right) ^ {2}} \right}\qquad{\color{white}(L.0.1-2)}r _ {c} = \frac {C}{2 \pi}\qquad{\color{white}(L.0.1-3)}r _ {\mathrm{m}} = r _ {\mathrm{c}} - \left(r _ {\mathrm{c}} - r _ {\mathrm{t}}\right) \mu\qquad{\color{white}(L.0.1-4)} $$ 式中 $R_{0}$ ——牺牲阳极接水电阻( $\Omega$ );

$\rho$ ——介质电阻率( $\Omega\cdot cm$ );

L——牺牲阳极长度(cm);

r——牺牲阳极等效半径(cm)，分为 $r_{c}$ 和 $r_{m}$ ;

$r_{c}$ ——牺牲阳极初期等效半径(cm);

C——牺牲阳极截面周长(cm);

$r_{m}$ ——牺牲阳极末期等效半径(cm);

$r_{t}$ ——牺牲阳极铁芯半径(cm);

$\mu$ ——牺牲阳极利用系数,取0.85\~0.90；

L.0.1.2 板状和手镯式牺牲阳极,可按下列公式计算: $$ R _ {a} = \frac {\rho}{2 L ^ {\prime}}\qquad{\color{white}(L.0.1-5)}L ^ {\prime} = \frac {L + b}{2}\qquad{\color{white}(L.0.1-6)} $$ 式中 $R_{0}$ ——牺牲阳极接水电阻( $\Omega$ );

$\rho$ ——介质电阻率( $\Omega\cdot cm$ );

$L'$ ——牺牲阳极当量长度(cm);

L——牺牲阳极长度(cm);

b——牺牲阳极宽度(cm)。

L.0.1.3 其他形状牺牲阳极,可按下式计算:

附录 L 钢结构牺牲阳极阴极保护系统设计计算 $$R _ {0} = 0. 3 1 5 \frac {\rho}{\sqrt {S}}\tag{L.0.1-7}$$ 式中 $R_{0}$ ——牺牲阳极接水电阻( $\Omega$ );

$\rho$ ——介质电阻率( $\Omega\cdot cm$ );

S——牺牲阳极裸露面积 $\left(\mathrm{cm}^{2}\right)$ ；

L.0.2 单只牺牲阳极输出电流可按下式计算：¶

$$I _ {0} = \frac {\Delta V}{R}\tag{L.0.2}$$ 式中 $I_{0}$ ——单只牺牲阳极输出电流(A);

$\Delta V$ ——牺牲阳极驱动电压(V)，锌合金牺牲阳极取0.20V\~0.25V，铝合金牺牲阳极取0.25V\~0.30V；

R——回路总电阻( $\Omega$ )，一般情况下其值近似等于牺牲阳极接水电阻 $R_{a}$ ；

L.0.3 牺牲阳极数量需同时满足钢结构阴极保护初期、末期以及维持期总保护电流的需要,牺牲阳极数量计算应符合下列规定。¶

L.0.3.1 初期和末期所需牺牲阳极数量可按下式计算： $$N = \frac {I}{I _ {\mathrm{o}}}\tag{L.0.3-1}$$ 式中 N —— 初期或末期牺牲阳极数量；

I——钢结构阴极保护在初始期或末期所需的总保护电流(A)，其值按第6.6.5条算；

$I_{0}$ ——初期或末期单只牺牲阳极输出电流(A)；

L.0.3.2 维持期牺牲阳极数量可按下式计算： $$N _ {\mathrm{m}} = \frac {8 7 6 0 I _ {\mathrm{m}} t}{q u W _ {i}}\tag{L.0.3-2}$$ 式中 $N_{m}$ ——维持期牺牲阳极数量；

$I_{m}$ ——钢结构阴极保护在维持期所需的总保护电流(A)，其值按第6.6.5条计算；

t——牺牲阳极阴极保护设计年限(年);

q——牺牲阳极实际电容量 $(A \cdot h/kg)$ ;

$\mu$ ——牺牲阳极利用系数,长条状牺牲阳极取0.85\~0.90,手镯式牺牲阳极取0.75\~0.80,板状及其他形状牺牲阳极取0.75\~0.85;

$W_{i}$ ——单只牺牲阳极净质量(kg)；

L.0.4 单只牺牲阳极使用年限可按下式校核：¶

$$t = \frac {W _ {i} \mu}{E _ {\mathrm{g}} I _ {\mathrm{o}} ^ {\prime}}\tag{L.0.4}$$ 式中 t —— 单只牺牲阳极使用年限(年);

$W_{i}$ ——单只牺牲阳极净质量(kg);

$E_{g}$ ——牺牲阳极消耗率 $\left[\mathrm{kg}/(\mathrm{A}\cdot\mathrm{年})\right]$ ;

$I_{a}^{\prime}$ ——牺牲阳极在使用年限内的平均输出电流(A)， $I_{a}^{\prime}$ 为单只牺牲阳极初始输出电流的0.50倍\~0.55倍；

$\mu$ ——牺牲阳极利用系数,长条状牺牲阳极取0.85\~0.90,手镯式牺牲阳极取0.75\~0.80,板状及其他形状牺牲阳极取0.75\~0.85；

附录 M 阳极屏蔽层计算¶

M.0.1 涂层耐阴极剥离电位值可按表 M.0.1 选用。¶

表 M.0.1 涂层耐阴极剥离电位值

涂层种类	耐阴极剥离电位值(V)	涂层种类	耐阴极剥离电位值(V)
环氧沥青系涂层	-1.25	无机富锌涂层	-1.30
有机富锌涂层	-1.30	环氧系涂层	-1.50

注：剥离电位值为相对于 Ag/AgCl 参比电极。

附录M 阳极屏蔽层计算

M.0.2 圆形阳极的屏蔽层尺寸可按下式计算：¶

$$r = \frac {\rho I _ {a}}{2 \pi (E _ {0} - E)}\tag{M.0.2}$$ 式中 r —— 阳极屏蔽层的半径(m);

$\rho$ ——介质电阻率( $\Omega\cdot m$ );

$I_{0}$ ——阳极的额定输出电流(A);

$E_{0}$ ——钢结构保护电位(V);

E——屏蔽层外延的涂层所能经受的最负电位(V)，按涂层耐阴极剥离电位参照表 M.0.1 取值。

M.0.3 长条形阳极屏蔽层宽度和长度可按下列公式计算：¶

$$ b _ {0} = \frac {2 L \exp \sqrt {2 \pi L (E _ {0} - E) \div \rho I _ {\mathrm{a}}}}{\exp [ 2 \pi L (E _ {0} - E) \div \rho I _ {\mathrm{a}} ] - 1} + 2 b\qquad{\color{white}(M.0.3-1)}L _ {0} = \frac {L \exp [ 2 \pi L (E _ {0} - E) \div \rho I _ {\mathrm{a}} ] + L}{\exp [ 2 \pi L (E _ {0} - E) \div \rho I _ {\mathrm{a}} ] - 1} + L\qquad{\color{white}(M.0.3-2)} $$ 式中 $b_{0}$ ——阳极屏蔽层宽度(m);

L——阳极长度(m);

$E_{0}$ ——钢结构保护电位(V);

E——屏蔽层外延的涂层所能经受的最负电位(V)，按涂层耐阴极剥离电位参照表 M.0.1 取值；

$\rho$ ——介质电阻率( $\Omega\cdot m$ );

$I_{0}$ ——阳极额定输出电流(A);

b——阳极宽度(m);

$L_{0}$ ——阳极屏蔽层长度(m)；

M.0.4 屏蔽层的材料及技术指标应符合现行国家标准《船舶及海洋工程阳极屏涂料通用技术条件》(GB/T 7788)的有关规定。¶

附录 N 钢结构外加电流阴极保护系统设计¶

N.0.1 钢结构外加电流阴极保护系统应包括辅助阳极、直流电源、参比电极、检测设备和电缆。¶

N.0.2 辅助阳极性能及几何形状应满足表 N.0.2 的规定。¶

表 N.0.2 辅助阳极性能及几何形状

阳极名称	密度 $(g / c m^{3})$	工作电流密度 $(A / m^{2})$	消耗率 $[k g / (A \cdot 年)]$	利用率(%)	几何形状	使用环境
碳钢、铸铁	7.8	10~100	8~10	30~50	—	海水、淡水、土壤
高硅铬铁	7.0	50~300	0.2~1.0	50~90	棒状、圆筒状	海水、淡水、土壤
铅银合金(含2%银)	11.3	50~250	0.1	80	长条状	海水
铅银合金(含3%银)	11.3	50~300	0.1	80	圆盘状	海水
铅银微铂	11.3	50~1000	$8 \times 1 0^{- 3}$	80	圆盘状	海水
镀铂钛	5	$⩽$ 1250	$6 \times 1 0^{- 6}$	90	片状、圆盘状	海水
铂钛复合	—	$⩽$ 1500	$6 \times 1 0^{- 6}$	90	长条状	海水
铂铌复合	—	$⩽$ 2000	$6 \times 1 0^{- 6}$	90	长条状	海水
钛基金属氧化物	—	500~1000	$5 \times 1 0^{- 6}$	—	长条状、圆盘状	海水

注：①埋地式高硅铸铁阳极化学成分和力学性能应符合现行国家标准《高硅耐蚀铸铁件》(GB/T 8491)的有关规定；
②辅助阳极接头的水密性应符合现行国家标准《船用辅助阳极技术条件》(GB/T 7388)的有关规定,接头的绝缘电阻应大于1MΩ,其使用年限应与阳极体的设计使用年限一致.

N.0.3 辅助阳极的绝缘座、绝缘密封件、阳极电缆、靠近阳极的支架和阳极保护套管应采用耐海水、耐碱、耐氯盐腐蚀的材料制成。¶

N.0.4 辅助阳极应均匀布置,布置方式可采用远阳极或近阳极。采用远阳极布置时,应采取措施消除杂散电流对临近钢结构和停靠船舶的影响,远阳极与被保护钢结构的距离不宜超过100m。近阳极布置应避免局部过保护现象。辅助阳极与被保护钢结构的最小距离应根据阳极的输出电流和介质的电阻率确定,并不宜小于1.5m,当辅助阳极与被保护钢结构的距离小于1.5m时,应使用阳极屏蔽层,屏蔽层应符合附录M的规定。¶

N.0.5 辅助阳极和阳极电缆应根据使用条件和安装方式进行适当保护。¶

N.0.6 辅助阳极的接水电阻可参照附录 L 计算。¶

N.0.7 在干燥条件下采用埋地式远阳极时，可采用含碳回填料包填。¶

N.0.8 直流电源采用的整流器或恒电位仪应具有性能稳定和环境适应性强等特点,电源外壳应采用防干扰的金属外壳,并应进行防腐蚀处理。¶

附录 N 钢结构外加电流阴极保护系统设计

N.0.9 直流电源的输出电流、输出电压应根据使用条件、辅助阳极的类型、被保护结构所需电流和保护系统回路电阻计算确定。¶

N.0.10 直流电源总功率应按下列公式计算：¶

$$ P _ {i} = \left(\sum_ {i - 1} ^ {m} I _ {i}\right) ^ {2} R\qquad{\color{white}(N.0.10-1)}P = K \left(\sum_ {i = 1} ^ {n} P _ {i}\right)\qquad{\color{white}(N.0.10-2)} $$ 式中 $P_{i}$ ——单台直流电源功率(W);

m——单台直流电源所担负的阳极数量；

$I_{i}$ ——每支阳极的发生电流(A);

R——阴极保护回路的总电阻( $\Omega$ ), 包括阳极接水电阻、电缆导线电阻和介质电阻;

P——直流电源总功率(W);

K——系数,取1.25\~1.50;

n——直流电源的台数。

N.0.11 直流电源布置应根据电源的台数、钢结构的形式、平面布置条件、维护管理和经济因素确定。电源可集中布置，也可分散布置在被保护钢结构的相应位置上。¶

N.0.12 参比电极的性能和使用环境应符合第6.6.2条的规定。参比电极使用年限及更换方式应在设计文件中明确，参比电极安装位置和数量应满足监测和控制阴极保护的要求，每台直流电源应至少布置一个参比电极。¶

N.0.13 外加电流阴极保护的监控设备根据平面布置和维护管理条件可采用控制室集中控制或分散布置在工程结构的相应位置上，监控设备应满足下列规定。¶

N.0.13.1 监控设备应适应所处的环境,当采用户外分散布置时,其保护性外壳应能抵御海水飞溅、盐雾、雨水、紫外线和海洋腐蚀介质的侵蚀,测量导线和仪器的连接点应绝缘密封。

N.0.13.2 监控设备应具有测量、调节并显示保护电位、电源设备的输出电流和输出电压等功能。有条件时，应采用具有远距离遥测、遥控和分析评估功能的监控设备。

N.0.13.3 监控设备应设有手动检测接线端子和备用参比电极接线端子。

N.0.14 参比电极电缆应选用耐海水腐蚀和耐老化的屏蔽电缆,参比电极电缆不应紧靠动力电缆,其屏蔽层必须接地。阳极电缆和阴极电缆宜采用多股铜芯电缆,电缆护套应具有良好的绝缘、抗老化、耐海洋环境和耐海水腐蚀性能,阴极、阳极电缆芯横截面积应按下式计算:¶

$$S = \frac {\rho L}{R}\tag{N.0.14}$$ 式中 S —— 阴极、阳极电缆芯横截面积( $mm^{2}$ );

$\rho$ ——电缆的电阻率( $\Omega\cdot cm$ );

L——电缆长度(m);

R——电缆电阻( $\Omega$ )。

N.0.15 在易燃易爆气体的环境中使用外加电流阴极保护时,电源和检测设备应设置防爆装置;各种接线点应进行绝缘密封,并置于密闭的接线盒中;所有电缆应敷设于电缆套管中,不得有外露点。¶

N.0.16 危险区域的划分、仪器设备防爆等级要求和安装位置,应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB 50058)的有关规定。¶

附录 P 本标准用词说明

附录 P 本标准用词说明¶

为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度的用词说明如下:

(1)表示很严格,非这样做不可的,正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;

(2) 表示严格, 在正常情况下均应这样做的, 正面词采用“应”, 反面词采用“不应”或“不得”,

(3) 表示允许稍有选择, 在条件许可时首先应这样做的, 正面词采用“宜”, 反面词采用“不宜”;

(4) 表示允许选择, 在一定条件下可以这样做的采用“可”。

引用标准名录¶

(1)《通用硅酸盐水泥》(GB 175)

(2)《水泥化学分析方法》(GB 176)

(3)《水泥胶砂强度检验方法》(GB 177)

(4)《水泥强度试验用标准砂》(GB 178)

(5)《船用玻璃纤维增强塑料制品手糊成型工艺》(CB/T 180)

(6)《锌锭》(GB/T 470)

(7)《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》(GB/T 1447)

(8)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB 1596)

(9)《色漆、清漆和塑料不挥发物含量的测定》(GB/T 1725)

(10)《漆膜耐冲击测定方法》(GB/T 1732)

(11)《漆膜耐湿热测定法》(GB/T 1740)

(12)《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》(GB/T 1771)

(13)《色漆和清漆—人工气候老化和人工辐射暴露(滤过的氙弧辐射)》(GB/T 1865)

(14)《变形铝及铝合金化学成分》(GB/T 3190)

(15)《纺织品织物拉伸性能第1部分断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》(GB/T 3923.1)

(16)《铝—锌—铟系合金牺牲阳极》(GB/T 4948)

(17)《锌—铝—镉合金牺牲阳极》(GB/T 4950)

(18)《色漆和清漆拉开法附着力试验》(GB/T 5210)

(19)《不饱和聚酯树脂试验方法》(GB/T 7193)

(20)《船用参比电极技术条件》(GB/T 7387)

(21)《船舶及海洋工程阳极屏涂料通用技术条件》(GB/T 7788)

(22)《混凝土外加剂》(GB 8076)

(23)《高硅耐蚀铸铁件》(GB/T 8491)

(24)《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》(GB/T 8923)

(25)《金属及其他无机覆盖层钢铁上经过处理的锌电镀层》(GB/T 9799)

(26)《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》(GB/T 10125)

(27)《额定电压 $1\mathrm{kV}$ (Um = 1.2kV) 到 $35\mathrm{kV}$ (Um = 40.5kV) 挤包绝缘电力电缆及附件》(GB/T 12706)

(28)《涂覆涂料前钢材表面处理喷射清理后的钢材表面粗糙度特性(GB/T 88

引用标准名录 13288)

(29)《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》(GB/T 13912)

(30)《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB 18046)

(31)《高强高性能混凝土用矿物外加剂》(GB/T 18736)

(32)《气体吸附 BET 法测定固体物质比表面积》(GB/T 19587)

(33)《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》(GB/T 23257)

(34)《钢筋混凝土用环氧涂层钢筋》(GB/T 25826)

(35)《硅灰化学分析方法》(GB/T 27973)

(36)《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB 50058)

(37)《绝热用挤塑苯乙烯泡沫塑料(XPS)》(GB/T 10801.2)

(38)《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)

(39)《水运工程混凝土质量控制标准》(JTS 202—2)

(40)《水运工程混凝土试验规程》(JTJ 270)

(41)《港口水工建筑物检测与评估技术规范》(JTJ 302)

(42)《港口水工建筑物修补加固技术规范》(JTS 311)

(43)《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ 52)

(44)《混凝土用水标准》(JGJ 63)

(45)《混凝土防冻剂》(JC 475)

(46)《辐射交联聚乙烯热收缩带(套)》(SY/T 4054)

附加说明¶

本标准主编单位、参编单位、主要起草人、主要审查人、总校人员和管理组人员名单¶

主编单位: 中交四航工程研究院有限公司
中交水运规划设计院有限公司

参编单位:中交第三航务工程勘察设计院有限公司
中交天津港湾工程研究院有限公司
中交武汉港湾工程设计研究院有限公司
中交上海三航科学研究院有限公司

主要起草人:王胜年(中交四航工程研究院有限公司) 杨国平(中交水运规划设计院有限公司) (以下按姓氏笔画为序) 马化雄(中交天津港湾工程研究院有限公司) 王成启(中交上海三航科学研究院有限公司) 王迎飞(中交四航工程研究院有限公司) 米胜东(中交天津港湾工程研究院有限公司) 陈龙(中交四航工程研究院有限公司) 胡家顺(中交水运规划设计院有限公司) 黄君哲(中交四航工程研究院有限公司) 屠柳青(中交武汉港湾工程设计研究院有限公司) 程泽坤(中交第三航务工程勘察设计院有限公司) 熊建波(中交四航工程研究院有限公司)

主要审查人: 李悟洲、仇伯强 (以下按姓氏笔画为序) 王愈、许廷兴、麦远俭、沈迪州、李俊毅、曹称宇总校人员: 李德春、王胜年、杨国平、潘德强、黄君哲、陈龙、张夏虹、吴敦龙、董方管理组人员: 王胜年 (中交四航工程研究院有限公司)

附加说明杨国平(中交水运规划设计院有限公司)

熊建波(中交四航工程研究院有限公司)

陈龙(中交四航工程研究院有限公司)

张夏虹(中交四航工程研究院有限公司)

中华人民共和国行业标准¶

水运工程结构耐久性设计标准¶

JTS 153—2015

条文说明

目次¶

1 总则 …… (97) 3 基本规定 …… (98) 3.1 耐久性设计基本原则 …… (98) 3.2 环境类别与结构部位划分 …… (100) 3.3 耐久性极限状态 …… (102) 3.4 耐久性维护 …… (104) 4 混凝土结构 …… (105) 4.1 一般规定 …… (105) 4.2 结构和构件形式 …… (106) 4.3 构造 …… (107) 4.4 混凝土的原材料 …… (109) 4.5 海水环境混凝土质量 …… (113) 4.6 淡水环境混凝土质量 …… (116) 4.7 化学腐蚀环境混凝土质量 …… (117) 4.8 耐久性维护要求 …… (117) 5 混凝土结构附加防腐蚀措施 …… (119) 5.1 一般规定 …… (119) 5.2 表面涂层 …… (120) 5.3 硅烷浸渍 …… (122) 5.4 环氧涂层钢筋 …… (123) 5.5 钢筋阻锈剂 …… (123) 5.6 外加电流阴极保护 …… (124) 5.7 维护要求 …… (124) 6 钢结构 …… (125) 6.1 一般规定 …… (125) 6.2 结构形式与构造 …… (126) 6.3 海水环境钢结构涂层 …… (126) 6.4 海水环境钢结构金属热喷涂 …… (127) 6.5 海水环境钢结构包覆有机复合层 …… (128) 6.6 海水环境钢结构阴极保护 …… (128) 6.7 淡水环境钢结构防腐蚀 …… (130)

6.8 维护要求 …… (130) 附录D 海水环境混凝土结构设计使用年限校核 …… (131) D.1 一般规定 …… (131) D.2 钢筋开始腐蚀阶段 …… (132) D.3 保护层锈胀开裂阶段 …… (136) 附录H 混凝土硅烷浸渍试验方法 …… (138) H.1 试件制作 …… (138) H.2 吸水率试验 …… (138) H.3 浸渍深度试验——染料指示法 …… (138) H.5 氯化物吸收量降低效果试验 …… (138)

条文说明

1 总则¶

1.0.1 国内外大量工程调查表明,工程结构在服役期过早破坏的主要原因是耐久性问题。水运工程所处的环境较陆上工程恶劣,尤其海港码头等工程耐久性问题更为严峻。耐久性不足致使工程结构在达不到设计使用年限时即发生腐蚀破坏、功能降低而影响使用,进一步发展会影响结构的使用安全,不得不花费巨额资金进行维修、加固,而因维修停产造成的损失更是惊人,从而造成严重的资源浪费。因此,提高耐久性设计水平,统一水运工程结构耐久性设计技术要求,有利于提高水工程建设质量和耐久性,符合国家可持续发展的战略。¶

1.0.2 结构设计使用年限是在确定的环境作用和维修、使用条件下,具有规定保证率或安全裕度的年限。我国现行《港口工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50158)规定,永久性港口工程设计使用年限为50年,我国现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50153)对房屋建筑、公路桥涵、铁路桥涵等大型或重大工程也规定了50年\~100年的设计使用年限。本标准针对新建水运工程结构规定设计使用年限为50年及以上,主要是基于以下考虑:(1)设计使用年限50年以上的工程,耐久性要求高,只有采取合理的耐久性设计,才能满足结构达到预设的使用寿命;(2)设计使用年限的确定不得低于相关法规的规定,同时要满足工程设计对象的功能要求和使用者的利益,由设计人员与业主共同确定。需要注意的是,水运工程由于环境作用下结构的耐久性问题十分复杂,本标准是在总结水运工程结构耐久性已有经验的基础上,综合考虑了环境作用、材料性能和结构构造及荷载作用等对耐久性的影响,考虑到环境、荷载、材料及施工等的不确定影响因素,标准中规定的混凝土性能及结构构造等耐久性基本技术指标,是保证水运工程结构按50年设计使用年限设计的最低要求,如设计使用年限更长,则设计人员需要结合工程重要性、作用环境、施工条件以及工程经验等,适当提高相关技术要求。¶

3 基本规定¶

3.1 耐久性设计基本原则¶

3.1.1 所谓“大修”即是指需在一定期限内停止结构的正常使用,或大面积置换结构中的受损混凝土或更换结构主要构件的修复活动,结构大修时通常有以下特征:(1)构件损坏已影响结构的安全使用,必须修复加固;(2)主要构件需要大面积修复,修复工作量大;(3)修复时结构需要停止使用。通常考虑环境侵蚀和材料老化的耐久性设计,是要在正常使用和维护的前提下,确保主体结构能够安全和正常使用,即“耐久性”尚属于正常使用状态范畴,当结构达到大修时,安全性已受到影响。因此,通常将到达大修前这段时间定为设计使用年限。¶

3.1.2 本条规定了合理进行水运工程结构耐久性设计所应考虑的基本因素:(1)设计使用年限是确定结构形式、材料和造价等的主要因素,设计使用年限越长要求的技术条件和工程造价也相对较高;(2)我国水运工程结构所处的环境条件差别很大,如北方地区的冻融、南方地区的高温高湿,海水环境的氯盐腐蚀、大气环境的碳化腐蚀等,同一结构中的不同构件或同一构件中的不同部位,所处的局部环境有可能不同,结构耐久性设计也要区别对待;(3)从技术实施的可操作性、可靠性和降低工程成本来看,需要根据施工条件不同,合理的选择材料、设备和施工工艺;(4)维护是确保结构达到设计使用年限的一个重要措施,也是一项需要长期和持续的工作,如结构的监测、日常检查、定期检测评估和适时维修等。结构的设计使用年限是建立在预定的维护与使用条件下的,因此,耐久性维护措施应该科学规划,在结构设计时需要给予充分考虑;(5)建筑工程全寿命成本主要包括建造成本、使用期的维护成本和服役寿命结束时的残值及拆除所发生的费用。全寿命成本最小体现了资源节约、环境保护和可持续发展的理念,因而在工程建设领域越来越受到重视。目前,虽然工程全寿命成本还没有一个公认统一的计算方法,但关于全寿命设计和全寿命成本计算已取得了一些可以借鉴的研究成果,设计人员在耐久性设计时可以参考相关成果进行必要的全寿命成本测算分析。¶

3.1.3 结构或构件材料劣化、性能退化的主要原因是因环境的腐蚀作用,环境不同,腐蚀作用机理不同,所采取的提高结构耐久性的防腐蚀措施就不同,即使相同环境而腐蚀参数不同时,耐久性设计技术参数也要做相应变化,因此,在耐久性设计前调查清楚工程结构所处的水文、气象、水中氯离子含量、pH值、电阻率、水污染情况等环境腐蚀参数等,是工程结构耐久性设计达到合理、可靠的基本要求。¶

3.1.4 大多数情况下结构受到环境中的腐蚀因素不止一种,如海水环境中除氯离子外,还存在硫酸盐及其他盐类的腐蚀;海洋大气环境中,除盐雾腐蚀外,还存在碳化腐蚀;北方寒冷地区海水环境同时存在盐类和冻融腐蚀等。因此，根据腐蚀环境调查情况，评估分析环境腐蚀因素和腐蚀严重程度，一般要以腐蚀作用最严重的腐蚀因素作为耐久性设计的对象，同时需要考虑同时存在的腐蚀作用的相互影响。条文说明¶

3.1.5 材料是形成结构或构件的最基本元素,其质量和性能直接影响了结构的耐久性,因为环境腐蚀首先从材料受侵蚀发生劣化开始,因此,提高材料本身的质量和耐久性是结构耐久性设计的最根本措施。¶

3.1.6 水运工程一般包括泥下、水中、干湿交替、水(盐)雾和大气等结构,结构复杂,施工难度大,维护条件差,要求设计人员在结构形式和构件外形选择时采取有利于减轻环境、腐蚀的设计,并从便于施工和维护角度采取对耐久性有利的措施。¶

3.1.7 氯离子渗入混凝土引起钢筋锈蚀,导致腐蚀破坏是海水环境钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的主要破坏形式,而处于水位变动区和浪溅区部位由于干湿交替加剧了腐蚀行为,是海水环境钢筋混凝土结构最严重的腐蚀部位,因此,海水环境钢筋混凝土和预应力混凝土结构浪溅区和水位变动区,是耐久性设计时应予重点考虑的对象。以大掺量活性矿物掺合料为特征的海工高性能混凝土在我国沿海工程中使用已有十几年的历史。试验研究证明：掺活性矿物掺合料的海工高性能混凝土因孔结构得到了明显的改善，且活性矿物掺合料的水化产物可结合部分氯离子，从而显著提高了其抗氯离子渗透性能。室内电通量法快速模拟试验和我国华南湛江海港工程超过15年的暴露试验结果都表明，海工高性能混凝土抗氯离子渗透性比普通混凝土提高3倍以上。我国部分使用了高性能混凝土且使用超过10年的海港码头调查结果证实，钢筋混凝土结构完好，混凝土内氯离子渗透较少。依据海港长期暴露实验和已建海港工程调查结果，经理论分析预测，使用海工高性能混凝土的海港工程钢筋混凝土结构，使用寿命完全可以达到50年以上。此外，海工高性能混凝土在我国已大面积推广应用，技术相对成熟，且采用常规材料和工艺就可施工生产，不会明显增加工程成本。因此，本标准规定对于海水环境设计使用年限50年以上的水位变动区和浪溅区钢筋混凝土结构宜首选采用高性能混凝土。¶

虽然理论上可以预测使用高性能混凝土的结构可以达到50年以上的使用寿命,但海水环境混凝土结构耐久性影响因素复杂,客观存在施工质量偏差、服役期结构荷载变化和环境作用的不确定性等,基于理想状态的理论预测与实际情况可能会有偏差。为此,偏于安全考虑,对海水环境设计使用年限50年以上的处于水位变动区和浪溅区重要构件除采用高性能混凝土外,尚宜采取必要的附加防腐蚀措施。当采用普通混凝土时,由于普通混凝土相对于高性能混凝土而言抵抗氯离子渗透能力较弱,理论计算及大量工程实践证明,很难达到50年的使用寿命,因此,海水环境普通混凝土结构应采取必要的附加防腐蚀措施。

对于海水环境混凝土结构耐久性设计的关键点,是尽量采取各种有效的技术措施,最大限度地阻碍、延缓氯离子侵入混凝土,或者提高钢筋抵抗锈蚀的能力,以及当钢筋锈蚀后尽量降低钢筋的锈蚀速度。而要满足以上几点要求的途径,一是增强混凝土本身的能力,如使用高性能混凝土、增加保护层厚度;二是给混凝土提供可靠地防护,阻止氯离子侵入或钢筋锈蚀的发生。工程实践证明,从工程全寿命成本来讲,如上两种措施都做足了,

就能够以较少的代价实现最大收益。

3.1.8 钢结构直接暴露于环境中,当无采取任何防腐蚀措施时必然发生腐蚀。钢结构腐蚀导致结构断面减小,同时腐蚀形式通常为不均匀锈蚀,坑蚀、孔蚀将加大对钢材屈服强度、延伸率等力学性能的影响,严重时危极结构安全使用。因此,对钢结构采取合理的防腐蚀措施,能够阻止或延缓钢材腐蚀的发生,延长结构的使用寿命,降低工程全寿命周期成本。¶

3.1.9 海洋环境氯离子是钢筋混凝土腐蚀破坏的最主要诱因。海水环境中的氯化物以水溶氯离子的形式通过扩散、渗透和吸附等物理化学途径从混凝土构件表面向混凝土内部迁移，在钢筋表面积聚的浓度不断增加，达到诱发电化学过程的临界浓度后可导致钢筋的锈蚀。氯离子不断向混凝土内迁移到引起钢筋锈蚀是一个从量变到质变的过程，氯离子向混凝土内部迁移的速率和到达钢筋的时间与环境中氯离子浓度、环境温湿度、混凝土的密实度及水化产物、保护层厚度等有关，通常在腐蚀发生之前，氯离子的不断迁移和积聚不会引起混凝土的性能变化，且这一过程是缓慢的和肉眼不可见的，而一旦发生锈蚀，则腐蚀发展很快，当达到肉眼可见的腐蚀破坏程度时，可能对结构的使用和安全已经产生了影响，此时采取维修措施则需要花费更昂贵的费用。因此，对于设计使用年限达50年以上的重要工程，在构件腐蚀严重部位安装监测混凝土中氯离子和钢筋锈蚀情况的耐久性监测装置，便于及时掌握氯离子在混凝土中的渗透扩散情况，提前预知混凝土结构的耐久性状况，以便及时采取相应技术措施，确保建筑物的安全运行是很有必要的。¶

3.1.10 本条规定了水运工程耐久性设计的基本内容。对应一定设计使用年限的耐久性设计是一项系统的工作，耐久性设计首先要针对环境作用，不仅从材料层面上，而且要结合结构构造对耐久性的影响进行综合考虑，同时要考虑施工的因素，施工条件和施工质量控制水平对采取耐久性措施的可操作性、可靠性、实施效果及工程成本都有直接的影响。本条还规定了将使用阶段的耐久性维护列入耐久性设计内容，这是因为除耐久性设计、施工外，耐久性维护也是实现结构达到预设使用寿命的重要环节，耐久性措施不同，维护的内容、方式和方法也不同，在设计时就明确耐久性维护技术规定，便于营运期对工程的科学维护，避免维护措施不当或维护缺失而影响建筑物的“使用寿命”，体现了工程全寿命设计的理念。¶

3.2 环境类别与结构部位划分¶

3.2.1 水运工程结构耐久性影响因素多,从结构耐久性损伤机理来看,环境的腐蚀是造成材料劣化、结构性能退化乃至损伤的最本质因素,不同的环境所含的腐蚀性介质不同,腐蚀作用的机理和材料劣化、结构性能损伤的形式都各不相同。根据我国水运工程结构的腐蚀环境特征,划分为海水、淡水、冻融和化学腐蚀环境,以便在结构耐久性设计中,能够针对不同的环境腐蚀特点,对结构采取有效的耐久性技术措施,做到结构的耐久性设计安全可靠、耐久适用、经济合理。¶

3.2.2 水运工程结构的特点是结构暴露于泥面以下、水中、水面附近干湿交替和大气区等不同部位,受介质中有害腐蚀性物质以及环境温度、湿度等的影响,即使是同一腐蚀环境条件下,所处的部位不同,遭受的腐蚀程度也不一样,设计中按腐蚀程度进行暴露部位划分,以结构(构件)腐蚀程度相近的划分为同一个暴露部位,不同部位对构造、材料和工艺等都有不同的技术要求,做到针对不同部位区别对待,合理设计。¶

3.2.2.1 海水环境混凝土结构通常受到海水的物理和化学作用、波浪和漂流固态物的撞击以及磨耗等各种有害作用。调查表明:氯盐腐蚀引起的钢筋锈蚀破坏,是我国海水环境混凝土结构最严重、最普遍的破坏形式,其中最为突出的是处于浪溅区的钢筋腐蚀破坏,因此,针对混凝土结构各个部位受到的腐蚀程度和施工条件,按设计水位或天文潮位对钢筋腐蚀程度划分为大气区、浪溅区、水位变动区和水下区。根据海港工程结构腐蚀调查结果(表3.1),钢筋腐蚀损坏最严重的范围是从设计高水位以上1.0m到设计高水位以下0.8m的浪溅区,而水位变动区与海上大气区次之,水下区很少发生腐蚀损坏。为划分合理,取设计高水位加1.5m为大气区和浪溅区分界线、设计高水位减1.0m为浪溅区与水位变动区分界线、设计低水位减1.0m为水位变动区和水下区分界线。表 3.1 钢筋腐蚀损坏范围(以设计高水位为准)

地区	港口	结构形式	损坏范围	构件
华南	A	管柱、梁、 $π$ 形肋板	+0.72~+0.45	板底、 $π$ 形板肋
	A	桩基、梁、 $π$ 形肋板	+1.00~+0.60	板底
	B	桩基、无梁大板	±0~-0.50	板底和桩帽
	C	沉箱基础、立柱、梁 $π$ 形肋板	+0.60~+0	梁、 $π$ 形板肋的柱顶
	C	桩基、框架、梁、板	+0.30~-0.30	梁底和柱
	D	桩基、框架、梁、板	+0.80~-0.30	板底、梁底和柱顶
		桩基、梁、 $π$ 形肋板	-0.40~-0.80	梁、 $π$ 形板肋
		桩基、梁、 $π$ 形肋板	-0.10~-0.80	梁、 $π$ 形板肋
		桩基、梁、 $π$ 形肋板	-0.80	梁、 $π$ 形板肋
华东	E	桩基、梁、板	+0.40~+0.20	边纵梁底、下横梁侧
华东	F	桩基、梁、板	+0.90~-0.26	纵梁底和板底

条文说明本款表3.2.2-1注②“当浪溅区上界计算值低于码头面高程时,应取码头面板顶高程为浪溅区上界”,主要是考虑针对有掩护条件的码头面板底面腐蚀条件较严酷,即使浪溅区上界按设计高水位加1.5m,对高出浪溅区上界的构件仍可能受到浪花飞溅的作用,同时码头底面盐雾聚集、通风不良,腐蚀环境恶劣。因此,在一般情况下对码头面板构件按浪溅区考虑。

3.2.2.2 淡水环境混凝土耐久性主要受到水流冲刷、大气中腐蚀气体如 $CO_{2}$ 、 $SO_{2}$ ，以及受冻地区的冻融循环作用等。混凝土根据腐蚀程度划分为三个区，以设计高水位以上为水上区，设计低水位以下为水下区，水上区与水下区之间为水位变动区。混凝土碳化腐蚀主要取决于 $CO_{2}$ 、 $H_{2}O$ 、 $O_{2}$ 的供给程度。当相对湿度较大时，特别是水位变动区和干湿交替部位，碳化锈蚀最容易发生；当相对湿度小于 60% 时，由于缺少水的参与，钢筋的锈蚀较难发生；当结构处于水下时，由于缺少 $CO_{2}$ 的有效补给，混凝土的碳化速度也会很缓慢。

3.2.2.3 我国从南方到北方环境差别较大,尤以温度差别最明显,根据我国最冷月月平均气温将冻融环境划为微冻、受冻、严重受冻三个区,便于对混凝土受到的冻融循环程度的差别选择合理的抗冻等级。 3.2.2.4 我国沿海海水环境及大部分内陆地区的内河环境,由于水中腐蚀性化学物质含量相对较少,一般不存在化学腐蚀问题,但在地下水丰富的西部地区或受到污染的地区,可能会存在水中的硫酸盐和酸类等物质,这些物质对混凝土的腐蚀主要是化学腐蚀以及盐类侵入混凝土也有可能产生盐结晶的物理腐蚀。因此,在环境调查中,如水中存在化学腐蚀性物质,则耐久性设计应予充分考虑。在化学腐蚀为主的环境中,混凝土腐蚀程度与环境水和水中侵蚀物质的种类和浓度、环境土的渗透性、环境温度以及混凝土表面干湿交替程度等有关,本标准所涉及的腐蚀化学物质主要有硫酸盐、碳酸盐、镁盐和酸等。化学腐蚀环境混凝土结构根据水中的 $SO_{4}^{2-}$ 、 $Mg^{2+}$ 、 $CO_{2}$ 、pH 值划分为中等、严重、非常严重三个作用等级。硫酸盐对混凝土的化学腐蚀,一是与混凝土中的水化铝酸钙起反应形成硫铝酸钙即钙矾石,二是与混凝土中氢氧化钙结合形成硫酸钙(石膏),两种反应均会造成体积膨胀,使混凝土开裂。当含有镁离子时,同时还能和 $\mathrm{Ca(OH)}_{2}$ 反应,生成疏松而无胶凝性的 $\mathrm{Mg(OH)}_{2}$ ,这会降低混凝土的密实性和强度并加剧腐蚀。硫酸盐对混凝土的化学腐蚀过程很慢,通常要持续很多年,开始时混凝土表面泛白,随后开裂、剥落破坏。当土中构件暴露于流动的地下水中时,硫酸盐得以不断补充,腐蚀的产物也被带走,材料的损坏程度就会非常严重。相反,在渗透性很低的粘土中,当表面浅层混凝土遭硫酸盐腐蚀后,由于硫酸盐得不到补充,腐蚀反应就很难进一步进行。

酸对混凝土的腐蚀作用主要是中和水泥水化产物中的 $\mathrm{Ca(OH)}_{2}$ ，不仅会降低混凝土的碱度，还会降低混凝土体积稳定性。当混凝土处于 pH 值小于 6 的环境中时，混凝土就有遭受酸腐蚀的可能。低水胶比高密实性的混凝土能够抵抗弱酸的腐蚀，但作为碱性体系的硅酸盐水泥混凝土则不能长期承受高浓度酸环境的作用。

化学环境作用对混凝土的腐蚀,至今尚缺乏足够的数据积累和研究成果。当混凝土结构所处环境的化学物质超出本标准的范围时,对结构采取的耐久性技术措施需要经过专门的试验论证。

3.2.3 钢结构按海水环境和淡水环境划分暴露部位。因钢结构在泥下区受到的腐蚀比水下区要轻，钢结构在水下部位划分了泥下区。¶

3.3 耐久性极限状态¶

3.3.1 混凝土结构的耐久性极限状态是指结构因耐久性损伤达到某种极限状态,此时出现具有明显标志性变化的混凝土材料劣化或结构某项性能降低,尚不影响结构承载力,结构仍处于正常使用状态,但超过这一状态继续使用时,材料劣化和结构性能退化速度加快,腐蚀造成承载能力降低而影响安全使用和需要投入巨资大修的风险加大。钢筋腐蚀主要是混凝土的碳化或氯化物的侵入破坏了钢筋的钝化膜,这时在氧和水的作用下钢筋发生腐蚀。一般来讲混凝土中钢筋的腐蚀过程分为钢筋开始腐蚀、混凝土¶

条文说明保护层胀裂和结构性能明显退化三个阶段。

(1)钢筋开始锈蚀。从浇筑混凝土到混凝土碳化层深达钢筋,或氯化物侵入混凝土达到某一临界值时,钢筋钝化膜破坏(去钝化),开始发生锈蚀,但此时只是出现以钢筋锈蚀为特征的材料劣化,混凝土结构的使用和承载力未受影响,也未出现可见的破坏损伤。通常这一阶段是缓慢的物理化学变化过程,这一段时间在结构整个服役寿命期内相对较长,约占混凝土结构使用寿命的70%以上,一般混凝土密实性愈高、保护层厚度越大则钢筋开始腐蚀时间延长。

(2) 混凝土保护层胀裂。钢筋开始腐蚀后其腐蚀产物发生膨胀, 体积一般可比钢材体积增大 2.5\~4 倍, 随着腐蚀不断发生, 腐蚀产物逐渐增加, 当腐蚀产物产生的拉应力超过混凝土自身的抗拉强度时就会产生顺筋裂缝。此时出现了以肉眼可见的锈蚀裂缝为特征的外观变化, 但钢筋锈蚀截面损失率较低, 尚不至于影响结构的承载力。这一阶段经历的时间跟混凝土强度、保护层厚度与钢筋直径的比值、钢筋腐蚀速度等有关, 混凝土强度愈高、保护层厚度与钢筋直径比值愈大、混凝土电阻率愈大, 则保护层开裂时间也就愈长。

(3) 结构性能明显退化。钢筋腐蚀使混凝土保护层开裂后, 环境侵蚀介质 $\left(\mathrm{CO}_{2}, \mathrm{Cl}^{-}\right)$ 、 $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}, \mathrm{O}_{2}$ 等) 将可以较快的速度直接作用于钢筋, 必然会使钢筋腐蚀加剧, 促使混凝土保护层更快损坏。试验结果表明: 当混凝土中钢筋发生顺筋锈胀开裂, 在截面损失率小于 $5 \%$ , 钢筋延伸率、钢筋屈服强度、抗拉极限强度都无明显影响; 当截面损失率在 $5 \% \sim 10 \%$ , 由于腐蚀不均匀, 钢筋屈服强度、抗拉强度及延伸率开始降低; 当截面损失率超过 $10 \%$ 时, 钢筋屈服点已不明显, 钢筋的各项力学性能严重下降, 结构承载力已不满足要求, 已影响到结构的使用安全, 需要大修。

本条规定了预应力混凝土结构以预应力筋锈蚀发生时的状态为耐久性极限状态,这是因为对于预应力混凝土结构,因预应力筋应力高,特别是高强钢丝或钢绞线本身截面小,即使腐蚀轻微,截面损失率已较大,而且对应力腐蚀和预应力腐蚀疲劳很敏感,因此对预应力结构,规定其设计使用年限取预应力筋开始腐蚀时间;对于钢筋混凝土结构以钢筋腐蚀导致保护层出现0.3mm顺筋裂缝时的状态为耐久性极限状态,这是因为对于钢筋混凝土结构,钢筋锈蚀至保护层开裂这段时间,并不影响结构的正常使用和承载力,且不存在应力腐蚀问题,因此对钢筋混凝土结构,规定其设计使用年限取钢筋腐蚀导致保护层出现开裂宽度为0.3mm顺筋裂缝的时间。

混凝土结构受冻融循环和化学腐蚀环境(硫酸盐、碳酸盐、酸和镁盐等)破坏的主要形式是混凝土表面出现裂纹、脱落、掉皮、露砂和露石等,损坏从表层逐渐向里发展,外观上可见明显的损伤,混凝土表层的容许损伤程度以不影响结构的安全性和使用性时的状态为耐久性极限状态,这时的混凝土保护层一是仍能够给钢筋保持钝态不发生腐蚀,二是钢筋与混凝土协同工作能力良好。

3.3.2 钢结构腐蚀的形式是钢材锈蚀,同时截面尺寸相对较小,即使采取了防腐蚀措施,钢材也会发生不同程度的腐蚀,因此,钢结构设计时,一般都根据结构所处环境、所采取的防腐蚀措施及保护年限,合理地设计适当的腐蚀裕量作为腐蚀安全储备。当钢构件腐蚀平均截面损失达到腐蚀裕量时,虽不至于影响结构承载力,但由于无腐蚀安全储备,继续腐蚀则会带来承载力不足影响安全使用的风险,因此对于钢结构来讲,以钢构件腐蚀平均截面积损失达到腐蚀裕量时的状态为耐久性极限状态。¶

3.3.3 水运工程主体结构,将构件设计成不可更换或可更换的形式,是考虑以不影响建筑物的正常和安全运营,降低工程全寿命成本为原则。对可更换构件的设计使用年限低于结构设计使用年限,主要是针对腐蚀程度特别恶劣、容易损坏或更换对运营影响较小的构件,这样能够节省工程成本,可更换构件在设计文件中规定更换构件的设计使用年限和更换期限,有利于使用期的维护管理。¶

3.4 耐久性维护¶

3.4.1 水运工程结构耐久性本身影响因素复杂,且环境和荷载作用存在一定的不可预见性,为了确保结构在设计使用年限期间的安全使用,在设计时对结构提出明确的耐久性维护制度和措施等,能够及时掌握结构的耐久性状态和变化趋势,以便采取相应的维护技术措施,避免当结构腐蚀严重时再进行维修造成较大损失。¶

3.4.2 水运工程结构的设计使用年限长达几十年甚至上百年,在这期间各种作用对结构耐久性的影响是一个从量变到质变的缓慢过程,因此耐久性维护体现预防为主的原则,这样则能够将危害结构耐久性、安全性的影响消灭在萌芽状态,合理、连续和及时的维护是满足结构耐久性要求的重要条件。¶

3.4.4 海水环境影响混凝土结构耐久性的关键因素是氯离子,因此对海水环境混凝土中氯离子的渗透和钢筋锈蚀情况实施长期连续的监测,是确保结构安全运营、延长混凝土结构使用年限的关键所在。由于近年来不少结构因耐久性劣化使工程在运营阶段出现的安全事故,以及出现“短命”工程的案例,引起国内外工程界的高度重视,因此在重大工程混凝土结构中安装监测装置,并建立相应管理机制,以满足长期持续跟踪的需要。通过实时监测混凝土中氯离子的渗透进程、分布情况、钢筋开始出现锈蚀时间和锈蚀速度等关键参数,可以及时掌握混凝土结构健康状况,以便及时采取相应的技术措施,实现在早期以较小的代价延长结构使用年限的目的,为工程结构的安全运营提供保障。¶

3.4.5 水运工程结构设计使用年限长达50\~120年,工程设施经营人或所有人建立动态维护管理台账,建立永久性维护技术档案,能够使结构在长期的维护中及时查明结构损坏的原因和结构耐久性状态,为科学维护和合理采取耐久性补救措施等提供依据。条文说明¶

4 混凝土结构¶

4.1 一般规定¶

4.1.1 水运工程混凝土结构耐久性设计主要从结构所处的环境类别、暴露部位、设计使用年限等方面,根据影响混凝土结构材料劣化的主要因素确定设计指标。混凝土结构在不同环境条件下,材料的劣化机理、腐蚀进程各异,需要针对结构的腐蚀特点进行耐久性设计,如海水环境混凝土结构主要是氯离子引起钢筋腐蚀损坏,耐久性设计主要以提高混凝土的抗氯离子渗透性为重点;淡水环境混凝土结构主要是混凝土碳化使钢筋脱钝引起钢筋腐蚀损坏,则采用混凝土涂层、硅烷浸渍等提高混凝土抗碳化能力;冻融环境混凝土结构主要是冻融循环使混凝土表面损伤,降低混凝土对钢筋的保护作用,耐久性措施以提高混凝土抗冻性能为主;化学腐蚀环境根据引起混凝土材料、钢筋腐蚀的各类腐蚀介质,包括气相、液相的酸、碱、盐等,从混凝土材料组成、混凝土性能及附加防腐蚀措施等方面进行耐久性设计;混凝土湿度高是混凝土发生碱骨料反应的一个主要条件,特别是海水中的碱对防止碱骨料反应不利,主要技术措施是禁止使用碱活性骨料,淡水环境则限制混凝土中的总含碱量。¶

4.1.2 不同品种、不同级别的钢筋化学成分不同,钢筋的自然电位有差别,钢筋之间的电位差在电连接情况下会形成腐蚀电池,可能会发生电偶腐蚀。本条的规定主要是为了避免不同钢筋之间可能产生的电偶腐蚀。¶

4.1.3 混凝土结构在设计使用年限内按预定的功能满足安全性和使用性,有赖于混凝土的力学性能、耐久性、工作性和体积稳定性同时符合要求,而混凝土的材料组成对混凝土上述性能的影响有些是一致的,有些却是矛盾的,如较小的水胶比对混凝土的强度和耐久性均有利,但水胶比太小不利于混凝土的工作性;大掺量粉煤灰、粒化高炉矿渣粉能显著提高混凝土的抗氯离子渗透性能,但掺量大对混凝土的早期强度不利;较多的胶凝材料用量可以提高混凝土的工作性,便于施工,但却影响混凝土的体积稳定性不利。因此,要同时满足力学性能、耐久性、工作性和体积稳定性的要求,需要选择合适的原材料并优化其组成,做到混凝土材料组成和性能的和谐统一。¶

4.1.4 水运工程混凝土结构的耐久性设计通常分为传统的经验方法、半定量设计方法和定量设计方法。传统经验方法是按环境分类和按腐蚀作用严重程度划分部位,在工程经验的基础上,对于不同环境、不同作用部位下的混凝土结构构件,由规范直接规定混凝土材料的耐久性质量要求(如海水及淡水环境不同部位混凝土的强度、最小水胶比、最大胶凝材料用量等)和钢筋保护层厚度等构造要求。该方法从耐久性影响因素考虑,对混凝土材料质量和构造提出控制指标要求,但无法说明混凝土结构耐久性质量究竟如何、寿命多长的问题。¶

半定量设计方法是指在对混凝土材料质量和钢筋保护层厚度等提出要求的同时,还对混凝土结构的耐久性质量提出了定量的指标要求,如我国《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ 275—2000)在保留了传统对混凝土材料质量和构造提出控制要求的情况下,同时借鉴了国外成果,增加了以电通量快速试验方法来衡量混凝土的抗氯离子渗透性能,并给出了量化的耐久性质量控制指标。《混凝土结构耐久性设计规范》(GB 50476—2008)规定以非稳态电迁移法测出的氯离子扩散系数来量化评价混凝土的抗氯离子渗透性。虽然比经验方法进了一步,但由于所规定的如电通量值、氯离子扩散系数等混凝土耐久性质量也是凭规范或经验值确定,实际上初始设计的混凝土质量与结构设计使用年限没有对应的定量关系。

定量设计方法则是指在对混凝土材料质量(如原材料、混凝土的强度、最小水胶比、最大胶凝材料用量等)等提出要求的同时,对混凝土结构的耐久性质量和钢筋保护层厚度提出了定量的指标要求,且通过合适的数学模型计算,所提出初始设计的耐久性质量指标、保护层厚度和设计使用年限之间具有对应的定量关系。

本标准即是根据近些年的研究成果,规定对海水环境混凝土结构按定量设计方法进行耐久性设计,即在规定混凝土原材料、强度、最小水胶比、最大保护层厚度等材料质量要求的同时,对于设计使用年限50年以上工程的重要混凝土结构,规定抗氯离子渗透性指标,并进行设计使用年限校核。

4.2 结构和构件形式¶

4.2.1 我国沿海和内河环境不同,南方和北方气候差异大,使得水运工程混凝土结构耐久性的影响尤其复杂,其中以海水环境的氯盐引起钢筋腐蚀的破坏现象最为严重。大量工程调查证明,水运工程重力式、墩式混凝土结构具备更好的耐久性能,主要是因为:(1)与细、薄钢筋混凝土构件的梁板不同,重力式、墩式等结构构件主要是素混凝土或配置一定构造钢筋的混凝土结构,钢筋腐蚀对耐久性影响小,混凝土结构抗腐蚀能力强;(2)重力式或墩式结构构件整体承载能力强,当结构受到各类荷载作用时,对材料造成的损伤相对较小。因此对于海水环境,要求设计人员在结构选型设计时,要尽量采用对耐久性有利结构形式。¶

4.2.2 混凝土构件在工厂集中预制,从生产和管理各环节比较容易控制,混凝土质量比较稳定,特别是对混凝土构件的保护层厚度及容易被忽视的潮湿养护可以做到有效控制,同时预制构件通常在厂内预制养护,且有一定时间静停,混凝土水化比较充分,使得混凝土在具有较高的成熟度时才接触腐蚀介质,能够明显提高混凝土的耐久性。而海水环境中现浇的混凝土构件,一方面水上施工作业条件差,混凝土的质量、保护层厚度等较难控制,另一方面构件早期即暴露于海水环境,氯离子容易在混凝土还不够密实的情况下以比较快的速度侵入混凝土,对混凝土耐久性不利。因此,从保证混凝土质量和提高耐久性方面考虑混凝土构件宜用工厂预制。条文说明¶

4.2.3、4.2.4 潮湿是腐蚀的必要条件,一方面水或水汽是有害介质传输的载体,水体含有的各类酸、碱、盐等物质会渗入混凝土中,引起混凝土损坏,另一方面水降低了混凝土电阻,可使钢筋腐蚀速度加快。现场调查表明,通风良好的结构与通风不良的潮湿和水汽易于聚积的结构相比,混凝土受腐蚀情况差异较大。¶

4.2.5、4.2.6 复杂的结构形式,使结构暴露表面面积增大,施工不便,不利于结构的防腐蚀,结构暴露表面面积与混凝土体积之比越大,则有害物质渗入混凝土中使钢筋锈蚀的可能性越大;对于多角形的构件,因为在角的外边,侵蚀物能从多边渗入,易于受外力撞击,角的内边在负载时,应力复杂易开裂,危险性增大。因此设计阶段需要考虑施工条件,采用方便施工、受力合理和便于使用的混凝土结构形式,有利于保证混凝土质量,提高耐久性且降低生产成本。¶

4.2.7 维护是满足混凝土结构安全性和使用性的一项重要工作。结构形式便于维护，设置合适的日常维护工作通道，做到人员和设备可达、可检，有利于及时发现问题，排除隐患，节省后期维护成本。¶

4.2.8 腐蚀比较严重部位的混凝土构件使用可更换的形式,或者对该部位构件采取技术措施提高其耐久性能,能够避免个别构件过早损坏影响整个结构的安全使用,节约成本。¶

4.3 构造¶

4.3.1 磨损、撞击等外力作用通常会使混凝土结构过早破损，影响结构外观质量和耐久性。通过采取使用耐冲击、耐磨损材料、增加保护层厚度、配制加强钢筋等加强措施提高结构的抗冲击性。¶

4.3.2、4.3.3 预应力结构的破坏具有突然性,预应筋出现腐蚀使预应力降低对结构的安全影响极大。因此,相对于普通钢筋而言,预应力筋的耐久性要求更高。钢材的电化学腐蚀特点表明,端头、接缝位置通常容易成为阳极区受到腐蚀,因此,节段拼装部位、构件端头、后张法孔道中预应力筋的耐久性是薄弱环节,设计时作重点考虑。¶

4.3.4 结构接地钢筋独立设置,将接地电流直接流入大地,避免与混凝土中的钢筋或金属件产生电池腐蚀。¶

4.3.5 部分埋入混凝土的金属部件若与混凝土中钢筋接触,则构成宏观腐蚀电偶,加速钢筋或埋入件的腐蚀速度,同时暴露在外的金属件的锈蚀产物将沿着混凝土保护层从外向内扩展,降低混凝土保护层对钢筋的保护作用。因此,对部分暴露在外的吊环、紧固件、连接件等金属埋入件与混凝土中的钢筋绝缘,并采取必要的防腐蚀措施。¶

4.3.6 混凝土结构设置合理的结构体系和支座、变形缝、分缝等措施，能够避免结构因变形、沉降、收缩、膨胀等引起的开裂、变形等。¶

4.3.7 结构的施工缝等各种连接缝是水、盐等各种有害物质积聚及易侵入的薄弱环节，其周围的混凝土和钢筋往往受害最大。随着时间的推移，连接缝处的渗漏常不可避免，因此设计中尽量避开局部环境作用比较不利的部位，当不能避开时应采取可靠的防腐措施。¶

4.3.8 配筋对混凝土构件受力和混凝土裂缝控制有直接影响。钢筋间距过小，混凝土拌合物受到钢筋阻碍，使混凝土不密实或出现蜂窝等，从而易导致混凝土不均匀。当钢筋较多难以保证最小间距时,可采用两根钢筋的并筋措施,此时,在进行构件承载力和刚度计算时,钢筋直径和保护层厚度按等效直径考虑;而在进行裂缝宽度和防腐蚀设计时,保护层厚度从并筋的外轮廓线算起。根据国内外研究成果表明,当混凝土保护层厚度大于2.5倍钢筋直径时,钢筋锈胀时不易产生顺筋裂缝,因此本条规定位于海水环境浪溅区、水位变动区的钢筋混凝土构件受力钢筋直径不宜大于0.4倍的混凝土保护层厚度。构件选择钢筋直径小、钢筋分布均匀的配筋方案,有利于混凝土构件受力均匀和混凝土裂缝控制。靠近混凝土表层范围保持一定数量的钢筋有利于减少混凝土开裂或限制裂缝宽度。因此,要求按构造要求配置的钢筋尽量布置在主筋的外侧,以及使用小直径钢筋、小间距和均匀的配筋方式,有利于混凝土构件受力均匀和控制混凝土裂缝。¶

4.3.9 海水环境氯离子侵入混凝土保护层到达钢筋位置,并积聚到一定的量时引起钢筋锈蚀,从而导致混凝土结构腐蚀损坏。因此,保持混凝土有足够的厚度可推迟氯离子到达钢筋表面的时间。通常,氯离子在混凝土内的传输过程可用菲克第二定律力来描述,根据此理论,在相同的条件下,混凝土的使用寿命与保护层厚度的平方成正比。因此除了要求混凝土保护层有良好的质量(抵抗氯离子、水、二氧化碳、氧气等腐蚀介质)外,保护层厚度也是影响混凝土结构寿命的重要因素之一,需要规定混凝土保护层最小厚度值,以防止混凝土过早发生钢筋腐蚀损坏。¶

本条规定的混凝土保护层最小厚度值系根据我国水运工程调查、暴露试验和室内试验等科研成果并参考国外有关标准和规范(表4.1)的有关规定制定。需要注意的是,本标准的混凝土保护层最小厚度是混凝土耐久性要求的最基本条件,未考虑结构设计计算和施工允许偏差的要求。

表 4.1 各国标准规定的最小保护层厚度 (mm)

混凝土所处部位	FIP 建议(1986)	ACI 357(1989)	BS6439(2000)	NS3473(2004)	P1EN1992-1-1(2003)	GB/T 50476(2008)
大气区	65	65	40	50	45	50
浪溅区	65	65	60	60	55	65
水下区	50	50	40	50	50	40

考虑到位于水位变动区、浪溅区的现浇混凝土构件施工过程中质量难控制及容易过早接触海水，混凝土浇筑后的早期，胶凝材料正处于水化过程中，掺合料的二次水化仍在进行，这时混凝土的密实性、抗氯离子渗透性能较低，接触海水时氯离子会以较快的速度侵入混凝土。故对水位变动区、浪溅区的现浇混凝土构件，采取提高现浇混凝土保护层厚度10mm\~15mm的方法适度补偿。

4.3.10 本条参照我国现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 50476—2008)制定。预应力筋的耐久性与不同的预应力体系有关，并在很大程度上受施工质量的影响，设计中需要根据具体情况确定。如在严酷腐蚀环境下预应力筋采取双重或多道防护，除混凝土保护层外，还有密封的护套或孔道管如高密度的塑料波纹孔道管或环氧涂层金属孔道管，或者采用环氧涂层预应力钢筋并在灌浆材料中加入阻锈剂等。对有效预应力小于400MPa的预应力筋通常用于先张法的预应力混凝土结构,其腐蚀状态与钢筋混凝土结构相近,因此其混凝土保护层最小厚度按表4.3.9执行,但不小于2.5倍主筋直径。条文说明¶

4.3.11、4.3.12 淡水环境混凝土结构提高该部位混凝土抗碳化引起的钢筋锈蚀以及抗流动水或受水中泥沙冲刷侵蚀的能力。淡水环境钢筋和预应力筋的混凝土保护层最小厚度值参照《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 50476—2008)制定。¶

淡水环境预应力筋的腐蚀状态与钢筋混凝土结构相近,因此其混凝土保护层最小厚度按第4.3.11条执行,但不小于1.5倍主筋直径;预应力筋采用碳素钢丝、钢绞线时的混凝土保护层最小厚度按第4.3.11条的规定增加20mm,主要考虑碳素钢丝和钢绞线直径较小,腐蚀作用影响大。

4.3.13 化学腐蚀环境混凝土保护层最小厚度参照《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 50476—2008)制定。¶

4.3.14 水运工程某些素混凝土结构如重力式码头的方块、胸墙等素混凝土结构常配置构造钢筋。基于构造筋即使发生腐蚀，对结构的承载能力或安全性不会造成影响，但要防止因构造筋腐蚀产生表面锈胀裂缝。根据国内外研究成果表明，当混凝土保护层厚度大于2.5倍钢筋直径时，钢筋锈胀时不易产生顺筋裂缝，因此本条规定海水环境配有构造筋的混凝土保护层厚度不小于40mm，且小于2.5倍构造钢筋直径，淡水环境不小于30mm。¶

4.3.15 板桩式前墙和锚碇结构采用现浇地下连续墙混凝土施工工艺，考虑水下浇筑混凝土质量波动较大，适当增加混凝土保护层厚度以满足混凝土结构耐久性要求。¶

4.3.16 混凝土裂缝影响外观,此外,水运工程混凝土结构通常处于氯盐、二氧化碳、水等腐蚀性介质环境中,混凝土裂缝的出现在一定程度上会降低混凝土保护层对钢筋的保护效果。混凝土裂缝难以避免,但应限制其宽度以尽量减小对耐久性的危害。¶

4.4 混凝土的原材料¶

4.4.1 混凝土原材料中的有害成分主要有氯离子、泥团泥块、有机物、硫酸盐和硫化物等,这些物质将影响混凝土强度、耐久性及体积稳定性等。¶

4.4.2 水运工程混凝土推荐使用按现行国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB 175—2007)规定的硅酸盐系列的六种水泥。国内外大量研究和调查结果表明,水泥熟料中的铝酸三钙含量达9%\~17%,水胶比不大于0.5的低渗透性混凝土也不会产生硫酸盐型化学腐蚀破坏,不影响混凝土结构的耐久性;此外铝酸三钙还可与渗入混凝土中的氯离子结合,有利于延长钢筋周围水泥石孔隙液氯离子浓度达到临界浓度的时间。因此,普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥熟料中铝酸三钙含量控制在6%\~12%。火山灰质硅酸盐水泥掺加 20% \~ 40% 的火山灰质混合材,需水量大、抗冻和抗碳化性差。采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥和掺加活性掺合料能够提高混凝土的质量稳定性。¶

大体积混凝土温度控制的关键措施就是最大限度地降低混凝土的水化热,掺加一定数量活性混合材料的水泥水化热相对较低,或者采用普通硅酸盐水泥掺加一定数量的粉煤灰、粒化高炉矿渣粉等活性掺合料，能够明显降低胶凝材料的水化热。

配制高性能混凝土的主要措施是使用优质活性矿物掺合料。矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥在生产过程中已掺入了各种掺合材料，而掺合材料的质量、掺入量和掺入方式难以被需方所掌握，且不同厂家、不同批次的水泥会有不同或是波动，用这些水泥拌制高性能混凝土质量风险比较大。

4.4.3 粉煤灰质量指标要求主要参照《高强高性能混凝土矿物外加剂》(GB/T 18736—2002)、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596—2005)标准制定。粉煤灰是电厂烟道由静电收尘器、机械收尘器、布袋收尘器等收集的副产品。¶

粉煤灰由结晶体、玻璃体及少量碳粒组成。在结晶体中，有石英、莫来石；在玻璃体中，有光滑的球状玻璃体粒子，有致密或疏松多孔形状不规则小颗粒。密度1.8\~2.4，多数直径1μm\~100μm。

粉煤灰的技术要求主要考虑:(1)针对目前市场上粉煤灰需求量较大,产品质量差异很大,对于原状灰和磨细灰难于判断,因此规定检测粉煤灰活性指数;(2)粉煤灰中 CaO 含量大于 10% 主要是 C 类粉煤灰(高钙灰),因为高钙灰通常由褐煤或次烟煤煅烧产生的副产品,高钙灰可能存在的游离 CaO 影响胶凝材料安定性,CaO 含量高带入碱对防止碱骨料反应不利,另外,高钙灰对混凝土温度敏感。

高性能混凝土和预应力混凝土通常强度较高,新拌混凝土对用水量比较敏感,因此对高性能混凝土和钢筋混凝土规定采用I级粉煤灰或需水量比不大于100%的Ⅱ级粉煤灰;有抗冻要求的混凝土在掺加合适的引气剂后,掺加I级粉煤灰或Ⅱ级粉煤灰不影响混凝土抗冻性能。

4.4.4 粒化高炉矿渣粉的质量指标要求参照《高强高性能混凝土矿物外加剂》(GB/T 18736—2002)和《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB 18046—2008)制定。高炉炼生铁排出的渣体经水或空气急冷处理成粒状,熔融体主要为硅酸钙(镁)和铝硅酸钙(镁),玻璃体含量一般在80%以上,具有较好的水硬活性,经过磨细后作为活性掺合料用于改善混凝土性能。¶

4.4.5 硅灰的质量指标要求参照国家现行标准《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ 275—2000)、《混凝土质量控制标准》(GB 50164—2011)制定。硅灰是冶炼硅和硅铁合金时由高纯度石英和煤产生的副产品,成分为极细的无定型二氧化硅球形颗粒,玻璃体(无定型)的二氧化硅活性很高。比重约2.20,多数直径0.03μm\~0.3μm,平均0.1μm,比其他火山灰材料比表面积(氮吸附法)高13\~20倍。¶

4.4.6 本条对细骨料做出了一般规定。¶

4.4.6.1 水运工程混凝土使用的细骨料包括河砂、机制砂以及由河砂和机制砂按比例组成的混合砂。细骨料中的总含泥量是指小于0.08mm的颗粒,其中泥块含量是指大于1.25mm的泥块颗粒。粘土、淤泥和粉尘,主要矿物为高岭石、水云母、蒙脱石、石英、难溶碳酸盐等,将妨碍水泥水化、削弱骨料与水泥石的粘结、增加需水量、影响体积稳定性等。

条文说明云母呈薄片状,表面光滑,且极易沿节理裂开,吸水率高,和水泥石粘结性差,强度低。轻物质影响混凝土均匀性,强度则相对较低。

骨料中含有硫铁矿 $\left(\mathrm{FeS}_{2}\right)$ 或生石膏 $\left(\mathrm{CaSO}_{4}\cdot2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\right)$ 等硫化物及硫酸盐可能与水泥水化产物反应生成硫铝酸钙，发生体积膨胀影响混凝土体积稳定。

有机物妨碍水泥的水化,降低混凝土强度,有机物通常是腐烂动植物的产物(主要是鞣酸及其衍生物),以腐植土或壤土形式出现。比色法测定颜色较深时,因不是所有有机物都对混凝土有害,再则较深颜色可能含铁矿物引起,比色法测定的有机物含量有无害通过强度对比试验确定。

当多孔骨料吸水至临界值的水量时,容易受冻而破坏。采用硫酸钠浸烘循环结晶(类似于结冰作用)评价其坚固性。

4.4.6.3 天然河砂由于资源的有限性,有很多地区天然砂贮量不足或没有天然砂,以及因危害环境而禁止采砂,因此使用机制砂已逐渐成为必然选择。国外有30多年应用机制砂作为混凝土细骨料历史,近十几年来我国在核电、公路、铁路等工程均有应用,并制定了相关标准和规定。机制砂颗粒棱角多,表面粗糙,粉末含量较大,配制混凝土增大了用水量,所以限制机制砂或混合砂中石粉含量。石粉指机制砂或混合砂中小于0.075mm以下的颗粒，绝大部分是母岩被破碎的细粒，与天然砂中的含泥量不同。石粉含量高一方面使砂的比表面积增大，增加用水量；另一方面石粉细小的球形颗粒产生的滚珠作用又会改善混凝土的和易性。研究证明，机制砂中石粉含量小于30%时，对混凝土性能影响很小，对中、低等级混凝土的抗压强度、抗拉强度无影响，C50级混凝土强度的降低也极小，收缩值与河砂相近。因此，机制砂中的石粉如不夹有泥土则不能视为有害物质，而有没有夹泥土通过亚甲蓝法判定。亚甲蓝 $\left(\mathrm{C}_{16}\mathrm{H}_{18}\mathrm{ClN}_{3}\mathrm{S}\cdot3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\right)$ ，又称亚甲基蓝、次甲基蓝、次甲蓝、美蓝、品蓝，是一种芳香杂环化合物，被用作化学指示剂、染料、生物染色剂和药物使用。亚甲蓝法对于纯石粉的测定值变化不大，当含有一定量的粘土时其测值有明显的变化，粘土含量与亚甲蓝MB值之间的相关系数达0.99。

4.4.6.4 海砂中含有的氯离子对钢筋有较大的腐蚀作用,将对混凝土结构耐久性构成严重的危害。近年来随着河砂资源日益短缺,海砂在建筑工程中的使用有增长的态势。当条件限制不得不使用海砂时,需要采取有效措施,控制海砂中的氯离子含量,使其不致影响混凝土的耐久性。 4.4.6.5 高性能混凝土要求水胶比低、工作性高，使用细度模数为2.6\~3.2的中粗砂有利于降低混凝土用水量。 4.4.6.6 混凝土中具有碱活性的细骨料,有可能与来自水泥或其他来源的碱( $Na_{2}O$ 和 $K_{2}O$ )发生反应,反应产物会使混凝土膨胀引起混凝土开裂和破裂,通常发生这种反应需同时具备以下条件:(1) 混凝土具有一定的湿度； (2)水泥的含碱高或有碱的其他来源；

(3) 骨料中含有易与碱发生反应的物质, 如活性 $SiO_{2}$ 等。

当所用细骨料经检验具有活性时,通常采用低碱水泥或限制混凝土中的碱总含量来防止发生碱—骨料反应,但对海水环境的混凝土结构来说,混凝土经常处于饱水或干湿交替状态,有利于反应物产生较大的膨胀,即使采取限制水泥中的含碱量小于0.6%(以 $Na_{2}O$ 当量计)的措施,但海水(弱碱性,pH约为7.9\~8.4)可不断提供新的碱来源,很难保证不会发生碱—骨料反应。因此,为保证海水环境混凝土结构的耐久性,严禁使用碱活性细骨料。

对于淡水环境混凝土结构,由于淡水 pH 值为中性,同时碳化作用对混凝土腐蚀相对较轻,因此,通过限制混凝土的总含碱量不大于 $3.0 \, kg/m^{3}$ 的措施防止混凝土发生碱—骨料反应。

4.4.7 本条对粗骨料做出了一般规定。¶

4.4.7.3 粗骨料中含泥量、泥块含量、硫酸盐及硫化物和有机质等杂质,主要影响混凝土工作性、水泥水化和降低混凝土性能。煅烧过的石灰石块、白云石块在混凝土硬化后会继续发生化学反应,体积膨胀使混凝土开裂,因此规定粗骨料不得混入煅烧过的石灰石块、白云石块。 4.4.7.4 粗骨料最大粒径限值主要考虑满足浇筑成型混凝土的密实性、均匀性，满足混凝土拌合物顺利通过管道等要求。 4.4.7.5 粗骨料连续级配有利于混凝土中通过掺加引气剂形成直径小、间距小、均匀分布的气泡，满足提高混凝土抗冻性要求。当多孔粗骨料吸水至临界值的水量时，容易受冻而破坏，采用硫酸钠浸烘循环结晶（类似于结冰作用）评价其坚固性。

4.4.7.6、4.4.7.7 混凝土中具有碱活性的粗骨料,有可能与来自水泥或其他来源的碱 $\left(\mathrm{Na}_{2}\mathrm{O}\right.$ 和 $\left.\mathrm{K}_{2}\mathrm{O}\right)$ 发生反应,反应产物会使混凝土膨胀引起混凝土开裂和破裂,通常发生这种反应需同时具备以下条件:¶

(1) 混凝土具有一定的湿度；

(2)水泥的含碱高或有碱的其他来源；

(3) 骨料中含有易与碱发生反应的物质, 如活性 $SiO_{2}$ 等。

当所用粗骨料经检验具有活性时,通常采用低碱水泥或限制混凝土中的碱总含量来防止发生碱—骨料反应,但对海水环境的混凝土结构来说,混凝土经常处于饱水或干湿交替状态,有利于反应物产生较大的膨胀,即使采取限制水泥中的含碱量小于0.6%(以 $Na_{2}O$ 当量计)的措施,但海水(弱碱性,pH约为7.9\~8.4)可不断提供新的碱来源,很难保证不会发生碱—骨料反应。因此,为保证海水环境混凝土结构的耐久性,严禁使用碱活性粗骨料。

对于淡水环境混凝土结构,由于淡水 pH 值为中性,同时碳化作用对混凝土腐蚀相对较轻,因此,通过限制混凝土的总含碱量不大于 $3.0 \, kg/m^{3}$ 的措施防止混凝土发生碱—骨料反应。

4.4.7.8 骨料与水泥石界面是硬化混凝土组成结构中的薄弱环节,颗粒小的粗骨料,骨料总比表面积大,有利于提高骨料与水泥石界面的粘结强度;同时,颗粒小的粗骨料表面积较小,与粒径大的粗骨料相比,其与水泥石之间的界面对抵御氯离子侵蚀更有利,因此,配制高性能混凝土通常要求骨料最大粒径不大于25mm。但骨料最大粒径也不宜太小,否则混凝土在达到相同稠度需要增加胶凝材料的用量,对高性能混凝土的抗裂性能和体积稳定性不利。条文说明

4.4.8 我国现行行业标准《混凝土用水标准》(JGJ 63—2006)中对氯离子含量最高限值规定为:设计使用年限为100年的结构混凝土、预应力混凝土不大于500mg/L,钢筋混凝土不大于1000mg/L,使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土不大于350mg/L。本条规定水运工程混凝土拌和用水中的氯化物含量限值控制为:钢筋混凝土、预应力混凝土不大于200mg/L,素混凝土不大于2000mg/L,其规定比《混凝土用水标准》(JGJ 63—2006)严格,主要是因为水运工程所处的环境恶劣,尤其海水环境中混凝土不断受到氯离子的渗透,因此,严格控制拌和用水的氯化物含量,提高混凝土的耐久性。¶

4.4.9 本条参照我国现行标准《混凝土外加剂》(GB 8076—2008)、《混凝土防冻剂》(JC 475—2004)等制定。限制外加剂中的氯离子含量按胶凝材料质量百分比计不大于0.02%，主要是控制混凝土拌合物中总的氯离子含量不超过规定要求。高性能混凝土水胶比小,用水量较低,同时要求混凝土具有较高的工作性和坍落度损失小,因此要求使用的高效减水剂的减水率不低于25%,并与胶凝材料匹配性好。¶

4.5 海水环境混凝土质量¶

4.5.1 近年来欧美等国的标准和规范都根据建筑物所处环境条件、使用年限规定了按耐久性要求的混凝土最低强度等级,这对保证混凝土结构的耐久性是有利的,因为混凝土强度高,混凝土较密实,抵抗氯离子等侵蚀及抗钢筋腐蚀产物膨胀引起混凝土开裂的能力较强。本标准根据水运工程结构所处环境、构件所在部位,结合按耐久性要求的水胶比最大允许值等因素综合考虑,确定了水运工程混凝土结构基于耐久性要求的混凝土最低强度等级。应该指出,它不同于结构按承载能力设计要求的混凝土强度等级。考虑到浪溅区混凝土结构腐蚀程度最严重,因此浪溅区高性能混凝土最低强度等级不小于C45,其他区高性能混凝土最低强度等级不小于C40。¶

4.5.2 近年来为改善混凝土的综合性能,在工程中大量应用粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰等活性矿物掺合料,尤其是活性矿物掺合料能显著提高混凝土的耐久性,使得以大掺量活性矿物掺合料为特征的高性能混凝土得到了广泛应用,混凝土中传统的以水泥为主的胶凝材料发生了根本的变化,水泥在混凝土中占用的比例变小,掺合料已是混凝土的基本组分。大量的研究和工程实践表明,无论上述何种活性矿物掺合料在提高或改善混凝土的某些性能同时,都存在对混凝土某项性能影响的不利一面,两种及两种以上矿物掺合料混掺,可以充分发挥掺合料对混凝土性能的改善作用,并能弥补掺合料单掺时对混凝土性能的不利影响,这就要求在掺合料的使用时要充分了解不同矿物掺合料对混凝土性能的影响,选择掺合料时要扬长避短,并控制合适的掺量范围。本条规定的掺合料品种和掺量范围是根据相关科研成果,考虑了掺合料品种、掺量及水泥品种等因素对混凝土强度、工作性、耐久性及体积稳定性的综合影响,结合近些年我国水运工程、跨海大桥等工程施工经验而作出的规定。¶

4.5.3 水胶比是影响混凝土密实性的最主要因素,混凝土密实性直接影响抗渗性、抗冻性和防止钢筋腐蚀性能。因此,为获得耐久性良好的混凝土,提高混凝土的耐久性能,除了选择级配良好密实的骨料、精心施工保证混凝土充分捣实以及采用适当的养护方法保证水泥充分水化外,需根据环境条件及混凝土在构筑物中所处部位限定水胶比的最大允许值。水胶比最高限值根据混凝土暴露部位、腐蚀环境等确定。对于水运工程，冻融破坏最严重的是水位变动区，其次是浪溅区；钢筋腐蚀破坏最严重的是浪溅区，其次是水位变动区及大气区，水下区由于缺氧，钢筋腐蚀破坏很少发生。考虑到浪溅区混凝土结构腐蚀程度最严重，因此浪溅区高性能混凝土水胶比最大允许值为0.35，其他区高性能混凝土水胶比最大允许值为0.40。¶

4.5.4 为了保证混凝土有足够的耐久性,国内外大多数规范对最低胶凝材料用量有具体规定,究其原因主要有:(1)单位体积胶凝材料用量较高的混凝土,混凝土拌合物较均匀,可减少混凝土捣实过程中出现的局部缺陷;(2)胶凝材料用量较高的混凝土,能经常保持钢筋周围有较高的碱度,使钢筋钝化膜不易破坏。因此,本条根据水运工程混凝土结构所处的环境条件,耐久性要求的水胶比最大允许值及最低强度等级综合考虑。另一方面,混凝土在满足本条规定最低用量的情况下尽量降低胶凝材料用量,能够降低混凝土的水化热,有利于混凝土的控裂。¶

4.5.5 海水环境下的氯离子是混凝土钢筋锈蚀的主要诱因, 混凝土中的氯离子包括拌合混凝土时原材料带入的和后期从外界渗入的, 因此, 采取各种措施减少混凝土本身原有的氯离子含量, 是减少混凝土遭受氯盐腐蚀的基本措施。近年来, 随着混凝土不断增多地掺加各种掺合料、减水剂、防冻剂、膨胀剂以及各种添加材料等, 其中某些材料含有的氯离子将引入混凝土中。因此, 规定混凝土拌合物中的氯离子含量的最高限值就很有必要。本《标准》中氯离子含量均指可溶性氯离子含量。对于预应力混凝土结构，由于预应力筋对氯盐腐蚀非常敏感，易发生应力腐蚀，因此，限制更严格；对于素混凝土，虽然不存在钢筋腐蚀问题，但氯盐掺量过大（按无水氯化钙计），混凝土拌合物易产生速凝，此外，氯盐的存在还会促进碱骨料反应。因此，也需对素混凝土拌合物中氯化物总量加以限制。¶

关于混凝土拌合物氯离子限值,国外一些主要标准规范规定混凝土拌合物中氯离子允许的最高限值如下:

(1) 日本土木学会《混凝土标准规范》(1986) 规定: 对于一般钢筋混凝土和后张预应力混凝土, 混凝土中的氯离子总量定为 $0.60 \, kg/m^{3}$ 以下; 对于耐久性要求特别高的钢筋混凝土和后张预应力混凝土, 在可能发生盐害和电腐蚀的场合里以及采用先张预应力混凝土的场合里, 混凝土中氯离子总量定为 $0.30 \, kg/m^{3}$ 以下。另外日本《预拌混凝土规范》(JISA 5308:2009) 规定: 混凝土的氯化物含量, 在卸货地点, 氯离子必须在 $0.30 \, kg/m^{3}$ 以下。

(2) 原国际预应力混凝土协会《FIP 海工混凝土结构的设计与施工建议》(1986) 的规

定见表4.2,该建议考虑了气候条件的影响。

表 4.2 FIP 对混凝土拌合物中粗离子的最高限值(按水泥质量的百分比计)

环境条件	钢筋混凝土	预应力混凝土
热带气候	0.1	0.06
温带气候	0.4	0.06
极冷地区	0.6	0.06

(3)美国混凝土学会《固定式离岸混凝土结构设计与施工指南》(ACI 357R—97)规定:混凝土拌合物中可溶性氯离子总含量不得超过水泥质量的0.10%(对钢筋混凝土)和0.06%(对预应力混凝土)。美国《钢筋混凝土房屋结构规范》(ACI 318—1989)对混凝土拌合物中氯离子限值的规定见表4.3。

表 4.3 ACI 318 对混凝土拌合物中氯离子的最高限值(按水泥质量的百分比计)

构件种类及环境条件	可溶于水的氯离子
预应力混凝土	0.06
使用环境中暴露于氯化物的钢筋混凝土	0.15
使用环境中干燥的或有防潮措施的钢筋混凝土	1.00
其他钢筋混凝土	0.30

条文说明

4.5.6 大量工程调查证明,海水环境混凝土结构腐蚀破坏的主要原因是氯离子渗透进入混凝土侵蚀钢筋导致腐蚀。因此,混凝土抗氯离子渗透性是表征海水环境混凝土结构耐久性的一项主要性能。为便于设计和施工控制,国内外开展了大量的研究工作,通过模拟海水侵蚀,开发出了盐水自然浸泡法、电迁移法、电阻率法以及上述方法衍生的可不同程度反映混凝土抗氯离子渗透性能的快速试验方法。目前,国内外较常用的两种方法为:以美国 ASTM C1202 快速电通量测定方法和北欧推荐的非稳态电迁移快速氯离子扩散系数测定法(RCM 法)。我国《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ 275—2000)将“快速电通量测定方法”作为混凝土抗氯离子渗透性的标准试验方法,该方法是在混凝土试件两端电解质溶液施加一直流电场,以一定时间内通过混凝土的总电量作为衡量其抗氯离子渗透的性能,此法操作快捷简便、测试结果稳定,能较准确反映不同混凝土的抗氯离子渗透性的差异,在我国水运工程上使用比较普遍,技术成熟,故本标准仍采用该法作为海水环境混凝土耐久性质量控制标准。掺入粉煤灰或粒化高炉矿渣粉的混凝土抗氯离子渗透性按 56d 龄期评定, 主要是因为: 粉煤灰或粒化高炉矿渣粉与水泥水化产物 Ca(OH) $_{2}$ 发生二次水化进程较为缓慢, 28d 时尚不能反映混凝土抗氯离子渗透性的真实水平, 评定龄期太长则不方便施工过程混凝土质量控制。¶

4.5.7 我国现行国家标准《港口工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50158—2010)和现行行业标准《水运工程设计通则》(JTS 141—2011)规定,永久性港口工程、通航建筑物、渠化枢纽工程和船厂的水工结构设计使用年限为50年。近些年来,随着对工程寿命和全寿命成本的重视,加上技术和经济水平的提高,设计使用年限50年的水运工程混凝土结构已是基本要求,设计使用年限超过50年、100年以上的工程日益增多,这就要求对于混凝土结构不同的设计使用年限,应该有不同的设计技术要求(或设计指标)相对应,即要求做到与设计使用年限相对应的耐久性定量设计。本条规定即是对设计使用年限50年及以上的工程,通过附录D给定的计算模型,设计给出不同的氯离子扩散系数和保护层厚度与之相对应,表4.5.7所规定的扩散系数是按50年及以上设计时的最低要求,在耐久性设计确定氯离子扩散系数时,需要结合保护层厚度校核设计使用年限,综合考虑环境条件、材料情况及施工条件等,通过计算,针对不同的设计使用年限规定相对应的最大氯离子扩散系数和最小保护层厚度。本条规定系根据近些年的研究成果,由海港工程长期暴露试验、实体工程调查及室内试验研究得到的大量数据,在可靠度理论的基础上建立了海水环境混凝土结构的寿命预测模型,并近似考虑了环境、荷载及试验方法的影响,具体见附录 D。¶

4.5.8、4.5.9 冻融是我国北方海水环境水位变动区混凝土结构除氯盐腐蚀外的另一主要破坏形式。适当引气能够提高混凝土的抗冻融能力，混凝土抗冻融的能力与其含气量和气泡大小、分布等有密切关系，因此有抗冻要求的混凝土需要掺入适量的引气剂，使拌合物的含气量控制在表4.5.9范围内。¶

高性能混凝土由于活性矿物掺合料的二次反应生成的水化产物堵塞和填充了毛细孔隙,使孔结构细化,增加了混凝土的密实性。研究表明,混凝土孔隙愈细,冰点越低,试验表明高性能混凝土抗冻等级可达 F1000 以上。调查显示,我国无掩护受冻地区处于水位变动区、浪溅区的护面块体等混凝土构件,因冻融循环作用混凝土表面出现的脱皮、剥落损坏比有掩护条件的严重,如在这些环境部位使用高性能混凝土,则能够明显地提高混凝土的抗冻性能。

4.5.10 混凝土结构的抗渗能力由混凝土本身的密实性(包括采取其他表面处理措施)和厚度决定。混凝土抗渗等级的选定,按最大作用水头与混凝土壁厚的比值确定,混凝土厚度越大抗水渗透的能力越强。¶

4.6 淡水环境混凝土质量¶

4.6.1 淡水环境混凝土耐久性主要受到水流冲刷、冻融、大气中腐蚀气体如二氧化碳、二氧化硫等作用,混凝土具备足够的强度才能抵抗外界各种化学和物理的作用。此外,我国的河流含砂量较多,在流水及夹杂物的作用下,水下部位混凝土不可避免受到磨蚀和冲刷等作用,因此,规定混凝土最低强度等级要求,以满足混凝土的耐久性要求。¶

4.6.3 淡水环境混凝土结构腐蚀严重部位主要是:水位变动区的冻融损坏;水下区受水流、泥沙磨蚀以及作用水头渗透等引起的混凝土损坏。因此,淡水环境此类部位的最大水胶比限值规定相对严格。¶

4.6.4 淡水环境混凝土规定最低胶凝材料用量限值的作用主要有:(1)满足混凝土拌合物均匀性,减少混凝土捣实过程中出现的局部缺陷;(2)保持钢筋周围有较高的碱度,使钢筋钝化膜不易破坏。¶

4.6.5 淡水环境混凝土虽然受到外界氯离子侵入混凝土使钢筋锈蚀的作用程度较低,但116条文说明由于氯离子对钢筋腐蚀的危害性极大,避免拌合混凝土时将氯离子带入混凝土中是提高混凝土结构耐久性的基本要求。¶

4.6.6 受到冻融作用的淡水环境混凝土,处于水位变动区混凝土的抗冻性能是混凝土耐久性的一个重要控制指标。¶

4.7 化学腐蚀环境混凝土质量¶

4.7.1、4.7.2 混凝土结构所处环境中的硫酸盐、碳酸盐、酸和镁盐等化学物质，能够通过混凝土的缺陷、孔隙渗入混凝土中直接腐蚀混凝土。规定混凝土的最大水胶比、最低强度等级和最低胶凝材料用量，提高混凝土的强度、密实性、均匀性，减少混凝土的缺陷，是提高混凝土抗化学腐蚀的基本措施。¶

4.7.3 混凝土中掺加粉煤灰或粒化高炉矿渣粉等活性矿物掺合料, 可与水泥水化产物 $\mathrm{Ca(OH)}_{2}$ 二次水化反应, 生成的水化产物堵塞和填充了毛细孔隙, 使混凝土的孔结构细化, 增加了混凝土密实性, 是提高了混凝土抗化学腐蚀能力的重要技术措施。硅酸盐水泥水化产物中的 $\mathrm{Ca(OH)}_{2}$ 不论在强度上或化学稳定性上都很弱, 硅酸盐水泥混凝土抗硫酸盐以及酸类物质的化学腐蚀的能力较差, 所以化学腐蚀环境不宜单独使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。¶

4.7.4 混凝土中的三氧化硫可能与水泥水化产物反应生成硫铝酸钙,发生体积膨胀影响混凝土性能。¶

4.7.5 在硫酸盐较为富集的情况下,石灰石与硫酸盐在较低的温度下易产生碳硫硅钙石破坏,因此处于硫酸盐腐蚀环境下的混凝土不得加入石灰石粉。硫酸盐对混凝土的化学腐蚀主要是两种化学反应的结果:一是与混凝土中的水化铝酸钙起反应形成硫铝酸钙即钙矾石;二是与混凝土中氢氧化钙结合形成硫酸钙(石膏),两种反应均会造成体积膨胀,使混凝土开裂。因此,尽量减少水泥中铝酸三钙的含量,以提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。¶

4.7.6 硫酸盐环境中混凝土,在干湿交替情况下,硫酸盐渗入混凝土内部孔隙不断积累,当硫酸盐浓度超过饱和浓度时,就会在孔中析出盐结晶,并产生很大的压力,导致混凝土破坏。因此,在混凝土中适当引气,在混凝土中形成细小均匀的气泡,可以释放硫酸盐结晶造成的破坏压力,提高混凝土抗硫酸盐腐蚀能力。¶

4.8 耐久性维护要求¶

4.8.1 日常检查是混凝土结构耐久性维护的一项常态化工作,也是混凝土结构的“健康检查”。日常检查主要以目视手段,辅以敲击、尺量、摄像等方法对结构外观进行全面的检查。一般情况下混凝土结构出现不同程度的材料劣化和损伤,可反映混凝土的不同耐久性状态。通过耐久性日常检查,一方面能够及时发现问题,处理问题,起到预防为主的作用;另一方面也是下一步对结构耐久性进行检测评估提供基础资料。设计文件明确规定日常检查的主要内容、方式、周期等,能够为结构耐久性维护在技术、管理和资源配置上提供依据。¶

4.8.2 混凝土结构耐久性定期检测评估是工程项目投入使用经过一定的年限后,针对混凝土结构耐久性进行的系统检测和状态评估,相当于人体的“定期体检”,通过检测评估,了解混凝土材料的劣化情况,掌握结构耐久性状态及未来的发展趋势,以便及早发现“病灶”,及时诊治。影响混凝土结构耐久性的主要因素有:氯离子和碳化引起的钢筋锈蚀,冻融和化学侵蚀引起混凝土破损,按照我国现行行业标准《港口水工建筑物检测与评估技术规范》(JTJ 302—2006)对上述内容进行外观检测和专项检测,如检测海水环境中混凝土各深度层氯离子浓度、钢筋的腐蚀电位、混凝土碳化深度等,以查明混凝土结构的耐久性状况,预测混凝土结构的剩余使用年限等,并为结构的适时维修提供依据。¶

4.8.3 适时维修是延长混凝土结构使用年限的一项主要技术措施,对结构采取及时有效的维修,能够明显降低工程全寿命成本。混凝土构件出现因钢筋锈蚀或冻融和化学侵蚀引起混凝土破损,通常是由于混凝土结构耐久性不足引起,当检测评估预测其耐久性不满足设计使用年限时,则需要及时采取有效的维修措施。所谓“耐久性再设计”即是在结构耐久性不满足预期使用寿命要求时,查清原因及掌握耐久性现状,针对目标使用寿命所采取必要措施的耐久性设计过程,可见耐久性再设计所采取的措施,是针对混凝土结构耐久性现状和腐蚀环境,并满足目标适用寿命的要求制定。我国现行行业标准《港口水工建筑物修补加固技术规范》(JTS 311—2011)针对混凝土结构耐久性损伤和目标使用年限,在修补方法的选择、材料性能、质量控制及技术要求等都作了具体规定。¶

条文说明

5 混凝土结构附加防腐蚀措施¶

5.1 一般规定¶

5.1.1 混凝土结构设计使用年限长,所处环境恶劣,则结构寿命周期内腐蚀破坏发生的风险越高,因此采取何种附加防腐蚀措施需要根据上述两种情况作综合评估;防腐蚀措施有多种,腐蚀环境不同,腐蚀发生的机理也不同,需要针对具体环境情况选择相适应的防腐蚀措施;此外,要结合现场实施条件,所采取的防腐蚀措施既要便于施工,也要便于使用阶段的维护,而且要根据混凝土结构的设计使用年限和采取的防腐蚀措施的设计保护年限,预估其寿命周期内是否需要更换及更换的期限和次数,综合评定以上各因素,既要使所采取的措施可靠有效,又要使全寿命成本最低。¶

5.1.2 混凝土结构附加防腐蚀措施最基本的要求是具备足够的防护效果,设计中根据不同的环境条件和暴露部位等选择相适应的防腐蚀措施,措施既要有效可靠,也要便于施工。水运工程海水环境,腐蚀特征主要是环境中氯离子从混凝土表面迁移到混凝土内部,当到达钢筋表面的氯离子积累到一定浓度(临界浓度)后,引发钢筋锈蚀破坏。由于作用机理不同,所采取的各种防腐蚀措施对混凝土结构耐久性的影响程度也各不相同。¶

国内外的研究成果和工程应用均证明,表面涂层是最经济有效的防腐蚀措施之一。如建造在湛江港的华南海洋环境工程材料暴露实验站,在20世纪80年代开展的环氧树脂、丙烯酸、氯化橡胶、聚氨酯等混凝土表面涂层长期暴露试验,经过5年\~20年暴露试验结果表明涂层阻止氯离子渗透效果明显;硅烷浸渍是在混凝土表面施涂一种可渗入混凝土表层的硅烷材料,依靠毛细管渗入混凝土表层,与混凝土发生化学反应在混凝土表层形成憎水层,从而极大降低环境中水及有害离子侵入混凝土。深圳盐田港集装箱码头二期工程是国内最早(1996年)使用硅烷浸渍防腐蚀的工程,2012年工程调查和实体构件氯离子渗透检测结果表明,在混凝土经过16年时间,海水中的氯离子仍很难渗透到距离混凝土表层30mm以上的深度,硅烷浸渍防腐蚀效果明显。硅烷不适用于表面潮湿或水下的混凝土构件,因潮湿或饱水的混凝土表层毛细孔多处于充水状态,硅烷较难渗透。

环氧涂层钢筋是在钢筋表面施加一层环氧粉末涂料,即使氯离子侵入混凝土渗透达到钢筋表面,因为钢筋有环氧涂层保护也难以发生锈蚀,相对于涂层和硅烷浸渍,采用环氧涂层钢筋会增加工程项目的一次性投资,因此一般在腐蚀风险比较大的海水环境水位变动区和浪溅区混凝土结构中使用。

阻锈剂在混凝土内对钢筋有钝化作用(阳极型阻锈剂)或抑制锈蚀过程的发生与发展(阴极型或混合型阻锈剂),即能阻止或延缓钢筋腐蚀的无机、有机或复合的外加剂。

阻锈剂要求不改变混凝土的性能,在混凝土碱性条件下能保持长期有效,不对人和环境造成有害影响。阻锈剂一般用于海水环境浪溅区和水位变动区混凝土结构。

外加电流阴极保护即在钢筋混凝土构件上外加一电场,给钢筋施加阴极电流,一方面使钢筋的电位负向增高,使其位于钝化区内,即使氯离子浓度较高也不会发生钝化膜破坏,保证钢筋本体避免腐蚀,另一方面钢筋和辅助阳极之间产生的电场使氯离子向辅助阳极移动,避免向钢筋积聚而破坏钝化膜,因此,外加电流阴极保护是氯盐环境下最有效可靠的防腐蚀措施。

混凝土结构防腐蚀采取表面涂层、硅烷浸渍、环氧涂层钢筋、阻锈剂及外加电流阴极保护等,有时单独采用一种措施,有时采取两种或多重措施联合防腐。如何选择,一方面需要结合结构设计使用年限、环境条件及防腐蚀措施的设计保护年限等进行综合评估;另一方面,如采取两种或多重措施联合防腐时,各措施之间必须技术相容。

5.1.3 淡水环境是指通常情况下的大气(二氧化碳、氧气等)和温、湿度(水分)作用,对混凝土结构的腐蚀主要是碳化引起的钢筋锈蚀。表面涂层是在混凝土表面形成一层隔离屏障,阻止环境中有害介质侵入混凝土,而硅烷浸渍是在混凝土表面施涂一种可渗入混凝土表层的材料,在混凝土表层形成憎水层,从而极大降低环境中水及有害离子侵入混凝土。这两种措施均适用于以碳化为主要腐蚀特征的淡水环境。对于化学腐蚀环境,表面涂层和硅烷浸渍可有效阻止或减轻环境水渗入混凝土,对化学腐蚀破坏具有显著防护作用。¶

5.1.4 水运工程混凝土结构防腐蚀效果,需要经过长期的工程应用并经检验措施有效。附加防腐蚀措施直接关系到混凝土结构的耐久性,措施采取不当,不但未达到预期的防腐蚀效果,还会对混凝土性能有负面影响甚至会加快腐蚀。因此,采用本标准规定之外的其他防腐蚀措施,需要经过专门充分的技术论证。¶

5.1.5 不同的防腐蚀措施具有不同的保护效果,为使所设计的防腐蚀措施技术可靠,并满足混凝土结构能够达到预定的设计使用年限的基本要求,设计文件中需要明确附加防腐蚀措施的设计保护年限、主要材料的性能指标及其检验方法等。¶

5.2 表面涂层¶

5.2.1 区别于临时性的防护措施,从综合技术经济效果来看,混凝土表面涂层设计保护年限不宜低于10年。¶

5.2.2 混凝土表面涂层保护划分为表干区和表湿区,主要是考虑现场涂装施工要求和混凝土构件的腐蚀特点。长期处于饱水状态的混凝土构件,由于水中含氧量比空气中约低7倍,如混凝土中钢筋发生腐蚀,因供氧不足钢筋的腐蚀速度也极为缓慢;另外接近饱水状态的混凝土,则二氧化碳的扩散速度缓慢,混凝土碳化速度很慢。因此,对氯盐和碳化引起腐蚀的混凝土构件,其涂层保护范围通常选择在饱水混凝土以上部位,而化学腐蚀环境则需要根据水中、土中的腐蚀介质选择涂层保护范围。¶

5.2.3 底层涂料要求具有一定的渗透能力,使涂层与混凝土粘接牢固,也是满足整个涂层体系粘结强度的基础;中间层涂料主要功能是具有较好的防腐蚀能力,能抵抗外界有害介质的入侵,起到屏蔽效果;面层涂料要求有较高的耐老化性能,使涂层耐候性好,避免过早褪色、粉化甚至开裂、脱落而影响保护效果。条文说明¶

处于水位变动区和浪溅区构件,因水位涨落和风浪的作用,其表面往往处于潮湿甚至带水状态,普通涂料施涂在潮湿的混凝土表面通常不能正常固化,无法满足涂层的粘结强度和防腐蚀要求。因此,对表面潮湿状态(包括混凝土表层含水量大于6%)混凝土使用的涂料的基本条件是具备湿固化性能,湿固化性能是在表面潮湿状态的混凝土上涂装的涂料,在涂层硬化后其粘结强度、耐碱性、耐冲击性和涂层外观质量满足规定要求,表湿区使用湿固化涂料是涂层质量稳定的基本要求。

5.2.4 混凝土表面涂层体系设计主要考虑:(1)涂层体系组成及要求;(2)各道涂层的涂料品种和厚度;(3)整个涂层体系的涂层性能要求。涂层既要具备优良的隔绝氯离子、二氧化碳、氧气向混凝土侵入的功能,又要能“坚固耐用”。因此,配套的各层涂料之间需要具备良好的相容性,既满足各层涂层的各自功能要求,又能发挥整体作用,形成一个防护效果好的涂层体系。¶

涂层厚度要求主要与设计保护年限、涂料性能等有关。通常设计保护年限长或腐蚀程度高，则要求的涂层厚度增大；涂料性能高，涂层厚度降低。同时需要考虑涂装施工要求，如满足涂层的连续均匀、颜色一致等。

本条规定的混凝土表面涂层性能指标是最基本要求。涂层的耐老化性直接影响其设计保护年限, 耐老化性能由人工气候老化模拟试验, 根据经验推断满足设计使用年限相对应的老化时间; 涂层抗氯离子渗透性试验参考了日本土木工程学会标准, 通过制作的涂层试片测试其氯离子的通过能力, 达到本标准规定的性能指标, 可以认为涂层基本上起到了隔绝氯离子渗透的作用; 本标准以涂层与混凝土的正拉粘接强度来衡量涂层与混凝土之间的附着牢固程度, 试验表明, 当按本条规定的试验方法测出的粘接强度不低于 $1.5 \mathrm{MPa}$ 时, 基本上属于混凝土本体断裂, 可以认为涂层配套各层之间相容好, 粘接牢靠, 涂层与混凝土之间附着牢固; 混凝土是碱性材料 (pH 值为 $12.5 \sim 13.2$ ), 因此涂层要满足耐碱性要求。

5.2.5 涂装施工通常属于混凝土工程的最后一道工序,因此原则上要求在实施涂装施工作业之前,混凝土质量要通过验收合格。¶

5.2.6 涂装施工时,混凝土表面质量和表面状况对涂层的质量有重要的影响,混凝土表面有浮尘、污物、碎屑及其他不牢附着物时,均会影响涂层与混凝土的粘接强度,因此在混凝土实施涂装前,需要对混凝土作表面处理,使混凝土表面处于洁净状态。此外,对于表干区,由于涂料不具备湿固化性能,混凝土表面含水率过大将直接影响底层涂层与混凝土的粘接强度,需要严格控制。¶

5.2.7 混凝土表面涂层质量除了与涂层配套设计、涂料质量有关外，涂装工艺、过程控制等也极为重要。同时，每个工程的混凝土构件所处环境、材料、施工工艺等不尽相同，因此，在室内涂层材料、涂层配套体系检测的基础上，现场混凝土表面涂层大规模施工前，需在实体工程典型构件上选择一定面积，采用设计的涂层配套体系进行小区试验，待验证能满足保护效果后，方能大面积施工。¶

5.3 硅烷浸渍¶

5.3.1 我国工程材料暴露试验表明:大气区和浪溅区暴露10年的硅烷浸渍试件的浸渍保护效果仍非常有效。我国深圳盐田港集装箱码头二期工程实体调查也证明:15年硅烷浸渍保护效果仍良好,预期可以保护更长时间。因此,本条规定混凝土结构采用硅烷浸渍保护的设计保护年限宜为15\~20年,此规定与英国运输部标准《The Impregnation of Reinforced and Prestressed Concrete Highway Structures Using Hydrophobic Pore-Lining Impregnants》(BD 43/03, February, 2003)等规范一致。¶

5.3.2 早期采用的硅烷材料多为液态异丁基三乙氧基硅烷,它具有分子量小,渗透容易等优点,其应用效果已得到普遍论证。随着密实程度较高的高性能混凝土应用越来越普遍,普通液态硅烷往往由于高性能混凝土基材过于密实、吸收量少,难以达到理想的渗透深度而影响防护效果。而具有良好的触变性、挥发性小、不流淌的异辛基三乙氧基膏状硅烷能很好解决这一问题,此外,膏状硅烷对普通混凝土也具备较好的保护效果,非常适用于需仰面作业的构件顶面,或构件侧面的混凝土硅烷保护,并且经过长期暴露试验和工程应用证明其综合技术和经济性较好。硅烷材料的有效成分和纯度是保持硅烷浸渍混凝土在设计保护年限内满足保护效果的关键控制环节,因此,本条规定了硅烷的有效成分指标。吸水率主要反映了硅烷浸渍后混凝土表面的憎水性能、也就是降低环境中水和氯离子等的侵入能力；渗透深度是硅烷与表层混凝土结合形成一个防护层的厚度，反映了混凝土硅烷浸渍长期保护效果；氯化物吸收量降低效果则是体现了混凝土在硅烷浸渍后抵抗氯盐的渗透能力。¶

5.3.4 异辛基三乙氧基膏状硅烷或异丁基三乙氧基液体硅烷对混凝土的保护效果,多年来已在大量水运工程中应用证明其效果良好。采用其他种类硅烷时,则需要经过专门的技术论证。¶

5.3.5 混凝土硅烷浸渍可保持混凝土表面原有颜色,起到防腐蚀和美观双重作用。因此要求在实施硅烷浸渍施工作业之前,混凝土表面质量要经过验收合格。¶

5.3.6 硅烷浸渍施工时,混凝土表面质量和表面状况对硅烷浸渍的效果有重要的影响,混凝土表面有碎屑、灰尘、油污及其他附着物均会影响硅烷的浸渍效果,尤其是混凝土表面的成膜性养护剂会极大地降低硅烷的渗透效果。因此,硅烷浸渍的混凝土表面处于洁净状态非常重要。此外,混凝土表面潮湿将直接影响硅烷的毛细管渗入效果,硅烷浸渍前需保持混凝土表面面干状态。¶

5.3.7 硅烷稀释后将明显降低混凝土硅烷浸渍的保护效果,本条规定的硅烷用量是经过试验研究,并在总结我国工程实践经验基础上确定满足防护性能的最低用量要求。¶

5.3.8 每个工程的混凝土构件所处环境、材料、施工工艺等不尽相同，在室内材料及性能检测的基础上，现场混凝土硅烷浸渍大面积施工前，需在实体工程典型构件上选择一定面积，采用设计的材料进行试验，验证能满足保护效果的材料用量、施涂遍数、施涂时间间隔等后，方能正式施工。¶

5.4 环氧涂层钢筋¶

5.4.1 在美国、加拿大、欧洲、中东和我国香港地区，采用环氧涂层钢筋作为防止钢筋混凝土结构海水环境的一种方法，已成功应用达30余年。我国上海宝钢马迹山矿石码头、广东汕头LPG码头等是我国最早使用环氧涂层钢筋的水运工程，至今保护年限已达15年以上，环氧涂层钢筋具有良好的保护效果。¶

5.4.2 由于环氧涂层钢筋之间被绝缘的涂层隔开,钢筋之间缺乏电连续性,如果采用外加电流阴极保护,不仅会降低保护效果,而且在环氧涂层局部损伤处由于产生了杂散电流,还会引起严重的电腐蚀问题,因此环氧涂层钢筋不得与外加电流阴极保护联合使用。¶

5.4.3 环氧涂层钢筋由于表面光滑,其与混凝土的胶结和摩阻力降低,咬合作用也因容易脱落而受影响,致使粘结性能减弱。根据试验研究表明:与普通钢筋比较,涂层钢筋的粘结锚固强度降低约10%,在最不利锚固条件下可降低20%,锚固长度约增长25%,搭接锚固强度约降低13.8%。因此规定环氧涂层钢筋的锚固长度为无涂层钢筋锚固长度的1.25倍,绑扎搭接长度对受拉钢筋为无涂层钢筋锚固长度的1.5倍。对于受压钢筋,考虑不受钢筋与混凝土之间粘结强度变化的影响,取1.0倍,但其绑扎搭接长度不低于普通钢筋。¶

5.4.4 试验研究表明,与普通钢筋的钢筋混凝土构件比较,配置环氧涂层钢筋的混凝土构件,其承载力基本相同,刚度降低0\~11.3%,钢筋应变不均匀系数增大6.2%,平均裂缝间距增大10.8%。因此规定环氧涂层钢筋混凝土构件承载力、裂缝宽度和刚度计算方法与普通钢筋的构件相同,但裂缝宽度限值采用无环氧涂层钢筋混凝土构件的1.2倍,刚度取值取无环氧涂层钢筋混凝土构件的0.9倍。¶

5.4.7 为了避免同一构件中的环氧涂层钢筋与其他无涂层钢筋产生电偶腐蚀,两种钢筋之间需要保证绝缘。¶

5.5 钢筋阻锈剂¶

5.5.1 钢筋阻锈剂主要用于氯盐腐蚀为主的环境条件。试验研究表明,阻锈剂可以显著提高引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度的阀值,但要保证结构的抗氯离子腐蚀性,仍有赖于混凝土保护层本身具有较好的密实性和良好的抗氯离子渗透性能。¶

5.5.2 钢筋阻锈剂按主要组成分为有无机、有机或复合型，按形态分为水剂型和粉剂型等。某些钢筋阻锈剂掺入混凝土中后，阻锈剂中的酸根离子会与一些外加剂中的碱性物质发生化学反应并影响其效力；抑或钢筋阻锈剂中的某种成分可能会与某些外加剂发生沉淀或絮凝等化学反应，从而影响混凝土性能。因此，选择钢筋阻锈剂时首先进行试验很有必要，避免使用的钢筋阻锈剂对混凝土的工作性、凝结时间、抗压强度、抗渗性等产生不利影响。¶

5.5.3 钢筋阻锈剂产品的成分和含量决定其阻锈性能,也是混凝土质量控制的必要措施。在选择阻锈剂时,需要根据阻锈剂产品的有效成分和含量、使用方法、掺量等进行试验检测,经证明其质量和性能满足规定要求时才能使用。¶

5.6 外加电流阴极保护¶

5.6.1 混凝土结构实施外加电流阴极保护是目前保护钢筋免除氯盐腐蚀的最有效方法，该方法不仅能长期有效地阻止钢筋的腐蚀，还能阻止氯离子的渗入，抑制孔蚀等局部腐蚀等，该措施可以通过合理选择长寿命辅助阳极以及营运期的维护，保护年限可长达50年。该保护措施虽然初期一次性投资较大，系统需要长期维护，但其对结构的保护最可靠、长效，能够实时反映混凝土中钢筋的保护状态，因此，该保护措施一般应用于恶劣腐蚀环境条件、结构设计使用年限较长、腐蚀风险较大的重大工程的关键部位。¶

5.6.2 外加电流阴极保护根据建筑物的规模、形式、施工和管理条件将结构分成若干单元,便于电源的合理布置和电流的均匀分配,从而确保各构件得到充分有效的保护。保护单元中的钢筋之间、钢筋与金属预埋件之间的电连接性良好,共同构成了电流回路,使钢筋得到有效保护。¶

5.6.3 阴极保护电流密度与被保护结构所处的环境条件(温度、湿度、盐度、供氧量等)、结构物复杂性、混凝土质量及保护层厚度等诸多因素有关,使钢筋需要的保护电流密度差异较大,设计时通常需要根据工程现场实际情况,并经必要的试验和分析确定。¶

表 5.6.3 提供的保护电流密度是根据工程经验确定的参考值。

5.6.4 考虑施工因素,混凝土构件中实际配置的钢筋保护面积可能与按图纸计算的数量有差异,此外在整个保护系统的电路中,保护电流不可避免地会有部分损失,因此,设计上留有一定的安全裕度,保护电流安全系数取1.2\~1.5。¶

5.6.5 保护电位是判断钢筋是否得到有效保护的主要依据,阴极保护的有效性是使钢筋电位极化到一定程度,但是保护电位不能过负,保护电位过负会发生析氢反应,造成钢筋脆化而引起钢筋断裂,即“氢脆”。本条保护电位的要求,是基于美国腐蚀工程师协会NACE RP 0290—2000和欧洲标准EN 12696:2000对钢筋混凝土阴极保护准则的规定,并结合国内外工程应用实践经验确定。¶

5.7 维护要求¶

5.7.1 日常检查是混凝土结构附加防腐蚀措施耐久性维护的重要环节,以便能够及时发现问题,起到预防的效果。本条给出混凝土结构附加防腐蚀措施日常检查的内容、方式方法等。对于日常检查的周期,在设计文件中根据结构类型、结构形式、所处环境、设计要求等情况并结合相关规范予以明确规定。¶

5.7.2 本条给出防腐蚀措施定期检测评估的检测项目和内容、检测与评估方法以及检测，其中检测周期参照《港口设施维护技术规范》(JTS 310—2013)制定。¶

5.7.3 本条给出混凝土结构附加防腐蚀措施适时维修的规定,以针对日常检查以及定期检测评估中发现问题进行及时处理。条文说明¶

6 钢结构¶

6.1 一般规定

6.1.1 水运工程钢结构易受到腐蚀,钢结构腐蚀后的物理性能、机械性能下降等,影响了结构的使用功能和外观质量,降低了工程结构的使用年限。钢结构在海洋环境中的局部腐蚀速度远大于平均腐蚀速度,如在海水环境中,局部腐蚀速度约为平均腐蚀速度的5\~10倍,这种局部腐蚀会造成结构物腐蚀穿孔或应力集中,成为结构物的安全隐患。以平均腐蚀速度为计算依据的腐蚀裕量法并不能完全弥补局部腐蚀造成的危害。¶

6.1.2 水运工程钢结构所处环境复杂,各个部位的腐蚀速度有很大的差别,适用的防腐蚀方法也各不相同。因此,需根据不同的气候、环境、结构形式、使用条件和保护年限,选择适宜的防腐蚀措施,才能做到安全可靠和经济适用。¶

6.1.3 不同材质的钢材,如常用的低合金钢和不锈钢,在电解质溶液(如海水)中会因腐蚀电位的不同而造成电偶腐蚀。因此,对于水位变动区及以下部位,避免使用不同钢种,以消除电偶腐蚀。¶

6.1.4 钢结构目前采取的各种防腐蚀措施,均难以达到100%的保护度。涂层和金属热喷涂层即使在设计使用年限内,也会因针孔或机械破损而造成小面积局部腐蚀。阴极保护也仅能提供90%以上的保护度。因此,本条规定了钢结构不同部位在采取相应防腐蚀措施后的腐蚀裕量。¶

6.1.5 密闭钢结构内氧气不能得到持续有效补充,有效延缓了腐蚀的发展,因此不考虑腐蚀裕量。¶

6.1.6 金属涂层常用的材料为铸铝及合金,其电极电位比钢结构低,在腐蚀性电解质中,如果实施金属涂层的钢构件与未采用金属涂层保护的钢构件相连接,则金属涂层便成了牺牲阳极,会自身溶解,并对未喷涂金属涂层部位提供保护电流,从而导致金属涂层过早失效,工程调查表明,毛里塔尼亚友谊港引桥栏杆和华能大港电厂水工钢闸门喷涂金属涂层的过早失效均属于这种情况。值得注意的是,金属涂层构件通过预埋铁件与混凝土中的钢筋连接,如果该混凝土结构处于经常性的潮湿状态中,也会促使金属涂层溶解破坏。¶

6.1.7 埋件外露部分的防腐蚀涂层延伸至混凝土内一定深度,以避免处于混凝土表层的预埋件免受腐蚀。¶

6.1.8 埋设于泥中的牺牲阳极与在水中的阳极保护效果有所不同,通常泥土颗粒越细影响越大。例如,铝合金牺牲阳极在海水或淡海水中有较为令人满意的效果,但用于海泥中时,由于铝合金在海泥中可能会钝化,即使在海泥中性能优良的阳极品种,其电流效率也会有所下降,而且其电化学性能随着海泥的性质、温度和使用时间而变化。¶

6.1.9 热浸镀锌保护、电镀锌和涂料联合保护的保护效果优于单独采用涂层保护,对于结构形式复杂,或者厚度小于1mm的薄壁钢结构的钢构件采用热浸镀锌或电镀锌,能够避免在这类构件仅使用涂层涂装容易产生涂层不均匀,致使构件保护效果降低的问题。¶

6.2 结构形式与构造¶

6.2.1 水运工程钢结构通常所处腐蚀环境恶劣、施工条件差、施工成本高、防腐蚀施工质量控制难度大，尽量减少钢结构的表面积对技术性和经济性都有利。¶

6.2.2 钢结构中狭窄的缝隙是各种防腐蚀措施的死角,从而影响结构的防腐蚀效果,如大气区、浪溅区、水位变动区,保护涂层一旦损坏将难于修复,而在水下区或泥下区,也会因屏蔽作用而导致阴极保护电流难以到达,从而造成保护不足。而在浪溅区的E形、K形、Y形构件,不仅难以确保防腐蚀施工质量,而且容易造成积水,加速了钢结构的腐蚀。¶

6.2.3 焊接接头采用连续焊接及双面焊接能够避免出现狭窄的缝隙,螺栓及铆接连接的构件因结构复杂且有装配缝隙,结构缝隙影响防腐蚀施工质量尽量避免。¶

6.2.4 钢结构阴极保护体系需要满足钢桩之间的通电连续性,使保护电流回路整体通畅,钢桩得到均匀的保护电位。电连接通常做法是将钢筋焊接在钢结构上,并使用混凝土将电连接钢筋包覆使钢筋免于腐蚀,以满足钢结构阴极保护体系的长期保护要求。¶

6.2.5 浪溅区的预埋钢构件,由于处于严重腐蚀部位且无法实施阴极保护尽量避开。对于设置在水位变动区、水下区的各类辅助构件或预埋件钢构件,如果和实施阴极保护的钢结构进行电连接,则同样能够得到长期有效的阴极保护。当然,这部分需要的保护电流在设计中需要考虑。¶

6.2.6 阴极保护设计一般不计算临时钢结构的保护面积,但与主构件相连接的临时性钢结构同样会得到保护而消耗保护电流,如不拆除则影响主构件的阴极保护效果。¶

6.3 海水环境钢结构涂层¶

6.3.1 钢结构表面处理对涂层保护体系的保护效果影响很大。就涂层保护性能而言，钢结构表面处理的清洁度等级越高越好，但表面预处理费用会随着清洁度等级的提高而急剧增加，本条仅对不同涂层体系的最低表面清洁度等级做出规定，同时，表面清洁度评定标准《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》(GB/T 8923)中有4个部分内容：(1)《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》(GB/T 8923.1)；(2)《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第2部分已涂覆过的钢材表面局部清除原有涂层后的处理等级》(GB/T 8923.2)；(3)《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第3部分焊缝、边缘和其他区域的表面缺陷的处理等级》(GB/T 8923.3)；(4)《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第4部分与高压水喷射处理有关的初始表面状态、处理等级和闪锈等级》(GB/T 8923.4)，在使用中根据钢结构的具体情况选择。涂层与基体金属的结合力主要依靠涂料极性基团与金属表面极性分子之间的相互吸引, 粗糙度的增加, 可显著加大金属的表面积, 从而提高了涂层的附着力。但粗糙度过大也会带来不利的影响, 当涂层厚度不足时, 轮廓峰顶处常会成为早期腐蚀的起点, 因此规定表面粗糙度不宜超过涂层体总干膜厚度的 $1/3$ 。¶

条文说明

6.3.2 海水环境钢结构的防腐涂料与陆上普通建筑结构或装饰性涂料相比,对耐候性、耐蚀性和耐久性等方面的性能提出了更高的要求,设计保护年限通常长达20年,使用经过工程实践证明性能良好的产品,有利于防腐蚀施工质量稳定。另一方面,随着材料和工艺技术的发展,新型的涂料产品将不断涌现,选用的新产品可能性价比高,但因工程实践不足,也存在着防腐蚀效果的不确定性,因此,对新产品进行必要的性能对比试验和技术论证非常必要。在涂层体系配套中,底漆、中间漆、面漆各自发挥不同的作用,同一厂家产品兼顾了各层涂料的匹配性和互补性。如果一个涂层体系采用不同厂家的产品,由于各厂家同类产品的成分配比也有所差别,这样各个涂层之间的匹配性需要经过试验论证。另一方面,当涂层出现质量问题,也不易分析原因,也难以确定责任者。¶

无机富锌底漆为多孔结构,需与封闭底漆配套使用,以满足无机富锌底漆与后道涂层间的附着力要求。

6.3.3 \~6.3.4 防腐蚀涂装配套中的底漆、中间漆和面漆因应用环境和设计保护年限的不同,对涂料的种类、涂层厚度及主要性能的要求也有所差异,但同一配套中的底漆、中间漆、面漆需要具有良好的相容性。¶

6.4 海水环境钢结构金属热喷涂¶

6.4.1 金属热喷涂保护体系由金属喷涂层、封闭层和涂料涂层组成,金属喷涂层主要有喷铝和喷锌两种,作为钢结构的底层有着极佳的耐腐蚀性能,保护效率高,使用年限长达20年\~30年。水下钢结构大多采用喷锌层,大气环境中喷铝层和喷锌层,喷铝层与钢铁的结合力强,工艺灵活,可以现场施工,喷铝层在工业大气、海洋大气等有着较高的耐腐蚀性能,适用于重要的不易维修的钢结构。¶

对于钢铁的保护方面,喷锌层的阴极保护作用突出,喷铝层的耐腐蚀性能好,两者结合起来的喷锌铝合金层有着更强的保护作用。常用的锌铝合金为85%Zn15%Al,它的电位接近于锌,而耐腐蚀速度接近于铝,综合性能优于喷锌层和喷铝层。

6.4.1.1 金属喷涂层多孔且表面凸凹不平,因而喷涂完毕后进行封闭处理,以堵住孔隙、填平凹坑延长金属喷涂层涂层的使用寿命,在封闭层上再加上涂料涂层,以提高防腐蚀性能和装饰效果。 6.4.1.2 金属热喷涂层对表面清洁度的要求很高,表面粗糙度值也比涂料大,手工和动力除锈无法满足其表面预处理要求。 6.4.1.3 热喷涂使用的金属材料品质指标参照现行国家标准《热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金》(GB/T 9793—2012)制定。 6.4.1.4 金属热喷涂层属于多孔结构,喷涂之后热喷涂层的封闭方式有两种,即自然封闭和人工封闭。自然封闭指金属涂层暴露在正常使用中，通过其自身的自然氧化而使孔隙封闭；人工封闭指使用封闭剂使金属涂层表面转化（如磷化）或选用适当的涂装体系进行封孔，从而达到封闭涂层孔隙，阻止腐蚀介质直接渗透到钢结构表面的目的。金属热喷涂层保护体系中,封闭剂或封闭涂料可起到中间漆的作用,增强金属涂层和面漆的结合力。

6.4.2 在海洋大气中,锌虽然也能通过氧化而自然封闭,但由于其氧化膜不够致密、坚韧,保护效果相对较差;在海水中,锌的腐蚀产物多孔,体积大且可溶于水,使锌表面得不到保护。铝在海洋环境中,能生成致密、坚韧、不透水的 $\mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3} \cdot 3\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$ 氧化膜,钝化后的喷铝层具有良好的保护效果。本条参照国家现行标准《钢结构防护涂装通用技术条件》(GB/T 28699—2012)、《热喷涂涂层厚度的无损测量方法》(GB/T 11374—2012)、《热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金》(GB/T 9793—2012)、《钢铁结构耐腐蚀防护锌和铝覆盖层指南》(GB/T 19355—2003)、《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》(JTS 153—3—2007)和国际标准化组织(International Organization for Standardization)标准《Paints and varnishes Corrosion protection of steel structures by protective paint systems Part 5: Protective paint systems》(ISO 12944—5—2007)等制定。¶

金属热喷涂层与钢材表面的粘结强度(附着力)与施工方法等有关,电弧喷涂层比火焰喷涂层要高,现场施工喷铝层一般可以达到14MPa\~21MPa。

铝、锌及其合金对钢结构来说都是牺牲性涂层，其失效形式与金属涂层的厚度有直接的关系，因此，对于钢结构腐蚀严重和维护困难的部位通过增加金属热喷涂层的厚度提高其使用年限。

6.5 海水环境钢结构包覆有机复合层海水环境钢结构包覆有机复合层设计主要参照国家现行标准《辐射交联聚乙烯热收缩带(套)》(SY/T 4054—2003)、《包覆不饱和聚酯树脂复合材料的钢结构防护工程技术规程》(CECS 133—2002)和美国腐蚀工程师协会(National Association of Corrosion Engineers)标准《Corrosion Control of Steel Fixed Offshore Structures Associated with Petroleum Production》(NACE RP0176—2003)制定。¶

6.6 海水环境钢结构阴极保护¶

6.6.1 钢结构阴极保护的原理是通过通电回路向被保护金属结构表面输送电子,只有在电解质溶液中才能保持通电回路的畅通。铝合金牺牲阳极适用于海水或淡海水中,但用于海泥中时,由于铝合金在海泥中可能会钝化,即使在海泥中性能优良的阳极品种,其电流效率也会有所下降,而且其电化学性随着海泥的性质、温度和使用时间而变化。¶

钢结构在表面电位负于 $-1100 \, mV$ (Ag/AgCl 参比电极) 时, 容易产生析氢, 在高应力状态下可能会产生氢脆、断裂造成工程事故。因此, 对预应力桩与钢桩混合使用的工程,当预应力桩无法与保护系统绝缘时,规定采用外加电流或高负电位的牺牲阳极(如镁合金阳极)的阴极保护方式要限制其最负保护电位。

条文说明

6.6.2 海水环境中常用的参比电极是饱和硫酸铜( $Cu/$ 饱和 $CuSO_{4}$ )参比电极和海水氯化银( $Ag/AgCl$ (海水))参比电极。饱和硫酸铜参比电极需要经常更换硫酸铜晶体和溶液,并清洁电极表面,适用于便携式测量的参比电极;海水氯化银参比电极既可以作为便携式测量的参比电极,也可以作为固定安装的永久性参比电极,但在使用中需要注意:(1)即使在洁净的海水中,海水氯化银参比电极也有一定的使用期限,现行国家标准《滨海设施外加电流阴极保护系统》(GB/T 17005—1999)中推荐的海水氯化银参比电极的使用寿命是7年\~10年,导线绝缘和接头密封受损是电极失效的主要原因,对设计使用年限较长(如超过10年)的阴极保护系统,则要考虑参比电极的更换期限;(2)海水氯化银参比电极的电位测定值在一定程度上会受到海水电阻率的影响,在电阻率高的淡海水(如河口港)中,海水氯化银参比电极的测量读数会比实际保护电位更负,因此,当其使用在比普通海水(电阻率约 $20\Omega\cdot cm\sim30\Omega\cdot cm$ )电阻率更高的水域时,测定结果需要修正。¶

6.6.3 本条为判定钢结构满足保护要求的电位准则。保护电位检测简便易行，既可定点长期监测，也可进行全面检测，十几年来沿海钢结构阴极保护的工程经验也证明了电位准则的有效和可靠。在受污染、缺氧的海水或海泥中，易发生硫酸盐还原菌腐蚀，其最小保护电位值比正常含氧环境中更负；屈服强度大于700MPa的高强钢在海洋环境中存在氢致应力开裂的危险，因而严格限定保护电位最负值，在有硫酸盐还原菌和硫化物的环境中，这种钢对氢致应力开裂更为敏感。¶

6.6.4 环境介质条件对海水环境钢结构所需的初期保护电流密度有很大的影响,表6.1列出世界各个典型海区的设计保护电流密度参考值。从表中可见,各个海区钢结构所需的保护电流密度有很大的差别,本条表6.6.4-1推荐的保护电流密度仅适用于我国沿海水运工程钢结构阴极保护。表 6.1 典型海区的保护电流密度¶

区域	典型保护电流密度( $m A / m^{2}$ )
墨西哥湾	110	55	75
美国西口岸	150	90	100
库克湾海口	430	380	380
北海北部(北纬 $5 7^{\circ} \sim 6 2^{\circ}$ )	180	90	120
北海南部(北纬 $5 7^{\circ}$ 以南)	150	90	100
阿拉伯湾	130	65	90
印度	130	70	90
澳大利亚	130	65	90
巴西	180	65	90
西非	130	65	90
印度尼西亚	110	55	75
海泥(室温)	25	20	15

6.6.6 海工钢结构大多分散布置,将同一保护系统的钢结构连接成一个通电整体,是确保阴极保护系统可靠性、有效性和经济性的重要前提。¶

6.6.9 牺牲阳极的驱动电位较低,阳极均匀分布有利于提高保护电流的利用效率,避免出现保护不足的情况。牺牲阳极露出水面时,因通电回路中断,无法发出保护电流;牺牲阳极被埋入海泥中时,其发生电流和电流效率均会有所下降,某些类型的牺牲阳极还可能出现钝化或逆转现象,因此,牺牲阳极要求保持与水面或泥面一定距离。¶

6.6.10 牺牲阳极与被保护钢结构的距离过近或紧贴安装时,会对电流分散产生影响,阳极底面消耗速度增大,腐蚀产物产生的膨胀压力也可能造成阳极过早失效。阳极屏蔽层计算方法参照现行国家标准《滨海设施外加电流阴极保护系统》(GB/T 17005—1997)制定。¶

6.6.11 牺牲阳极的安装,电焊焊接方式牢固可靠,电连接电阻小,适合于长期阴极保护,螺栓连接适合于短期且易于更换的场合。¶

6.7 淡水环境钢结构防腐蚀¶

6.7.1 本条参照国际标准化组织标准《Paints and varnishes Corrosion protection of steel structures by protective paint systems Part 5: Protective paint systems》(ISO 12944—5—2007)和现行行业标准《水电水利工程金属结构设备防腐蚀技术规程》(DL/T 5358—2006)制定。¶

6.7.2 本条参照现行国家标准《热喷涂金属和其他无机覆盖层锌、铝及其合金》(GB/T 9793—2012)和《钢铁结构耐腐蚀防护锌和铝覆盖层指南》(GB/T 19355—2003)制定。¶

6.7.3 淡水环境保护电流密度的取值主要参考美国军用手册《Electrical engineering cathodic protection》(MIL-HDBK-1004/10)、美国三军统一装备标准《Design: Electrical engineering cathodic protection》(UFC3-570-02N:2004)和现行行业标准《水电水利工程金属结构设备防腐蚀技术规程》(DL/T 5358—2006)。¶

6.8 维护要求¶

6.8.1 日常检查是保障钢结构耐久性和防腐蚀措施有效性的重要环节。对于日常检查的周期，在设计文件中根据结构类型、结构形式、所处环境、设计要求等情况并结合相关规范予以明确规定。¶

6.8.2 本条给出钢结构耐久性和防腐蚀措施定期检测评估的检测项目和内容、检测与评估方法和检测周期,检测周期参照现行行业标准《港口设施维护技术规范》(JTS 310—2013)制定。¶

6.8.3 本条给出钢结构耐久性和防腐蚀措施适时维修的规定,以针对日常检查以及定期检测评估中发现问题进行及时处理。条文说明¶

附录 D 海水环境混凝土结构设计使用年限校核¶

D.1 一般规定¶

D.1.1 本条规定是参考近年来的研究成果,根据海港工程长期暴露试验、实际工程调查及室内试验得出的大量数据,在可靠度理论的基础上建立了海水环境混凝土结构的寿命预测模型,并近似考虑了环境、荷载及试验方法的影响。¶

在20世纪80年代,交通部曾拨专款在广东湛江港、海南八所港、江苏连云港以及天津港等典型环境修建了工程材料暴露试验站,暴露试验站共设置有大气区、浪溅区、潮差区和水下区等不同典型腐蚀部位,制作放置了各种材料参数的混凝土试件,如不同粗骨料最大粒径、水灰比、不同活性矿物掺合料及不同掺量的试件以及不同保护层厚度的混凝土试件等,至今已积累了长达20多年的上万组暴露试验数据。长期以来,在交通部统筹规划下,水运系统相关科研单位一直坚持沿海混凝土结构的耐久性研究工作,并组织了数次全国性的码头调查,取得了大量的工程调查资料。在长期暴露试验和工程调查的大量数据基础上,相关科研单位持续研究,逐渐形成了具有系统理论基础的耐久性定量设计方法,如交通部“十一五”重大科技专项离岸深水港建设关键技术之“海港工程混凝土结构耐久性寿命预测与健康诊断”项目,在20多年长期暴露试验和工程调查的基础上,通过研究耐久性寿命计算模型中关键参数:氯离子扩散系数、表面氯离子浓度、临界氯离子浓度的统计分布,揭示了我国典型海水环境混凝土耐久性影响和性能退化规律,建立了符合我国典型海水环境和工程特点的海工混凝土耐久性寿命模型。交通部“十二五”交通建设科技项目“环境与荷载耦合作用下海工混凝土结构耐久性及可靠度设计方法研究”,在前期研究工作的基础上,引入了荷载及北方、华东和南方等不同环境对寿命模型的影响,并论证了海工混凝土结构耐久性可靠性设计的可行性,初步建立了基于近似概率的耐久性设计基本框架。国家科技支撑计划项目课题“跨海集群工程混凝土结构120年使用寿命保障关键技术”,针对港珠澳大桥的结构和环境特点,依据具有相似环境的华南湛江暴露试验站长达25年的暴露试验数据以及工程调查数据,建立了近似概率理论的耐久性设计的方法,确定了针对一定可靠性指标水平下结构耐久性参数特征值和分项系数,采用建立的近似概率方法定量计算了“设计使用年限—保护层厚度—氯离子扩散系数”三者之间的关系,确定了不同暴露条件下与使用年限对应的混凝土构件的最小保护层厚度和最大氯离子扩散系数。本标准即是借鉴了上述研究成果,在可靠度理论的基础上建立了海水环境混凝土结构的耐久性寿命校核模型,并在计算中近似考虑了环境、荷载及试验方法的影响。

D.1.2 海水环境下混凝土结构钢筋腐蚀破坏过程一般划分为钢筋开始锈蚀、保护层锈胀开裂和功能明显退化三个阶段。预应力混凝土结构因高强钢丝或钢绞线本身截面小，对应力腐蚀和预应力腐蚀疲劳很敏感，以预应力筋锈蚀发生时的状态为耐久性极限状态，规定其设计使用年限取预应力筋开始腐蚀时间；钢筋混凝土结构钢筋锈蚀至保护层开裂这段时间，并不影响结构的正常使用和承载力，以钢筋腐蚀导致保护层出现0.3mm宽度的顺筋裂缝时的状态为耐久性极限状态，规定其设计使用年限取钢筋腐蚀导致保护层出现0.3mm宽度的顺筋裂缝的时间。¶

D.2 钢筋开始腐蚀阶段¶

D.2.1 氯离子在混凝土中的传输是一个非常复杂的物理化学过程,其过程受材料自身性能、环境条件影响,并随时间延长呈非稳态变化。关于氯离子在混凝土中的传输,众多研究建立了不同的模型来描述其渗透扩散过程,较有代表性的是意大利的 Collepcardi 近似认为氯离子在混凝土中的渗透扩散符合菲克第二定律(Fick's second law) $\frac{\partial C}{\partial t}=D\frac{\partial^{2}C}{\partial x^{2}}$ ,近些年来通过对受材料、环境影响以及随时间变化影响等研究成果的不断完善,采用菲克第二定律来建立氯离子在混凝土中的传输模型已被较广泛的认可。因此,本标准采用菲克第二定律来描述氯离子在混凝土中的传输,则解析出混凝土中某位置在某时刻的氯离子浓度 $C(x,t)$ 为:¶

$$C (x, t) = C _ {0} + \left(C _ {\mathrm{s}} - C _ {0}\right) \left[ 1 - \operatorname{erf} \left(\frac {x}{2 \sqrt {D t}}\right) \right]\tag{D.1}$$ 式中 $C(x,t)$ ——混凝土中某位置在某时刻的氯离子浓度(%)；

$C_{0}$ ——混凝土初始氯离子浓度(%)；

$C_{s}$ ——混凝土表面氯离子浓度(%)；

x——混凝土保护层厚度(mm);

D——氯离子在混凝土中扩散系数 $(10^{-12}\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s})$ ;

t——从建成至钢筋开始腐蚀时混凝土结构经历的时间(s);

erf——误差函数。

以钢筋表面氯离子浓度达到钢筋脱钝的临界氯离子浓度为耐久性极限状态,则耐久性设计基本方程为 $g(x,t)=C_{cr}-C_{(x,t)}=0$ , 据此可得出混凝土结构暴露于海水环境至钢筋开始腐蚀所经历的时间；

D.2.2 引起混凝土中钢筋开始腐蚀的临界氯离子浓度受到混凝土孔隙液中 $OH^{-}$ 浓度、环境条件等许多因素的影响。国内外大量研究成果及相关规范、指南等对临界氯离子浓度的规定差异很大，以浪溅区为例，按胶凝材料质量百分比计，欧盟 Durcerocte 的技术报告规定为 0.5% \~ 0.9%（与水灰比有关），英国 Bamforth 为 0.4% \~ 1.5%（与饱水程度和水灰比有关），美国混凝土学会的 life-365 为 0.3%，日本土木学会为 0.3%，我国沿海港口码头调查和长期暴露试验表明，大部分临界浓度为 0.2% \~ 0.9% 之间。¶

本标准依据我国海水环境暴露试验站获得的长期混凝土试件的破型检测结果,对超过100个样本数据进行了统计分析,统计分析表明可用beta分布函数来描述临界氯离子浓度的统计规律,综合考虑试件破形后钢筋已经锈蚀和尚未锈蚀的混凝土氯离子浓度与实际临界浓度的差异,使用最大似然函数的方法确定了临界氯离子浓度的统计参数,并进一步参考国内外相关研究成果及考虑水胶比等因素进行了调整,从而得出临界氯离子浓度的特征值。因水位变动区临界氯离子浓度工程数据不足,且理论上来讲水位变动区混凝土一般处于饱水状态,混凝土通氧条件差,其临界氯离子浓度要高于浪溅区,因此为方便计算且偏于安全考虑,本标准将水位变动区的临界氯离子浓度特征值按与浪溅区相同取值处理。

D.2.3 用于寿命计算模型的表面氯离子浓度又称为表观氯离子浓度,即将氯离子浓度的分布曲线使用 Fick 第二定律进行拟合(x=0 时)得到的表面氯离子浓度。混凝土表面氯离子浓度的大小与环境条件、混凝土结构所处的暴露位置及时间长短有关,通常表面氯离子浓度随着混凝土暴露于海水环境时间的延长而增大,但随着时间延长,增长速度逐渐缓慢,直至趋于恒定。表 D.1\~表 D.4 为国际上关于表面氯离子浓度的相关成果和规范指南的规定。¶

表 D.1 美国 Life-365 近海大气区混凝土表面氯离子浓度(按混凝土质量百分比计)

环境	每年增加速度	最终定值	环境	每年增加速度	最终定值
潮汐浪溅区	瞬时到定值	0.80	离海岸 800m 内	0.04	0.60
海上盐雾区	0.10	1.00	离海岸 1.5km 内	0.02	0.60

表 D.2 英国 Bamforth 建议的混凝土表面氯离子浓度(按混凝土质量百分比计)

环境	海洋浪溅区	海洋盐雾区	海洋大气区
硅酸盐水泥混凝土	0.75	0.50	0.25
加有掺合料的水泥混凝土	0.90	0.60	0.30

表 D.3 日本 JSCE 标准近海大气区混凝土表面氯离子浓度(按混凝土质量百分比计)

浪溅区	离海岸距离
浪溅区	岸线附近	0.10km	0.25km	0.50km	1.00km
0.650	0.450	0.225	0.150	0.100	0.075

表 D.4 欧洲 Duracrete 混凝土表面氯离子浓度(按混凝土质量百分比计)

	大气区		浪溅区			水位变动区
水胶比	0.55	0.50	0.50	0.40	0.35	0.45	0.50
表面氯离子浓度	0.18	0.20	0.61	0.54	0.51	0.60	0.61

条文说明我国华南海港工程暴露试验和国外相关研究均表明,当暴露年限超过10年后表面氯离子浓度已基本恒定。此外,研究表明表面氯离子浓度与混凝土水胶比有关,即 $C_{s}=A(w/b)$ 。依据华南海水环境暴露试验站长期暴露试验,对超过350个样本数据进行了统计分析,统计分析表明可用对数正态分布函数来描述表面氯离子浓度与水胶比有关的回归系数 $A_{s}$ 。表D.2.3中所列的混凝土表面氯离子浓度回归系数特征值,主要来源于华南长期暴露试验得出的统计结果,并借鉴国内外关于表面氯离子浓度的相关成果综合分析确定。

D.2.4 我国相关科研单位长期以来开展港口水工建筑物的检测评估工作,积累了大量的工程混凝土结构保护层厚度数据,总体来说随着施工技术水平提高,保护层厚度控制得越来越好,如调查的1996年以前建成的华南6个海港码头,保护层厚度的标准差为6.06mm,1996年以后建成的9个码头24个泊位混凝土保护层厚度标准差为5.26mm。通过对1400多组工程保护层厚度数据统计分析,保护层厚度服从正态分布。由于保护层厚度系几何尺寸单位,在模型计算中,把设计值 $x_{d}$ 作为特征值,而把考虑保护层厚度偏差的安全裕度 $\Delta x$ 作为分项系数,安全裕度值基本对应保护层厚度分布的95%保证率的分位值,考虑预制构件保护层厚度比现场浇筑更容易控制,则取现场浇筑构件保护层厚度安全裕度为10mm,预制构件保护层厚度的安全裕度为5mm。¶

D.2.5 在基于菲克第二定律的氯离子侵蚀寿命计算模型中,因影响因素复杂,氯离子扩散系数是一个最复杂的技术参数。(1)国内外大量研究结果表明,混凝土中氯离子扩散系数是时间的函数,且随时间延长呈非稳态变化;(2)氯离子在混凝土中的传输速率与环境条件有关,尤其温度影响较大,因为氯离子在混凝土中的传输是一个复杂的物理、化学迁移过程,温度的高低,影响分子、离子的迁移速率;(3)本标准建立的寿命计算模型是基于长期暴露试验的数据统计结果,暴露试验试件基本上都是非受力试件,但研究表明荷载作用对氯离子渗透扩散是有影响的,因此需要考虑荷载作用对氯离子扩散系数的影响;(4)利用模型根据暴露试验数据统计计算得出的氯离子扩散系数只是实际环境下的理论值,设计最后给出的是易于工程质量控制、可采用快速模试验方法测试的氯离子扩散系数 $D_{c1,0}$ ,因此,理论计算结果尚需进行必要的方法换算。因此,综合了上述各种影响因素,式(D.2.5-1)中氯离子扩散系数不仅是时间的函数,而且引入了环境系数、荷载系数及试验方法转换系数等。¶

D.2.5.1 混凝土环境系数主要体现环境温度对于氯离子活动的影响,理论上环境系数根据下式计算: $$k _ {\mathrm{e,cl}} = \exp \left[ \frac {U}{R} \left(\frac {1}{T _ {0}} - \frac {1}{T}\right) \right]\tag{D.2}$$ 式中 $k_{e,cl}$ ——混凝土环境系数；

U——混凝土氯离子扩散过程的活化能(J/mol)，取35000J/mol；

R——理想气体常数(J/K/mol)，取8.314J/K/mol；

$T_{0}$ ——参考温度(K),取293K;

T——环境温度(K)。

国内相关单位对同批制作、配合比等条件相同的混凝土试件分别放在华南、华东和北方海洋环境暴露试验站进行同时暴露试验，通过已经暴露了5年时间的试件取样分析，得到了不同地区的混凝土氯离子扩散系数，对不同地区的暴露试验数据对比分析可以看出，华南暴露试验站混凝土氯离子扩散系数总体上是要高于北方和华东暴露试验站的试件，二者之间的比值约为0.8，华东与北方相差不大，暴露试验结果和理论计算比较接近。因此，由式(D.2)的计算和实际环境暴露试验结果综合分析，给出了表D.2.5-1的环境影响系数取值。

条文说明 D.2.5.2 混凝土试验方法转换系数是体现混凝土氯离子渗透性的室内快速试验与混凝土长期暴露试验结果之间的相关关系。国家科技支撑计划项目课题“跨海集群工程混凝土结构120年使用寿命保障关键技术”研究，采用了38组原湛江暴露试验混凝土配合比，按原暴露试验相同配比重新成型对混凝土进行“复原”，按本标准附录C的方法进行快速测试，在标准养护龄期28天和56天，得到与暴露试件相同配合比的快速试验氯离子扩散系数，同时，对38组暴露试验按氯离子扩散系数与时间的函数关系进行反演，得到28天和56天经时间反演的暴露试验氯离子扩散系数，将两种方法得到的氯离子扩散系数进行回归分析。分析表明，快速试验测试值与暴露试验反推值具有近似的线性关系，对于28天龄期的混凝土，快速试验方法得出的氯离子扩散系数指标多数为暴露试验回归值的2倍以上；对于56天龄期的混凝土，除个别数值，单掺粉煤灰混凝土的 $k_{t}$ 大于2，掺入磨细矿渣粉的混凝土 $k_{t}$ 全部大于2。因此，根据暴露试验复原和相关回归分析，对于以大掺量活性矿物掺合料为特征的高性能混凝土，试验方法转换系数 $k_{c,d}$ 取0.5；

D.2.5.3 结构荷载不仅会导致混凝土骨料和浆体的界面过渡区产生裂缝,还会引起浆体孔隙结构的变化,从而影响混凝土中氯离子的传输过程。交通运输部“十二五”交通建设科技项目“环境与荷载耦合作用下海工混凝土结构耐久性及可靠度设计方法研究”成果表明,构件在荷载作用下受弯区混凝土的氯离子迁移扩散过程会受到显著影响,混凝土的氯离子扩散系数随荷载的增加而增大,且荷载对氯离子扩散系数的影响如公式(D.2.5-2)呈指数关系。该课题还利用数值分析和实测方法,调查了我国北方和南方共8个码头的实际荷载情况,结果表明,港口码头除部分轨道梁弯矩应力达到设计值的70%以上外,其他构件弯矩应力基本上都小于设计值的50%,调查的码头构件荷载弯矩应力平均为设计值的30%左右,因此,本标准规定混凝土受拉区承受的应力影响系数取0.3,同时设计人员可根据永久荷载和可变荷载使用情况适当调整。

此外受压构件在受压区的混凝土氯离子传输也受到影响。研究表明构件随着压应力的增加氯离子扩散系数出现先减少后增大的趋势，且受压区应力变化的影响对混凝土氯离子扩散系数的影响远低于受拉区，因此，本标准暂不考虑受压区应力变化对混凝土氯离子扩散系数的影响。

D.2.5.4 国内外众多研究表明,随时间的延长,氯离子扩散系数逐渐衰减,开始衰减得较快,后期衰减逐渐趋缓,并最后趋于恒定。我国华南暴露试验证明,暴露龄期达到10年以上时,氯离子扩散系数已衰减较慢。美国life-365模型假定到30年时即认为氯离子扩散系数达到恒定值。本标准规定混凝土氯离子扩散系数衰减至恒定值的时间为20年,符合龄期20年后氯离子扩散系数随时间衰减缓慢的实际情况,同时也使得寿命计算更偏于安全。

D.2.5.5 氯离子扩散系数是时间的函数,随时间延长而衰减,衰减速率的大小取决于龄期因子 $n_{cl}$ ,龄期因子与混凝土结构所处的环境暴露部位及混凝土材料组成有关。美国Life-365对氯离子扩散系数衰减系数按式 $n=0.2+0.4\left(\frac{FA}{0.5}+\frac{SG}{0.7}\right)$ 计算,其中FA为粉煤灰在胶凝材料中的质量百分比,SG为粒化高炉矿渣粉在胶凝材料中的质量百分比。欧盟 Duracrete 和国际结构混凝土学会 fib Model Code 关于氯离子扩散系数衰减龄期因子见表 D.5 和表 D.6；

表 D.5 欧盟 Duracrete 氯离子扩散系数衰减龄期因子

暴露区域\胶凝材料	硅酸盐水泥	掺粉煤灰	掺粒化高炉矿渣粉	掺硅灰
水下区	0.30	0.69	0.71	0.62
浪溅区及潮汐区	0.37	0.93	0.60	0.39
大气区	0.65	0.66	0.85	0.79

表 D.6 fib Model Code 氯离子扩散系数衰减龄期因子

胶凝材料	平均值	标准差	数值范围
硅酸盐水泥( $W / C = 0.40 \sim 0.60$ )	0.30	0.12	0~1.0
掺粉煤灰( $W / B = 0.42 \sim 0.62$ )	0.60	0.15	0~1.0
掺粒化高炉矿渣粉( $W / B = 0.40 \sim 0.60$ )	0.45	0.20	0~1.0

本标准关于氯离子扩散系数衰减龄期因子的规定,是依据华南暴露试验站20多年的暴露试验的95个数据样本,包括浪溅区、水位变动区、大气区不同部位以及掺粉煤灰、矿渣粉等不同材料参数的样本数据,经对上述数据进行统计分析,并参考美国Life-365、欧盟Duracrete与fib Model Code等相关成果而定。

D.2.6 本阶段计算模型是把钢筋脱钝作为耐久性极限状态,对混凝土结构而言钢筋脱钝之前仍属于正常使用状态,其可靠指标根据作用效应的可逆程度可取0\~1.5。对于可逆的正常使用状态可取小值,对于不可逆的正常使用状态取大值。钢筋脱钝开始腐蚀属于不可逆过程,所以其可靠指标取大值,参考国外相关的规定,本标准规定的耐久性设计可靠指标取 $\beta=1.3$ ,相当于锈蚀发生失效概率为10%。在确定耐久性失效可靠指标以及上述统计得出的耐久性方程中各参数分布函数的基础上,最终用近似概率方法得出耐久性设计方程中各参数的分项系数。¶

D.3 保护层锈胀开裂阶段¶

D.3.1 混凝土保护层锈胀开裂阶段所经历的时间,按混凝土中钢筋以恒定速率腐蚀,直至产生的腐蚀产物引起混凝土保护层产生顺筋开裂。¶

D.3.2 钢筋从开始腐蚀到使混凝土保护层胀裂的时间与混凝土的强度、保护层厚度与钢筋直径的比值有极大关系。由于混凝土中钢筋发生锈蚀时，其锈蚀产物会发生膨胀，体积一般可比钢材体积增大3\~4倍，当体积膨胀产生的拉应力超过混凝土自身的抗拉强度时就会产生顺筋裂缝，因此强度愈高的混凝土在相同条件下导致混凝土发生顺筋开裂的时间越长，同时，锈蚀产物体积膨胀的速度（腐蚀速度）与钢筋周围的供氧程度、混凝土电阻率、温度、湿度等有关，因此，混凝土越密实、水胶比越低，混凝土发生顺筋开裂的时间也越长。当混凝土保护层相同时，钢筋越粗，混凝土保护层厚度c与钢筋直径d的比值越小，保护层开裂时间也就越短。¶

条文说明

D.3.3 钢筋从开始腐蚀到使混凝土保护层胀裂的时间与钢筋腐蚀速度有关,腐蚀速度取决于腐蚀电流密度,而钢筋腐蚀电流密度与环境温度、混凝土电阻率、钢筋周围氯离子含量等有关,表 D.3 提供的腐蚀电流密度参考值是根据 Andrade 室内试验和现场实际结构检测结果对钢筋腐蚀等级划分的建议、结合水运工程环境条件和混凝土质量等确定。Andrade 等对钢筋腐蚀等级划分建议见表 D.7。¶

表 D.7 Andrade 等对钢筋腐蚀等级划分建议

钢筋的腐蚀电流密度 $(μ A / cm^{2})$	钢筋腐蚀等级	混凝土电阻率 $(k Ω \cdot cm)$
<0.1	可忽略不计	>100
0.1~0.5	低	>100
0.5~1.0	中	10~100
>1.0	高	10~100

附录 H 混凝土硅烷浸渍试验方法¶

H.1 试件制作¶

H.1.1 与《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ 275—2000)的相关技术规定相比,增加了试件尺寸、试件数量和试件制作等的具体规定,统一了试件制作要求。¶

H.2 吸水率试验¶

H.2.1 《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ 275—2000)中规定该试验玻璃棒的直径为100mm,该规格玻璃棒需要专门定制,同时,使用直径为100mm的玻璃棒支撑直径为50mm的混凝土试件难于平稳。因此,在深圳港某码头工程项目硅烷浸渍吸水率试验中,使用市售的直径5mm\~7mm玻璃棒对测试结果无影响,并有利于玻璃棒平稳支撑直径50mm混凝土试件。¶

H.3 浸渍深度试验——染料指示法¶

H.3.1 根据浸渍深度试验和测试结果,补充水基短效染料使用的常用试剂。¶

H.3.2 增加硅烷浸渍深度测量点和位置规定,提高硅烷浸渍深度测试精度,并剔除试样边界5mm宽度范围的测量值,以减少边界效应产生的试验误差。¶

H.5 氯化物吸收量降低效果试验¶

H.5.2 水运工程混凝土为了提高耐久性能通常掺有较多活性掺合料,使用较低水胶比,使得混凝土本身具有较好的密实性能。试验研究表明,水运工程普通混凝土和高性能混凝土浸泡于 $23^{\circ} \mathrm{C}$ 的 $5 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}$ 氯化钠溶液, 浸泡时间分别设置为 $24 \mathrm{~h}, 72 \mathrm{~h}, 168 \mathrm{~h}$ 时, 氯离子渗透入混凝土中的深度通常不超过 $20 \mathrm{~mm}$ 。因此, 试验方法中对试样取粉磨取深度调整为不超过 $20 \mathrm{~mm}$ 。¶

H.5.3 氯化物吸收量降低效果是对比硅烷浸渍试件与未采用硅烷浸渍的混凝土试件在盐水浸泡后渗入的氯离子含量的百分比,因此在计算中扣掉试块中原有的氯离子含量,这些氯离子主要是拌合混凝土的各种原材料中所含有的氯离子总量。¶

欢迎光临中国水运图书网 www.chinasybook.com

统一书号：15114·2240

定价：65.00元

网上购书 / www.chinasybook.com

水运工程结构耐久性设计标准¶

目次¶

1 总 则¶

1.0.1 为统一水运工程结构耐久性设计技术要求,保障水运工程结构达到预定的设计使用年限,做到安全可靠、耐久适用、经济合理,制定本标准。¶

1.0.2 本标准适用于设计使用年限50年或以上的新建水运工程混凝土结构和钢结构的耐久性设计。¶

1.0.3 水运工程结构耐久性设计除应执行本标准的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。¶

2 术语¶

2.0.1 环境作用 Environmental Effects温度、湿度及其变化,二氧化碳、氧、盐、酸等环境因素对结构的作用。¶

2.0.2 腐蚀 Corrosion材料与环境介质发生物理作用、化学作用或电化学作用而受到的渐进性损伤与破坏现象。¶

2.0.3 海水环境 Marine Environment受海水影响的工程建筑物所处的环境,包括受海水影响的河口环境。¶

2.0.4 冻融环境 Freeze-thaw Environment受冻融影响的水运工程建筑物所处的环境。¶

2.0.5 化学腐蚀环境 Chemical Corrosion Environment受酸、碱、盐等化学腐蚀影响的水运工程建筑物所处的环境。¶

2.0.6 结构耐久性 Structure Durability在设计规定的环境作用和维修、使用条件下,结构及构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力。¶

2.0.7 耐久性极限状态 Durability Limit State结构或构件因耐久性损伤造成某项性能降低或丧失而不能满足要求的极限状态。¶

2.0.8 设计使用年限 Design Working Life设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。¶

2.0.9 设计保护年限 Design Protection Life混凝土结构和钢结构采取的防腐蚀措施按设计目的使用不需进行大修的使用年限。¶

2.0.10 全寿命成本 Life Cycle Cost建设工程项目在设计、施工、运营、和维护管理等贯穿整个建设和使用期所发生的费用总和。¶

2.0.11 混凝土保护层厚度 Thickness of Concrete Cover指主筋表面与混凝土表面的最小距离。¶

2.0.12 胶凝材料 Cementitious Material; Binder配制混凝土的水泥或水泥与粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和硅灰等活性矿物掺合料的总称。¶

2.0.13 水胶比 Water to Binder Ratio配制混凝土的单位体积用水量与单位体积胶凝材料总量的比值。¶

2.0.14 混凝土抗氯离子渗透性 Resistance of Concrete to Chloride Penetration反映混凝土抵抗环境中的氯离子侵入其内部难易程度的能力。¶

2.0.15 氯离子扩散系数 Chloride Diffusion Coefficient表示氯离子在混凝土中从高浓度区向低浓度区传输速率的参数。¶

2.0.16 高性能混凝土 High Performance Concrete用常规材料、常规工艺，以较低水胶比、大掺量优质矿物掺合料和严格的质量控制制作的具有高耐久性、较高强度、良好工作性及高体积稳定性的水泥基混凝土。¶

2.0.17 附加防腐蚀措施 Additional Protective Measures提高混凝土结构耐久性所采用的涂层、硅烷浸渍、阴极保护、阻锈剂、环氧涂层钢筋及其他措施等的统称。¶

2.0.18 涂层 Coating由有机或无机涂料分层涂装在结构构件表面,使该表面具有阻隔或延缓有害介质侵入其内部的作用的防腐蚀保护层。¶

2.0.19 涂装 Painting将涂料涂覆于基体表面的过程。¶

2.0.20 涂层体系 Coating System具有保护、装饰或特定功能的多层涂层。¶

2.0.21 硅烷浸渍 Silane Impregnation用膏状或液体类硅烷涂覆混凝土表面,渗透进混凝土表层使混凝具有低吸水率、低氯离子渗透率并具有透气性的防腐蚀措施。¶

2.0.22 环氧涂层钢筋 Epoxy Coated Rebar将热固环氧树脂、填料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、不渗透、连续的绝缘涂层的钢筋。¶

2.0.23 阻锈剂 Corrosion Inhibitor拌和在混凝土中或涂在混凝土表面的能抑制混凝土中钢筋电化学腐蚀的物质。¶

2.0.24 腐蚀裕量 Corrosion Allowance设计金属构件时,考虑使用期内可能产生的腐蚀损耗而增加的相应厚度。¶

2.0.25 阴极保护 Cathodic Protection通过降低腐蚀电位而达到的电化学保护。¶

2.0.26 牺牲阳极 Sacrificial Anode依靠自身腐蚀使与之耦合的阴极获得保护的金属或合金材料。¶

2.0.27 牺牲阳极阴极保护 Sacrificial Anode Cathodic Protection 由与被保护体耦合的牺牲阳极提供保护电流的阴极保护。¶

2.0.28 外加电流阴极保护 Impressed Current Cathodic Protection 由外部电源提供保护电流的阴极保护。¶

2.0.29 辅助阳极 Auxiliary Anode外加电流阴极保护中使用的阳极。¶

2.0.30 参比电极 Reference Electrode电位具有稳定性和重现性的电极,可以用它作为基准来测量其他电极的电位。¶

2.0.31 接水电阻 Water Connection Resistance阴极保护系统中阳极在水中的界面电阻。¶

2.0.32 包覆 Wrapping为防止腐蚀,在结构物外表面包裹一层耐蚀材料,使原来表面与环境隔离。¶

3 基本规定¶

3.1 耐久性设计基本原则¶

3.1.1 水运工程耐久性设计应使结构在设计使用年限内无需大修即可按预定的功能安全和正常使用。¶

3.1.2 水运工程结构耐久性应根据结构的设计使用年限、结构所处的环境，并考虑施工条件、维护便利性和全寿命成本等因素进行合理设计。¶

3.1.3 水运工程结构耐久性设计前应进行专门的腐蚀环境调查,调查内容应包括水文、气象,水体氯离子含量、pH值、电阻率,水污染情况和周边其他环境侵蚀介质等。¶

3.1.4 当结构受到环境多重腐蚀因素共同作用时,设计应分别满足每种腐蚀单独作用下的耐久性要求,并应考虑多重腐蚀共同作用时的相互影响。¶

3.1.5 设计时宜选用耐久性良好的材料，并应明确材料的品质和性能指标。¶

3.1.6 工程的结构选型和构件形式、布置及构造应有利于减轻环境的腐蚀作用,且便于施工质量控制和使用阶段的检查维护。¶

3.1.7 海水环境下设计使用年限为50年或以上的钢筋混凝土、预应力混凝土结构,水位变动区和浪溅区部位的重要构件宜采用高性能混凝土,并宜同时采取必要的附加防腐蚀措施。当采用普通混凝土时,应采取附加防腐蚀措施。¶

3.1.8 水运工程钢结构应进行防腐蚀设计。¶

3.1.9 对海水环境设计使用年限50年以上的重要工程,对重要构件易发生严重腐蚀部位宜安装能实时监测混凝土中氯离子渗透和钢筋锈蚀情况的耐久性监测装置。¶

3.1.10 水运工程结构耐久性设计应包括下列内容：¶

3.2 环境类别与结构部位划分¶

3.2.1 水运工程混凝土结构所处环境可按表3.2.1 的规定进行环境类别划分。¶

3.2.2 不同环境类别混凝土结构应按腐蚀作用程度进行部位或腐蚀条件划分,所处部位或腐蚀条件的划分应符合下列规定。¶

3.2.3 不同环境类别钢结构应按腐蚀作用程度进行部位或腐蚀条件划分,所处部位或腐蚀条件的划分应符合下列规定。¶

3.3 耐久性极限状态¶

3.3.1 基于设计使用年限的水运工程混凝土结构耐久性极限状态可按下列标准确定：¶

3.3.2 水运工程钢结构可按钢构件腐蚀平均截面积损失达到设计预留的腐蚀裕量时的状态为耐久性极限状态。¶

3.3.3 水运工程主体结构不可更换构件的设计使用年限应与结构设计使用年限相同,可更换构件的设计使用年限可低于结构的设计使用年限,并应在设计文件中明确更换构件的设计使用年限和更换期限。¶

3.4 耐久性维护¶

3.4.1 水运工程结构耐久性设计应明确提出结构设计使用年限内的耐久性维护要求。¶

3.4.2 水运工程结构耐久性维护应体现预防为主的原则，并应具有连续性和及时性。¶

3.4.3 耐久性维护应包括日常检查、定期检测评估和适时维修。¶

3.4.4 海水环境混凝土结构耐久性监测装置,应确保其长期动态地获取混凝土中氯离子渗透和钢筋锈蚀情况等参数信息,实时掌握混凝土结构耐久性健康状况。¶

3.4.5 水运工程设施经营人或所有人应建立动态维护管理台账,建立永久性维护技术档案。¶

4 混凝土结构¶

4.1 一般规定¶

4.1.1 水运工程混凝土结构应针对结构所处的环境类别、结构部位和设计使用年限进行耐久性设计，并应符合下列规定。¶

4.1.2 同一构件受力钢筋宜选用同一品种、同一等级的钢筋，钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构使用的钢筋应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范》(JTS 151)的有关规定。¶

4.1.3 混凝土结构应根据其使用功能、设计使用年限、所处的环境类别、结构部位、作用等级和施工条件，按同时满足力学性能、耐久性、工作性和体积稳定性的要求确定材料的组成和性能。¶

4.1.4 对海水、冻融环境下的结构,应分别提出抗氯离子侵蚀和抗冻融的耐久性量化指标。¶

4.2 结构和构件形式¶

4.2.1 混凝土结构形式的选择应综合考虑结构功能、环境条件、施工条件和建设成本等因素,海水环境宜选择对耐久性有利的结构形式。¶

4.2.2 钢筋混凝土构件和预应力混凝土构件宜采用工厂预制。¶

4.2.3 结构的表面应有利于排水,应避免水和有害物质在结构的表面积聚,不宜在接缝或止水构造处排水。¶

4.2.4 结构布置应有利于通风,对水汽易于聚积、通风条件差的混凝土结构宜采取设置透气孔等措施。¶

4.2.5 构件截面几何形状应简单、平顺，减少棱角、突变和应力集中，暴露部位构件的最小截面尺寸应满足下列要求。¶

4.2.6 结构构件应便于施工,易于成型,各部位形状、尺寸和钢筋位置应准确。¶

4.2.7 结构形式应便于对关键部位进行维护，并应设置检查、检测、维修的通道。¶

4.2.8 对处于腐蚀较严重部位的构件,应考虑按可更换构件设计的可能性,无法更换的可考虑适当增加结构的耐久性富裕度。¶

1 总则¶