耐久性设计
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环境作用下混凝土结构的 耐久性设计方法
2004年2月
结构设计的外加作用与极限状态
作用
作用因素
极限状态
载承能力 正常使用 可修复
安全性
适用性 可修复性
耐久 性 考虑
一般荷 重力、风
载作用 强制位移
•••
••
••
•
疲劳荷载
偶然灾 地震、爆
害作用 炸
•••
•
••
••
环境作 湿度、温
用
度及其变
•
•••
••• •••
一般冻融环境下，环境作用按降低一个等级选用保护层
厚度
氯盐引起锈蚀
氯盐引起的钢筋锈蚀最为严重
水下区混凝土缺氧，腐蚀速度极慢 危险的是干湿交替区
氯盐轻度腐蚀下，采用水胶比不高于0.4（或最多不超 过0.45）的矿物掺和料混凝土与适当的保护层厚度， 一般能解决问题
干湿交替、使用寿命又长的重要工程部位，可能需要防 腐蚀附加措施
提出不同使用年限的不同要求
指数（评分）法
Index Method
日本土木工程学会1990年提出
环境指数S ≤ 耐久性指数R
S＝S0 ＋ ∑Si
S0 ——正常环境指数（ 50年设计寿命 取100） Si——恶劣环境增量指数（冻融10－40，
盐蚀10－70）
R＝ R0 + ∑ Ri
R0 ——常数，取50 Ri —— i = 1―8 , 共8类，包括32个因素，分
4000－
1000
4000
10000
土中 SO42 总量 mg/kg，强透水土层
≤300 ≤
300－ 1500
1500－ 6000
6000－ 15000
弱透水土层
1500
1500－
5000－
15000－
5000
15000
50000
水中 Mg 2 mg/l
≤300
300－ 1000
1000－ 3000
不同环境类别下的耐久性设计
碳化引起锈蚀
➢对付碳化锈蚀不应成为一个问题
关键在于规范要提高标准，尤其干湿交替和炎热环 境下的要求
➢表面裂缝宽度的限制也不应成为问题
横向裂缝能使裂缝截面处的普通钢筋提前发生局部 锈蚀，但通常不会向周边和深部发展，只当保护层被 碳化后，才能在钢筋表面发展全面稳定的锈蚀
混凝土规范的裂缝宽度限制不适用于较厚的保护层 预应力筋的应力腐蚀则不同
化，侵蚀
••
••
••
物质
耐久性设计的极限状态
• 钢筋锈蚀
预应力钢筋－ 开始锈蚀 普通钢筋－混凝土表面锈痕，
顺筋开裂（0.1mm, ---,1mm） 保护层剥落
• 混凝土腐蚀
轻微，不影响混凝土对钢筋的保护
耐久性设计方法
➢ 传统方法 ➢ 指数(评分)法 ➢ 因子法 ➢ 基于材料劣化模型的计算方法
传统方法 Deem-to-satisfy Method
100－
500－
5000－
长期浸水
500
5000
10000
土中 mg/kg 潮湿
500－
5000－
20000－
5000
20000
40000
150－
750－
7500－
750
7500
15000
环境类别
➢选定一种最主要的环境类别进行设计 ➢多种环境作用影响 ➢荷载对环境作用影响
耐久性设计内容
按 环境类别，环境作用等级，设计年限
针对不同环境类别和环境作用等级， 对混凝土材料和结构构造规定不同要求。 （ 回避使用寿命要求）
➢混凝土原材料（水泥、掺合料、外加剂、－－） ➢混凝土配合比（最大水胶比、最低胶凝材料用量－－） ➢ 混凝土最低强度等级，抗冻等级，－－－ ➢ 结构构造（保护层最小厚度，－－－）
改进趋向―― 细化环境类别及其作用等级
4 除冰盐冻融环境
混凝土中度饱水 混凝土高度饱水
5 盐碱结晶环境
轻度盐碱结晶 重度盐类结晶
6 大气污染环境
汽车或机车废气 酸雨
E F
E F
C D （pH小于4时按E级）
环境类别
7 土中及地表、地下水中的化学腐蚀环境
作用等级
B
C
D
E
水中 SO42 mg/l
≤200
(海水环境除外) 200－
1000－
预应力筋的混凝土保护层厚度:
无密封护套的比普通钢筋大 10 mm
环境作用等级为C或C级以上（对无粘结预应力钢 筋为B或B级以上），应采用有防腐连续密封护套的预 应力钢筋。
施工要求与施工质量验收
必须将施工质量保证作为耐久性设计中特殊重要的内容
表层混凝土质量－－混凝土养护质量 保护层厚度的施工允许误差
混凝土材料选择
1) 选用低水化热、低C3A含量、偏低含碱量水泥 2) 选用坚固耐久的洁净骨料，重视粗骨料级配及
粒形 3) 矿物掺和料作为一般情况下的必需组份 4) 将适量引气作为常规手段 5) 采用偏低的用水量 6) 限制单方混凝土中胶凝材料最低和最高用量 7) 尽可能降低胶凝材料中的硅酸盐水泥用量
• 设计使用年限－具有足够安全储备或保证率
➢设计使用年限的安全储备或保证率可以用 寿命安全系数或失效概率表示
➢ 定值法设计―――寿命安全系数凭工程经验和必要分析综合 给定，考虑工程重要性，耐久性失效后果的严重性，修理的 可行性与修理费用，环境作用、耐久性抗力和计算方法本身 的不确定性与不确知性
➢ 概率分析方法―――寿命安全系数为均值使用年限与设计使 用年限的比值，与设定的保证率或失效概率有关 若假定使用年限按对数正态分布，变异系数为0.5。对于 适用性极限状态，如失效概率5％，K在2. 4左右
冻融环境
•必须引气 (B级可不引气，但需提高一级选择混凝土) •低水胶比的混凝土，不大于0.5，氯盐环境下不大于0.4
•新混凝土延迟受冻；加大构件厚度；避免混凝土受湿
混凝土抗冻性能指标－－用耐久性指数 DF表示
100年与50年使用年限，在抗冻要求上的差别不
明显
（ Fagerlund，黄士元， Hobbs ）
环境类别
1 一般环境 （无冻融，盐、酸等作用）
• 室内干燥环境
A
• 非干湿交替的室内潮湿环境或
露天环境，长期湿润环境
B
• 干湿交替环境
C
2 一般冻融环境 (无盐、酸等作用)
• 微冻地区，混凝土中度饱水
B
• 微冻地区，混凝土高度饱水
C
• 严寒和寒冷地区，混凝土中度饱水 C • 严寒和寒冷地区，混凝土高度饱水 D
基于材料劣化模型的计算方法
➢ RILEM-130 委员会报告 《混凝土结构耐久性设计》1996
➢ DuraCrete 《混凝土耐久性设计指南》2000
➢ ACI Life-365 Computer Program 2000
➢ 日本土木学会标准示方书 2002
我
我国混凝土结构耐久性设计现状
➢规范的耐久性设置水准基本上停留在解放初 或50年代国际水平
确定： 混凝土材料 结构构造和裂缝控制 施工要求 使用阶段检测和维修要求 防腐蚀附加措施
耐久性设计的极限状态
•钢筋锈蚀
预应力钢筋－ 开始锈蚀 普通钢筋 － 顺筋开裂（0.1mm）
•混凝土腐蚀
轻微，不影响混凝土对钢筋的保护
海洋环境下的重要工程，要求委 托二个或二个以上的专业机构，分 别进行使用寿命计算
氯盐环境下的裂缝宽度限制，不同标准差别较大
氯盐引起锈蚀
据DuraCrete的研究，氯离子侵入混凝土100 年或50年后，浓度达到临界值处的深度，即所 需保护层厚度 为：
对于低水胶比的大掺量矿物掺和料混凝土，x 约与 t 的0.15~0.20 次方成正比，并与大气区、 浪溅区、水下区等不同环境 条件有关。100年 与50年的差别不到15％
配筋混凝土
中国
美国
英国
最低强度
C15
等级
露天环境下 保护层厚度 抗碳化锈蚀
板2cm 梁3cm （对主筋）
C25
C30（C25）
3.8cm （d<16） 5.1cm （d>16） （对外侧钢筋）
C35, 3.5cm
C40,4cm(干湿交替)
（对外侧钢筋）
抗冻融
仅水工规范 要求引气
要求引气
要求引气
大型工程
质量检验
保护层厚度，含气量，表层混凝土渗透性 （现场回弹、抗拔、抗渗）
施工质量对结构耐久性的头等重要性
➢ 钢筋位置的误差，5mm的施工误差，可使20mm保 护层厚度的墙、板钢筋开始锈蚀的年限缩短近一 半
➢ 养护不良影响更大 ➢ DuraCrete指 南 中 ， 7天 的 养 护 系 数 为 1天 的 2倍
对于不加矿物掺和料混凝土的普通混凝土， 100年需比50年增加30％
氯离子扩散系数的测定
推荐 快速氯离子电迁移测定方法－ＲＣＭ方法
＋ －
橡胶筒
（内径100,外径114～ 120，高150～170）
KOH溶液 阳极板
环箍 试件 阴极板
KOH+Cl- 溶液
20°
环箍 支撑顶头（高15～20)
支架 试验槽
➢由于水泥的早强成分和细度增加，施工进度 加快，混凝土耐久性的实际质量下降
➢环境条件恶化
➢规范还阻碍粉煤灰等掺合料和引气剂的使用, 为改善混凝土结构耐久性带来负面作用
国外对耐久性要求的不断改进—盐冻环境
加拿大安大略省公路桥面板耐久性要求
规范对耐久性的低标准要求
我国现行规范（80年代颁布）与国外比较
3000－ 4500
水的 pH 值
水或强透水土层中
≤6.5
5.5－
4.5Байду номын сангаас5.5
4－4.5
弱透水土层中
≤5.5 6.5
4.0.－4.5
3.5－4.0
4.5－
5.5
水中 CO2 mg/l 水或强透水土层中 弱透水土层中
15－30 30－60
30－60 60-100
60－100 >100
氯离子浓度 水中 mg/l , 干湿交替
（氯离子作用）和4倍（碳化作用）可使工作寿命 从50年分别降到约25年和12.5年
使用期内的维修和定期检测
➢ 使用年限与使用阶段维修紧密联系
➢ 环境严重作用下的结构物必须定期检测
➢ 设计文件中必须向业主与运营单位提出 使用过程中的定期检测和维修要求
防腐蚀附加措施
环氧涂层钢筋 混凝土表面防腐涂层、面层 钢筋阻锈剂 阴极保护
强度与耐久性的矛盾 粉煤灰 引气剂 低水胶比与抗裂性的矛盾
构造措施和裂缝宽度限制
1) 隔绝或减轻环境对混凝土的作用－－ 结构形状，防、排水，
2)混凝土裂缝控制 3)钢筋的混凝土保护层
混凝土表面裂缝宽度限制与保护层厚度 的矛盾
钢筋保护层
普通钢筋（主筋、箍筋和分布筋）的混凝土保护层厚 度
c cmin + Δ
瑞典唐路平（CTH法），北欧NT标准 ，
德国 ibac-test 方法，DuraCrete标准，
瑞士SIA标准
橡胶筒
（内径100,外径114～ 120，高150～170）
➢ 城市地铁主体结构混凝土C20 ➢ 跨海大桥浪溅区混凝土C30，保护层 3～4cm ➢ 高边坡预应力锚索、高强锚杆无双重保护 ➢ 特大桥梁的公路桥面板底部保护层2cm
耐久性极限状态
➢一般由适用性（正常使用极限状态） 或可修复性控制
➢少数可发生承载能力失效的极限状态
预应力高强钢筋（索）的应力腐蚀 隐蔽部位钢筋的锈断
别评分后相加 (按95％保证率考虑)
因子法
Factor Method
ISO15686-1 建筑物与设备使用年限规划
用于构件耐久性使用年限评估
te= tg·A·B·C·D·E·F·G
A——构件质量（水胶比、强度等级、含气量） B——设计水平（结构构造） C——施工质量 D——室内环境 E——室外环境 F——使用状态 G——维修保养水平
结构设计使用年限
设计人员用以作为结构耐久性 设计依据的目标使用年限
设计使用年限应由业主或用户与设计人共同确定， 并满足有关法规的最低要求
• 设计基准期－为确定可变荷载(使用荷载、风雪荷载) 及与时间有关的材料强度而选用的时间参数
• 使用年限－结构建造完成后，在预定的使用与维护和 修理条件下，能够满足原定性能要求的年限
碳化锈蚀
GB50010－2002规范中，要求100年设计寿命的 保护层厚度为50年的1.4倍（即 t ∝ √a ），这个 规定值得探讨
碳化的深度到一定数值后有可能停止
事实上，只有不会发生锈蚀的干燥环境，碳化速 度才与时间 t 的0.5次方成正比。潮湿环境（RH= 81%）下与 t的0.4次方成正比，长期湿润下（高 湿度又经常受雨淋）甚至与 t 的0.1次方成正比。
混凝土结构耐久性设计 与施工指南
中国土木工程学会标准 CCES 01－2004
混凝土结构及其构件的耐久性，应根据 不同设计使用年限及其相应的极限状态 和不同环境类别及其环境作用等级进行 设计
• 设计使用年限－ 有一定的保证率或安全储备 • 极限状态－与环境类别及结构特点有关 • 环境类别－分7类 • 环境作用等级－分6级，A－F
环境类别
3 近海或海洋环境
• 水下区
D
• 大气区 轻度盐雾区
D
离平均水位15m以上的海上大气区，
离涨潮岸线50m外至200m内的陆上室外环境
重度盐雾区
E
离平均水位上方15m以内的海上大气区，
离涨潮岸线50m内的陆上室外环境
• 水位变化区和浪溅区，非炎热地区
E
• 水位变化区和浪溅区，南方炎热地区
F
环境类别
2004年2月
结构设计的外加作用与极限状态
作用
作用因素
极限状态
载承能力 正常使用 可修复
安全性
适用性 可修复性
耐久 性 考虑
一般荷 重力、风
载作用 强制位移
•••
••
••
•
疲劳荷载
偶然灾 地震、爆
害作用 炸
•••
•
••
••
环境作 湿度、温
用
度及其变
•
•••
••• •••
一般冻融环境下，环境作用按降低一个等级选用保护层
厚度
氯盐引起锈蚀
氯盐引起的钢筋锈蚀最为严重
水下区混凝土缺氧，腐蚀速度极慢 危险的是干湿交替区
氯盐轻度腐蚀下，采用水胶比不高于0.4（或最多不超 过0.45）的矿物掺和料混凝土与适当的保护层厚度， 一般能解决问题
干湿交替、使用寿命又长的重要工程部位，可能需要防 腐蚀附加措施
提出不同使用年限的不同要求
指数（评分）法
Index Method
日本土木工程学会1990年提出
环境指数S ≤ 耐久性指数R
S＝S0 ＋ ∑Si
S0 ——正常环境指数（ 50年设计寿命 取100） Si——恶劣环境增量指数（冻融10－40，
盐蚀10－70）
R＝ R0 + ∑ Ri
R0 ——常数，取50 Ri —— i = 1―8 , 共8类，包括32个因素，分
4000－
1000
4000
10000
土中 SO42 总量 mg/kg，强透水土层
≤300 ≤
300－ 1500
1500－ 6000
6000－ 15000
弱透水土层
1500
1500－
5000－
15000－
5000
15000
50000
水中 Mg 2 mg/l
≤300
300－ 1000
1000－ 3000
不同环境类别下的耐久性设计
碳化引起锈蚀
➢对付碳化锈蚀不应成为一个问题
关键在于规范要提高标准，尤其干湿交替和炎热环 境下的要求
➢表面裂缝宽度的限制也不应成为问题
横向裂缝能使裂缝截面处的普通钢筋提前发生局部 锈蚀，但通常不会向周边和深部发展，只当保护层被 碳化后，才能在钢筋表面发展全面稳定的锈蚀
混凝土规范的裂缝宽度限制不适用于较厚的保护层 预应力筋的应力腐蚀则不同
化，侵蚀
••
••
••
物质
耐久性设计的极限状态
• 钢筋锈蚀
预应力钢筋－ 开始锈蚀 普通钢筋－混凝土表面锈痕，
顺筋开裂（0.1mm, ---,1mm） 保护层剥落
• 混凝土腐蚀
轻微，不影响混凝土对钢筋的保护
耐久性设计方法
➢ 传统方法 ➢ 指数(评分)法 ➢ 因子法 ➢ 基于材料劣化模型的计算方法
传统方法 Deem-to-satisfy Method
100－
500－
5000－
长期浸水
500
5000
10000
土中 mg/kg 潮湿
500－
5000－
20000－
5000
20000
40000
150－
750－
7500－
750
7500
15000
环境类别
➢选定一种最主要的环境类别进行设计 ➢多种环境作用影响 ➢荷载对环境作用影响
耐久性设计内容
按 环境类别，环境作用等级，设计年限
针对不同环境类别和环境作用等级， 对混凝土材料和结构构造规定不同要求。 （ 回避使用寿命要求）
➢混凝土原材料（水泥、掺合料、外加剂、－－） ➢混凝土配合比（最大水胶比、最低胶凝材料用量－－） ➢ 混凝土最低强度等级，抗冻等级，－－－ ➢ 结构构造（保护层最小厚度，－－－）
改进趋向―― 细化环境类别及其作用等级
4 除冰盐冻融环境
混凝土中度饱水 混凝土高度饱水
5 盐碱结晶环境
轻度盐碱结晶 重度盐类结晶
6 大气污染环境
汽车或机车废气 酸雨
E F
E F
C D （pH小于4时按E级）
环境类别
7 土中及地表、地下水中的化学腐蚀环境
作用等级
B
C
D
E
水中 SO42 mg/l
≤200
(海水环境除外) 200－
1000－
预应力筋的混凝土保护层厚度:
无密封护套的比普通钢筋大 10 mm
环境作用等级为C或C级以上（对无粘结预应力钢 筋为B或B级以上），应采用有防腐连续密封护套的预 应力钢筋。
施工要求与施工质量验收
必须将施工质量保证作为耐久性设计中特殊重要的内容
表层混凝土质量－－混凝土养护质量 保护层厚度的施工允许误差
混凝土材料选择
1) 选用低水化热、低C3A含量、偏低含碱量水泥 2) 选用坚固耐久的洁净骨料，重视粗骨料级配及
粒形 3) 矿物掺和料作为一般情况下的必需组份 4) 将适量引气作为常规手段 5) 采用偏低的用水量 6) 限制单方混凝土中胶凝材料最低和最高用量 7) 尽可能降低胶凝材料中的硅酸盐水泥用量
• 设计使用年限－具有足够安全储备或保证率
➢设计使用年限的安全储备或保证率可以用 寿命安全系数或失效概率表示
➢ 定值法设计―――寿命安全系数凭工程经验和必要分析综合 给定，考虑工程重要性，耐久性失效后果的严重性，修理的 可行性与修理费用，环境作用、耐久性抗力和计算方法本身 的不确定性与不确知性
➢ 概率分析方法―――寿命安全系数为均值使用年限与设计使 用年限的比值，与设定的保证率或失效概率有关 若假定使用年限按对数正态分布，变异系数为0.5。对于 适用性极限状态，如失效概率5％，K在2. 4左右
冻融环境
•必须引气 (B级可不引气，但需提高一级选择混凝土) •低水胶比的混凝土，不大于0.5，氯盐环境下不大于0.4
•新混凝土延迟受冻；加大构件厚度；避免混凝土受湿
混凝土抗冻性能指标－－用耐久性指数 DF表示
100年与50年使用年限，在抗冻要求上的差别不
明显
（ Fagerlund，黄士元， Hobbs ）
环境类别
1 一般环境 （无冻融，盐、酸等作用）
• 室内干燥环境
A
• 非干湿交替的室内潮湿环境或
露天环境，长期湿润环境
B
• 干湿交替环境
C
2 一般冻融环境 (无盐、酸等作用)
• 微冻地区，混凝土中度饱水
B
• 微冻地区，混凝土高度饱水
C
• 严寒和寒冷地区，混凝土中度饱水 C • 严寒和寒冷地区，混凝土高度饱水 D
基于材料劣化模型的计算方法
➢ RILEM-130 委员会报告 《混凝土结构耐久性设计》1996
➢ DuraCrete 《混凝土耐久性设计指南》2000
➢ ACI Life-365 Computer Program 2000
➢ 日本土木学会标准示方书 2002
我
我国混凝土结构耐久性设计现状
➢规范的耐久性设置水准基本上停留在解放初 或50年代国际水平
确定： 混凝土材料 结构构造和裂缝控制 施工要求 使用阶段检测和维修要求 防腐蚀附加措施
耐久性设计的极限状态
•钢筋锈蚀
预应力钢筋－ 开始锈蚀 普通钢筋 － 顺筋开裂（0.1mm）
•混凝土腐蚀
轻微，不影响混凝土对钢筋的保护
海洋环境下的重要工程，要求委 托二个或二个以上的专业机构，分 别进行使用寿命计算
氯盐环境下的裂缝宽度限制，不同标准差别较大
氯盐引起锈蚀
据DuraCrete的研究，氯离子侵入混凝土100 年或50年后，浓度达到临界值处的深度，即所 需保护层厚度 为：
对于低水胶比的大掺量矿物掺和料混凝土，x 约与 t 的0.15~0.20 次方成正比，并与大气区、 浪溅区、水下区等不同环境 条件有关。100年 与50年的差别不到15％
配筋混凝土
中国
美国
英国
最低强度
C15
等级
露天环境下 保护层厚度 抗碳化锈蚀
板2cm 梁3cm （对主筋）
C25
C30（C25）
3.8cm （d<16） 5.1cm （d>16） （对外侧钢筋）
C35, 3.5cm
C40,4cm(干湿交替)
（对外侧钢筋）
抗冻融
仅水工规范 要求引气
要求引气
要求引气
大型工程
质量检验
保护层厚度，含气量，表层混凝土渗透性 （现场回弹、抗拔、抗渗）
施工质量对结构耐久性的头等重要性
➢ 钢筋位置的误差，5mm的施工误差，可使20mm保 护层厚度的墙、板钢筋开始锈蚀的年限缩短近一 半
➢ 养护不良影响更大 ➢ DuraCrete指 南 中 ， 7天 的 养 护 系 数 为 1天 的 2倍
对于不加矿物掺和料混凝土的普通混凝土， 100年需比50年增加30％
氯离子扩散系数的测定
推荐 快速氯离子电迁移测定方法－ＲＣＭ方法
＋ －
橡胶筒
（内径100,外径114～ 120，高150～170）
KOH溶液 阳极板
环箍 试件 阴极板
KOH+Cl- 溶液
20°
环箍 支撑顶头（高15～20)
支架 试验槽
➢由于水泥的早强成分和细度增加，施工进度 加快，混凝土耐久性的实际质量下降
➢环境条件恶化
➢规范还阻碍粉煤灰等掺合料和引气剂的使用, 为改善混凝土结构耐久性带来负面作用
国外对耐久性要求的不断改进—盐冻环境
加拿大安大略省公路桥面板耐久性要求
规范对耐久性的低标准要求
我国现行规范（80年代颁布）与国外比较
3000－ 4500
水的 pH 值
水或强透水土层中
≤6.5
5.5－
4.5Байду номын сангаас5.5
4－4.5
弱透水土层中
≤5.5 6.5
4.0.－4.5
3.5－4.0
4.5－
5.5
水中 CO2 mg/l 水或强透水土层中 弱透水土层中
15－30 30－60
30－60 60-100
60－100 >100
氯离子浓度 水中 mg/l , 干湿交替
（氯离子作用）和4倍（碳化作用）可使工作寿命 从50年分别降到约25年和12.5年
使用期内的维修和定期检测
➢ 使用年限与使用阶段维修紧密联系
➢ 环境严重作用下的结构物必须定期检测
➢ 设计文件中必须向业主与运营单位提出 使用过程中的定期检测和维修要求
防腐蚀附加措施
环氧涂层钢筋 混凝土表面防腐涂层、面层 钢筋阻锈剂 阴极保护
强度与耐久性的矛盾 粉煤灰 引气剂 低水胶比与抗裂性的矛盾
构造措施和裂缝宽度限制
1) 隔绝或减轻环境对混凝土的作用－－ 结构形状，防、排水，
2)混凝土裂缝控制 3)钢筋的混凝土保护层
混凝土表面裂缝宽度限制与保护层厚度 的矛盾
钢筋保护层
普通钢筋（主筋、箍筋和分布筋）的混凝土保护层厚 度
c cmin + Δ
瑞典唐路平（CTH法），北欧NT标准 ，
德国 ibac-test 方法，DuraCrete标准，
瑞士SIA标准
橡胶筒
（内径100,外径114～ 120，高150～170）
➢ 城市地铁主体结构混凝土C20 ➢ 跨海大桥浪溅区混凝土C30，保护层 3～4cm ➢ 高边坡预应力锚索、高强锚杆无双重保护 ➢ 特大桥梁的公路桥面板底部保护层2cm
耐久性极限状态
➢一般由适用性（正常使用极限状态） 或可修复性控制
➢少数可发生承载能力失效的极限状态
预应力高强钢筋（索）的应力腐蚀 隐蔽部位钢筋的锈断
别评分后相加 (按95％保证率考虑)
因子法
Factor Method
ISO15686-1 建筑物与设备使用年限规划
用于构件耐久性使用年限评估
te= tg·A·B·C·D·E·F·G
A——构件质量（水胶比、强度等级、含气量） B——设计水平（结构构造） C——施工质量 D——室内环境 E——室外环境 F——使用状态 G——维修保养水平
结构设计使用年限
设计人员用以作为结构耐久性 设计依据的目标使用年限
设计使用年限应由业主或用户与设计人共同确定， 并满足有关法规的最低要求
• 设计基准期－为确定可变荷载(使用荷载、风雪荷载) 及与时间有关的材料强度而选用的时间参数
• 使用年限－结构建造完成后，在预定的使用与维护和 修理条件下，能够满足原定性能要求的年限
碳化锈蚀
GB50010－2002规范中，要求100年设计寿命的 保护层厚度为50年的1.4倍（即 t ∝ √a ），这个 规定值得探讨
碳化的深度到一定数值后有可能停止
事实上，只有不会发生锈蚀的干燥环境，碳化速 度才与时间 t 的0.5次方成正比。潮湿环境（RH= 81%）下与 t的0.4次方成正比，长期湿润下（高 湿度又经常受雨淋）甚至与 t 的0.1次方成正比。
混凝土结构耐久性设计 与施工指南
中国土木工程学会标准 CCES 01－2004
混凝土结构及其构件的耐久性，应根据 不同设计使用年限及其相应的极限状态 和不同环境类别及其环境作用等级进行 设计
• 设计使用年限－ 有一定的保证率或安全储备 • 极限状态－与环境类别及结构特点有关 • 环境类别－分7类 • 环境作用等级－分6级，A－F
环境类别
3 近海或海洋环境
• 水下区
D
• 大气区 轻度盐雾区
D
离平均水位15m以上的海上大气区，
离涨潮岸线50m外至200m内的陆上室外环境
重度盐雾区
E
离平均水位上方15m以内的海上大气区，
离涨潮岸线50m内的陆上室外环境
• 水位变化区和浪溅区，非炎热地区
E
• 水位变化区和浪溅区，南方炎热地区
F
环境类别