混凝土结构耐久性与强度等级的关系

为了保证基础结构在设计使用寿命期限内能满足前述两种极限状态的要求，结构必须具备足够的耐久性，故对耐久性问题予以简要介绍。

无论是钢结构还是钢筋混凝土结构应按结构所处的环境条件和设计使用年限进行相适应的耐久性设计。由于海上测风塔基础结构所处的海洋环境条件决定了其在不同高度所处的海洋工程分区不同，一般应根据各区的特点来进行针对性的耐久性设计。

钢筋混凝土结构中混凝土强度等级对保证混凝土结构的耐久性十分重要，这不同于结构按承载能力极限状态要求的混凝土强度等级。基于耐久性要求的海洋环境下混凝土最低强度等级应满足表5-10的规定。

表5-10　基于耐久性要求的混凝土最低强度等级

注：有抗冲耐磨要求的部位，应专门研究确定，且混凝土强度等级不应低于C30。

钢筋混凝土结构的氯离子含量指水溶性氯离子占胶凝材料的质量百分比，当氯离子含量在钢筋周围达到某一临界值时，钢筋的钝化膜开始破裂，丧失对钢筋的保护作用，从而引起钢筋锈蚀。对处于海水环境中的钢筋混凝土，由于海水中的氯离子不断渗入到钢筋周围，因此对混凝土拌和物中氯离子含量要求的标准更高。海水中混凝土中最大氯离子含量，对于预应力混凝土不宜超过0.06%，对于钢筋混凝土不宜超过0.10%。有活性的骨料有可能与来自水泥或其他来源的碱（Na2O和K2O）发生反应，反应产生物使混凝土膨胀，引起混凝土开裂或破裂，因此规定混凝土中最大碱含量不宜超过3.0kg/m3，碱含量为可溶性碱在混凝土原材料中以Na2O当量计的含量。

混凝土的冻融破坏试验表明，饱和的混凝土才发生冻融破坏，不饱和的混凝土破坏程度要轻，冻融循环次数虽对冻融破坏有一定的影响，但只限于表面浅层，而最冷月的气温则影响到深层，其比冻融次数的影响更为严重，因此对混凝土的抗冻等级应进行规定。海水环境下水位变动区有抗冻要求的混凝土抗冻等级应符合表5-11的规定。浪溅区中下部1m范围内应按水位变动区选择抗冻等级。(www.xing528.com)

表5-11　混凝土抗冻等级的选用标准

混凝土的抗渗性对其耐久性也有影响，有抗渗要求的结构混凝土抗渗等级不应低于P4等级。混凝土的抗氯离子侵入性指标表示混凝土抗氯离子渗入的能力，其值越小，防止或延缓氯离子渗入引起混凝土结构发生钢筋锈蚀破坏的能力越强，因此海水环境中结构混凝土的抗氯离子渗透性指标宜符合表5-12的规定。当不能满足时，可采取混凝土表面涂层和防腐蚀面层、涂层钢筋、钢筋阻锈剂或阴极保护等措施。

表5-12　混凝土氯离子渗透性限值（C）

注：试验用的混凝土试件应在标准条件下养护28天，试验应在35天内完成，对掺加粉煤灰或磨细粒化高炉矿渣的混凝土，可按90天龄期结果判定。

对处于海水环境水位变动区、浪溅区和大气区的混凝土构件宜采用高性能混凝土，也可同时采用其他防腐蚀措施。高性能混凝土的特点是高耐久性、高尺寸稳定性和较高的强度，在条件允许的情况下应优先采用。

钢结构耐久性的保证之一是确保钢材的质量合格，钢结构的钢材应具有抗拉强度、屈服强度、伸长率和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构和非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。除此之外，钢结构的防腐蚀措施有效性和防火保护层的设计也是确保其耐久性的重要因素。钢结构的防腐蚀设计应与结构设计同时进行，防腐蚀措施、钢材表面的除锈等级和防腐蚀对钢结构的构造要求应根据钢材材质、环境条件、使用要求以及施工、维护管理条件等确定。钢结构构件的防火涂层应根据防火等级对不同构件所要求的耐火极限进行设计，防火涂料和涂层厚度及质量应满足相关规定[9]。