混凝土结构耐久性环境区划应用方法

利用本书建立的混凝土结构耐久性环境区划方法体系对工程结构进行耐久性设计的流程如图8-5所示。设计流程包括资料调查与收集、环境类别空间的分析与确定、不同环境类别空间下构件环境区划等级确定与分区耐久性设计、结构构件耐久性设计结果整合和结构设计规定校核五大部分。

结合图8-5，对于一般大气环境、海洋氯化物环境和冻融循环环境，应用本书中建立的混凝土结构耐久性环境区划方法体系（环境区划体系和分区设计体系）对实际工程进行耐久性设计的具体实施方法如下。

（1）调查服役环境空间的环境、气象和水文等数据资料，分析确定服役环境空间包含的环境类别空间。

（2）收集工程的结构设计与配合比资料，包括胶凝材料类型、混凝土抗压强度、水胶比、外加剂、结构设计的保护层厚度等数据。

（3）对于不同的环境类别空间分别确定结构构件的环境区划等级，并结合设计资料对构件进行分类和编号。方法如下。

①当环境类别空间为一般大气环境时，首先由对应的环境作用效应区划图（图8-1）确定基准环境下结构所处的环境区划等级，再根据结构构件所处的局部环境按照给出的环境区划等级调整方法（表8-2）确定各个构件的区划等级，按表8-17进行。若构件同时处于一种以上的局部环境，按照区划等级较高者确定构件的最终环境区划等级。将设计使用年限、抗压强度和调整后环境区划等级相同的构件分为一类，进行编号，列于表8-17。

②当环境类别空间为海洋氯化物环境时：1）对于海洋竖向环境，首先根据海域的潮汐资料计算海水浸润时间比kJR随高程的变化规律（方法见文献［8-1］）。根据每个构件所处的高程判断其覆盖的kJR取值范围确定构件的环境区划等级（图6-18、表8-7或图8-3），若同时覆盖多个区划等级，按照级别较高者确定构件的环境区划等级。2）对于近海大气环境，由结构地理位置根据离海岸距离d确定结构所处的环境区划等级（图6-19或表8-8）。操作时按表8-18进行。确定构件的环境区划等级后，将具有相同设计使用年限、水胶比和环境区划等级的构件分为一类，采用相同的编号进行编号。

图8-5　混凝土结构耐久性设计区划方法应用流程

表8-17　一般大气环境下构件环境区划等级

表8-18　海洋氯化物环境下构件环境区划等级

③当环境类别空间为冻融循环环境时，首先由对应的环境作用效应区划图（图7-10或图8-4）确定基准环境下结构所处的环境区划等级，再根据结构构件所处的局部环境确定混凝土饱含水时间比例系数k，按照k的大小对构件的环境区划等级进行调整（表7-3或表8-15），按表8-19进行。构件的区划等级确定后，将具有相同设计使用年限和环境区划等级的构件归为一类，采用相同的编号进行编号。

表8-19　冻融循环环境下构件环境区划等级

（4）按照环境类别空间，对不同编号的各类别构件进行耐久性设计。方法如下。(www.xing528.com)

①对于一般大气环境，将同一编号的构件的环境区划等级、设计使用年限和混凝土抗压强度数据整理于表8-20，并按照8.1.3中的设计流程确定50年基准年限的保护层设计厚度X50、时间修正系数ζt和材料修正系数ζi，按照表8-20整理数据得到耐久性设计结果XC。

表8-20　一般大气环境下构件耐久性设计

②对于海洋氯化物环境，将同一编号的构件的环境区划等级、设计使用年限tD、水胶比w/b、环境温度T和海水氯离子浓度CCl数据整理于表8-21，并按照8.2.3中的设计流程确定50年基准年限的保护层设计厚度X50、时间修正系数ζt、材料修正系数ζi、温度修正系数ζT和氯离子含量修正系数ζCl，按照表8-21整理数据得到耐久性设计结果XCl。

③对于冻融循环环境，将同一编号的构件的环境区划等级、设计使用年限tD数据整理于表8-22，并按照8.3.3中的设计流程确定各构件对应的年等效室内冻融循环次数neq，按照表8-22整理数据得到构件所需的抗冻等级F。

表8-21　海洋氯化物环境下构件耐久性设计

表8-22　冻融循环环境下构件耐久性设计

（5）对不同环境类别空间中构件的耐久性设计要求进行整理汇总，将各编号对应的设计结果按照表8-23与各构件进行对应，得到各构件耐久性设计结果。

表8-23　构件的耐久性设计指标取值

（6）根据耐久性设计结果，对构件结构设计的相应指标进行校核，构件的设计应同时满足结构设计与耐久性设计两方面的设计要求。

以上给出了利用本书建立的混凝土结构耐久性设计区划方法体系对实际工程进行耐久性设计的一般性流程。但在实际工程中，可以根据工程的具体情况做适当的调整和简化。例如，当某一环境类别空间环境作用效应对结构耐久性的影响明显高于其他环境类别空间时，可以略去针对环境作用效应较弱的环境类别空间中的结构耐久性设计。另外，对一般大气环境、海洋氯化物环境和冻融循环环境三种环境类别空间，设计时可以做如下考虑。

①若海洋氯化物环境和一般大气环境同时存在，可以忽略一般大气环境类别空间下的结构耐久性设计。

②当环境空间中存在冻融循环环境类别空间时，结构设计除需满足其他环境类别空间下的耐久性要求外，应进行工程结构的抗冻耐久性设计或校核。