中华人民共和国国家标准混凝土结构耐久性设计标准GB/T 50476-2019条文说明编制说明《混凝土结构耐久性设计标准》GB/T 50476-2019，经住房和城乡建设部2019年6月19日以第176号公告批准、发布。
本标准是在《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476-2008的基础上修订而成的，上一版的主编单位是清华大学，参编单位是中国建筑科学研究院、国家工程结构检测中心、北京市市政工程设计研究总院、同济大学、西安建筑科技大学、大连理工大学、中交四航工程研究院、中交天津港湾工程研究院、路桥集团桥梁技术有限公司、中国建筑工程总公司，主要起草人员是陈肇元、邸小坛、李克非、廉慧珍、徐有邻、包琦玮、王庆霖、黄士元、金伟良、干伟忠、赵筠、朱万旭、鲍卫刚、潘德强、孙伟、王铠、陈蔚凡、巴恒静、路新瀛、谢永江、郝挺宇、邓德华、冷发光、缪昌文、钱稼茹、王清湘、张鑫、邢锋、尤天直、赵铁军。
本次标准修订过程中，编制组进行了广泛的调查研究，总结了近年来我国在混凝土结构与材料耐久性方面的科研成果与工程经验，参考了同期国外先进技术标准以及同类研究成果，对关键技术方面进行了深入的研究和探讨，这些工作为标准修订积累了宝贵的资料。
同时，修订过程中广泛地征求意见也为标准修订提供了很大的帮助。
为方便广大设计、施工、科研和学校等单位有关人员使用本标准过程时能正确理解和执行条文规定，《混凝土结构耐久性设计标准》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需要注意的有关事项进行了说明。
但是条文说明不具备与标准正文相同的效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。
1 总则1．0．1 我国《建筑法》(2011年修订版)规定：“建筑物在合理使用寿命内，必须确保地基基础工程和主体结构的质量”(第60条)，“在建筑物的合理使用寿命内，因建筑工程质量不合格受到损害的，有权向责任者要求赔偿”(第80条)。
所谓工程的“合理”寿命，首先应满足工程本身的“功能”(安全性、适用性和耐久性等)需要，其次是要“经济”，最后要符合国家、社会和民众的根本利益(公共安全、环保和资源节约等)。
工程的业主和设计人应该关注工程的功能需要和经济性，而社会和公众的根本利益则由国家批准的法规和技术标准所规定的最低年限要求予以保证。
设计人在工程设计前应该首先听取业主和使用者对于工程合理使用寿命的要求，然后以合理使用寿命为目标，确定主体结构的合理使用年限。
建筑物的使用寿命是土建工程质量得以量化的集中表现。
建筑物的主体结构设计使用年限在量值上与建筑物的合理使用年限相同。
通过耐久性设计保证混凝土结构具有经济合理的使用寿命，体现节约资源和可持续发展的方针政策，是本标准的编制目标。
1．0．2 本条确定标准的适用范围。
本标准适用对象除房屋建筑和一般构筑物的混凝土结构外，还包括其他基础设施工程，如桥梁、涵洞、隧道、地铁、轻轨、管道等混凝土结构。
公路桥涵和铁路工程混凝土结构，可比照本标准的有关规定进行耐久性设计。
本标准不适用于轻骨料混凝土、纤维混凝土、蒸压混凝土等特种混凝土，这些混凝土材料在环境作用下的劣化速率与机理不同于普通混凝土。
低周反复荷载和持久荷载的作用也能引起材料性能劣化，但与材料的力学破坏更加相关，有别于环境作用下的耐久性问题，故不属于本标准考虑的范畴。
本标准不涉及工业生产的高温高湿环境、微生物腐蚀环境、电磁环境、高压环境、杂散电流以及特殊腐蚀环境下混凝土结构的耐久性设计。
特殊腐蚀环境下混凝土结构的耐久性设计可按照现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计标准》GB/T 50046等专用标准或在专门的耐久性研究的基础上进行，并需注意不同设计使用年限的结构应采取不同的防腐蚀要求。
1．0．3 混凝土结构耐久性设计的主要目标，是为了确保主体结构能够达到规定的设计使用年限，满足建筑物的合理使用寿命要求。
主体结构的设计使用年限虽然与建筑物的合理使用寿命源于相同的概念但数值并不相同。
合理使用寿命是一个确定的期望值，而设计使用年限则必须考虑环境作用、材料性能等因素的变异性对结构耐久性的影响，需要有足够的保证率，这样才能做到所设计的工程主体结构满足《建筑法》规定的“确保”要求(参见本标准附录A)。
设计人员需要结合工程重要性和环境条件等具体特点，必要时应采取高于本标准条文的要求。
环境作用下的耐久性问题十分复杂，存在较大的不确定和不确知性，目前尚缺乏足够的工程经验与数据积累，因此在使用本标准时，如有可靠的调查类比与试验依据，通过专门的论证，可以局部调整本标准的规定。
此外，各地方宜根据当地环境特点与工程实践经验，制订相应的地方标准，进一步细化和具体化本标准的相关规定。
1．0．4 本条明确了本标准与其他相关标准的关系。
我国现行标准中有关混凝土结构耐久性的规定，并不能完全满足结构设计使用年限的要求。
提高相应的耐久性设计标准是编制本标准的主要目的，混凝土结构的耐久性设计应按照本标准执行。
对于本标准未提及的与耐久性设计有关的其他内容，按照国家现有技术标准的有关规定执行。
2 术语和符号2．1 术语2．1．9 本术语引用了《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153-2008对设计使用年限的定义(术语2．1．5)。
该定义没有区分结构整体的设计使用年限和组成构件的设计使用年限，统一使用是否大修作为使用年限终结的判据。
本标准在相关章节从耐久性设计的角度区分了结构整体和组成构件的设计使用年限，以及在不同环境作用下、结构整体和组成构件设计使用年限的不同判据。
2．1．13 对于采用引气工艺的混凝土，气泡体积包括掺入引气剂后形成的气泡体积和混凝土拌合过程中带入的空气体积。
2．1．21 本标准中所指的矿物掺和料混凝土为：在硅酸盐水泥中单掺粉煤灰量不小于胶凝材料总重的30％、单掺磨细矿渣量不小于胶凝材料总重的50％；复合使用两种矿物掺和料时，粉煤灰掺量比与0．3的比值加上磨细矿渣掺量比与0．5的比值之和不小于1。
矿物掺和料混凝土的水胶比通常不高于0．45，在配制混凝土时需要延长搅拌时间，达到拌合物的均匀，在成型工艺完成前应避免和减少水分的蒸发，在成型后应加强养护。
2．1．22 术语中的钢筋包括纵向钢筋、箍筋和分布钢筋。
2．1．27 本标准所指的配筋混凝土结构中筋体，不包括不锈钢、耐候钢或聚酯材料等有机材料制成的筋体，也不包括纤维状筋体。
3 基本规定3．1 设计原则3．1．1 混凝土结构的耐久性设计可分为经验方法和定量方法。
经验方法将环境作用按其严重程度定性地划分成几个作用等级，在工程经验类比的基础上，对不同环境作用等级下的混凝土结构构件，直接规定混凝土材料的耐久性质量要求(通常用混凝土强度、水胶比、胶凝材料用量等指标表示)和钢筋保护层厚度等构造要求。
近年来，经验方法有很大的改进：首先是按照材料的劣化机理确定不同的环境类别，在每一类别下再按温、湿度及其变化等不同环境条件区分其环境作用等级，从而更为详细地描述环境作用；其次是对不同设计使用年限的结构构件，提出不同的耐久性要求。
在结构耐久性设计的定量方法中，环境作用需要定量界定，然后选用适当的劣化模型求出环境作用效应，得出耐久性极限状态下的环境作用效应与耐久性抗力的关系，可针对使用年限来计算材料与构造参数，也可针对确定的材料与构造参数来验算使用年限。
作为耐久性设计目标，结构设计使用年限应具有规定的安全度，所以在环境作用效应与耐久性抗力关系式中应引入相应的安全系数，当用非确定性方法设计时应满足所需的保证率。
对于混凝土结构耐久性极限状态与设计使用年限安全度的具体规定，可见本标准的附录A。
应该说明，耐久性设计的经验方法和定量方法并不对立，两者在同一设计过程中互为补充：经验方法确定总体布置、构造、耐久性控制过程以及材料类型，定量方法在此基础上对确定的耐久性极限状态、进行材料性质和构造参数的定量设计。
目前，环境作用下耐久性设计的定量计算方法尚未成熟到能在工程中普遍应用的程度。
在各种劣化机理的计算模型中，可供使用的还只局限于定量估算钢筋开始发生锈蚀的年限。
在国内外现行的混凝土结构设计规范中，所采用的耐久性设计仍然主要通过耐久性要求来实现。
本标准对传统的经验方法进行了改进。
除了细化环境的类别和作用等级外，在混凝土的耐久性质量要求中，本标准既规定了不同环境类别与作用等级下的混凝土最低强度等级、最大水胶比和混凝土原材料组成，又提出了混凝土抗冻耐久性指数、氯离子扩散系数等耐久性指标的量值规定；同时从耐久性要求出发，对结构构造方法、施工质量控制以及工程使用阶段的维修检测作出了比较具体的规定。
对于设计使用年限所需的安全度，已隐含在标准的上述规定当中。
3．1．2 本条提出混凝土结构耐久性设计的基本内容，强调耐久性的设计不限于确定材料的耐久性指标与钢筋的混凝土保护层厚度。
适当的防排水构造措施能够非常有效地减轻环境作用，因此也是耐久性设计的重要内容。
混凝土结构的耐久性还在很大程度上取决于混凝土施工中的成型工艺质量与钢筋保护层厚度的施工误差，国内现行的施工规范较少考虑耐久性的要求，因此必须提出基于耐久性的成型工艺过程控制与保护层厚度的质量验收要求。
在严重环境作用下，仅靠提高混凝土保护层的材料质量、增加保护层的厚度，往往还不能保证设计使用年限，这时就应采取一种或多种防腐蚀附加措施组成合理的多重防护策略；对于使用过程中难以检测和维修的关键部件如预应力钢绞线，应采取多重防护措施。
混凝土结构的设计使用年限是建立在预定的维修与使用条件下的。
因此，耐久性设计需要明确结构使用阶段的维护、检测要求，包括设置必要的检测通道，预留检测维修的空间和装置等；这些构造和设施必须在设计阶段确定，这些构造设施需要支撑长期检测和维护，因此自身的长期耐久性也需要进行设计，确保其使用年限不低于检测和维护的结构或构件。
从目前的工程实践来看，对于浪溅区的钢筋混凝土构件，必要的构造设施包括：在构件表面预留永久性检测与维护通道和栏杆，在构件内部除预应力钢筋(钢绞线)和预埋钢件外，钢筋之间通过点焊连接。
对于重要工程，需要预置耐久性监测和预警系统。
对于严重环境作用下的混凝土工程，为确保使用年限，除进行施工建造前的结构耐久性设计外，尚应根据竣工后实测的混凝土耐久性和保护层厚度进行结构耐久性的再设计，以便针对问题及时采取措施；在结构的使用年限内，尚需根据实测的材料劣化数据时结构的剩余使用年限作出判断，并针对问题继续进行再设计，必要时追加防腐措施或适时修复。
3．1．3 本条提出了设计阶段应对混凝土结构使用阶段进行维护制度设计的内容和原则。
传统的结构设计并不包括结构使用期的维护方法和策略。
近年来，全寿命和全过程的观念在土木工程领域逐渐为人们所接受：结构设计应全面考虑设计、施工以及使用期的维护管理，使结构不同阶段的性能在设计阶段就能够得到最大程度的考虑，最终使结构设计能够满足各个阶段的性能要求，并优化结构的全寿命成本。
混凝土结构的使用期占其全寿命周期(设计、施工、使用、拆除等阶段)的大部分，合理地规划使用期中结构与构件的维护制度，对于抵消环境作用引起的性能劣化、维持结构的性能水平很重要。
这部分内容被称为混凝土结构的维护设计，要求在设计阶段就根据结构设计方案以及具体采取的耐久性设计措施，合理规划使用期的维护技术和维护的频次。
对于环境作用轻微、使用年限较短的结构，在设计阶段将混凝土结构设计成使用期中免维护可能比较有利；对于环境作用严酷或使用年限较长的结构，在设计阶段将初次耐久性设计与使用期的维护技术与频次相结合会使结构全寿命成本更加合理。
同时，一些工业建筑的维护，一般需要结合工艺设备的检修、更新等要求综合考虑，因此这些结构和构件的维护制度除需考虑环境作用引起的性能劣化外，还需考虑具体的使用要求。
设计阶段进行的耐久性设计与维护设计并不矛盾，两者在不同的结构周期中保证结构的使用年限。
维护设计的必要性来自两个基本方面：①耐久性设计过程中的不确定性因素导致结构实际的使用年限保证率有不确定性，需要在使用期辅之以必要的维护手段，提高结构对这些不确定性因素的抵抗能力；②在严酷环境作用或使用年限较长的情况下，初次耐久性设计可能无法一次达到使用年限，或者对使用年限的设计保证率偏低，需要采取维护技术来达到预期的使用年限，这时维护设计实际上是耐久性设计向使用期的延伸。
本条的维护设计除涉及具体的维护技术和频次外，还包含与维护相关的检测与修复技术。
目前混凝土结构的维护设计尚属新生事物，但其对合理、有效保证混凝土结构实现其预定使用年限方面有重要作用。
3．2 环境类别和环境作用等级3．2．1 根据混凝土材料的劣化机理，本条将环境种类分为5类，分别用大写罗马字母Ⅰ-Ⅴ表示：一般环境(Ⅰ类)，指仅有正常的大气(二氧化碳、氧气等)和温、湿度(水分)作用，不存在冻融、氯化物和其他化学腐蚀物质的影响。
一般环境对混凝土结构的侵蚀主要是表层混凝土碳化、氧气和水分共同作用引起的钢筋锈蚀。
混凝土呈高度碱性，钢筋在高度碱性环境中会在表面生成一层致密的钝化膜，使钢筋具有良好的稳定性。
当空气中的二氧化碳扩散到混凝土内部，会通过化学反应降低混凝土的碱度(碳化)，使钢筋表面失去稳定性并在氧气与水分的作用下发生锈蚀。
所有混凝土结构都会受到大气和温湿度作用，所以在耐久性设计中都应予以考虑。
冻融环境(Ⅱ类)，会引起混凝土的冻融损伤。
当混凝土内部含水量较高时，冻融循环的作用会引起内部或表层的损伤。
如果水中含有盐分，损伤程度会加重。
因此冰冻地区与雨、水接触的露天混凝土构件应按冻融环境考虑。
另外，反复冻融造成混凝土保护层损伤还会缩短内部钢筋开始锈蚀的时间。
海洋、除冰盐等氯化物环境(Ⅲ和Ⅳ类)，氯离子可从混凝土表面迁移到混凝土内部，在钢筋表面积累到一定浓度(临界浓度)后会引发钢筋的锈蚀。
氯离子引起的钢筋锈蚀程度要比一般环境(Ⅰ类)下单纯由大气作用引起的锈蚀严重得多，是耐久性设计的重点问题之一。
化学腐蚀环境(Ⅴ类)，混凝土的劣化主要是土、水中的硫酸盐、酸等化学物质和大气中的硫化物、氮氧化物等对混凝土的化学作用，同时也有盐结晶等物理作用所引起的破坏。
本标准中所指的环境作用，是直接与混凝土表面接触的局部环境作用。
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，在耐久性设计中可分别予以考虑。
3．2．2 一般环境(Ⅰ类)的作用是所有结构构件都会遇到和需要考虑的。
当同时受到两类或两类以上的环境作用时，通常由作用程度较高的环境类别决定或控制混凝土构件的耐久性要求，但对冻融环境(Ⅱ类)或化学腐蚀环境(Ⅴ类)例外，例如在严重作用等级的冻融环境下可能必须采用引气混凝土，同时在混凝土原材料选择、结构构造、混凝土施工养护等方面也有特殊要求。
因此，当结构和构件同时受到多种类别的环境作用时，原则上均应考虑，需满足各自单独作用下的耐久性要求。
3．2．3 本条将环境作用按其对混凝土结构的影响程度定性地划分成6个等级，用大写英文字母A-F表示。
一般环境的作用等级从轻微到中度(Ⅰ-A、Ⅰ-B、Ⅰ-C)，其他环境的作用程度则为中度到极端严重。
由于腐蚀机理不同，不同环境类别相同作用等级(如Ⅰ-C、Ⅱ-C、Ⅲ-C)的耐久性要求相近、但不完全相同。
与各个环境作用等级相对应的具体环境条件，可分别参见本标准第4章到第7章中的规定。
把环境类别细化到环境作用等级完成了耐久性的设计从经验的方法到适度定量方法的过渡。
当实际的环境条件处于两个相邻作用等级的界限附近时，有可能出现难以判定的情况，需要设计人员根据当地环境条件和既有工程劣化状况的调查，并综合考虑工程重要性等因素后确定。
在确定环境对混凝土结构的作用等级时，还应充分考虑环境作用因素在结构使用期间可能发生的演变。
由于本标准中所指的环境作用是指直接与混凝土表面接触的局部环境作用，所以同一结构中的不同构件或同一构件中的不同部位所承受的环境作用等级可能不同。
例如，外墙板室外一侧会受到雨淋受潮或干湿交替，其作用等级可为Ⅰ-B或Ⅰ-C；室内一侧环境作用轻微，其作用等级为Ⅰ-A；此时内外两侧钢筋所需的保护层厚度可取不同。
在实际工程设计中还应考虑施工可行性，例如海洋环境中桥梁的同一墩柱可能分别处于水下区、水位变动区、浪溅区和大气区，局部环境作用最严重的应是干湿交替的浪溅区和水位变动区，尤其是浪溅区；这时整个构件中的钢筋保护层最小厚度和混凝土的最大水胶比与最低强度等级，就应该按照统一的作用等级来考虑；如果钢筋和混凝土没有防腐蚀附加措施，就要按浪溅区的环境作用等级Ⅲ-E或Ⅲ-F确定。
3．2．4 混凝土中的碱(Na2O和K2O)与砂、石骨料中的活性硅会发生化学反应，称为碱-硅反应(Aggregate-silica Reaction，简称ASR)；某些碳酸盐类岩石骨料也能与碱起反应，称为碱-碳酸盐反应(Aggregate-carbonate Reaction，简称ACR)。
这些碱骨料反应在骨料界面生成的膨胀性产物会引起混凝土开裂，在国内外都发生过此类工程损坏的事例。
环境作用下的化学腐蚀反应大多从构件表面开始，但碱-骨料反应却是在内部发生的。
碱-骨料反应是一个长期过程，其破坏作用需要若干年后才会显现，而且一旦在混凝土表面出现开裂，往往已严重到无法修复的程度。
发生碱-骨料反应的充分条件是：混凝土有较高的碱含量、骨料有较高的活性、水的同时存在。
当骨料有活性时，限制混凝土含碱量、在混凝土中加入适量的粉煤灰、矿渣或沸石岩等掺和料，能够抑制碱骨料反应；采用密实的低水胶比混凝土能有效地阻止水分进入混凝土内部，有利于阻止反应的发生。
混凝土含碱量的规定见附录B．2，具体的技术措施可参考现行国家标准《预防混凝土碱骨料反应技术规范》GB/T 50733。
混凝土钙矾石延迟生成(Delayed Ettringite Formation，简写作DEF)也是混凝土内部成分之间发生的化学反应。
混凝土中的钙矾石是硫酸盐、铝酸三钙与水反应后的产物，正常情况下在混凝土拌合后水泥的水化初期形成。
如果在水化温升条件下钙矾石的形成受到抑制，在混凝土硬化后如与水接触可能会再起反应，延迟生成钙矾石。
钙矾石在生成过程中体积会膨胀，导致混凝土开裂。
混凝土早期蒸养过度或内部温度较高会增加延迟生成钙矾石的可能性。
防止延迟生成钙矾石反应的主要途径是降低养护温度、限制水泥的硫酸盐和C3A含量以及避免混凝土在使用阶段与水分接触。
在混凝土中引气也能缓解其破坏作用。
流动的软水能将水泥浆体中的氢氧化钙溶出，使混凝土密实性下降并影响其他含钙水化物的稳定。
在长期溶蚀作用下，混凝土材料孔隙溶液的pH值会降低、水化硅酸钙的溶解会导致材料强度下降。
材料的溶蚀速率与材料孔隙结构与孔隙溶液成分、环境软水成分以及流动性有很大关系。
酸性地下水也有类似的作用。
增加混凝土密实性有助于减轻氢氧化钙的溶出。
3．2．5 冲刷、磨损会削弱混凝土构件截面，此时应采用强度等级较高的耐磨混凝土，通常还需要将可能磨损的厚度作为牺牲厚度考虑在构件截面或钢筋的混凝土保护层厚度内。
不同骨料抗冲磨性能大不相同。
研究表明，骨料的硬度和耐磨性对混凝土的抗冲磨能力起到重要作用，如花岗岩骨料好于石灰岩骨料。
在胶凝材料中掺入硅灰也能有效地提高混凝土的抗冲磨性能。
3．3 设计使用年限3．3．1 本条规定了混凝土结构设计使用年限的确定原则。
结构的设计使用年限和我国《建筑法》规定的合理使用寿命的关系见1．0．1和1．0．3条文说明。
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，具有一定保证率的年限。
设计使用年限应由设计人员与业主共同确定，首先要满足工程设计对象的功能要求和使用者的利益，并不低于有关法规的规定。
现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153规定了房屋建筑、公路桥涵、铁路桥涵以及港口工程等结构的设计使用年限；城市桥梁、隧道、城市给水排水设施可分别按照国家现行标准《公路工程技术标准》JTG B01、《城市轨道交通技术规范》GB 50490、《城镇给水排水技术规范》GB 50788的规定确定结构的设计使用年限。
3．3．2 本条文诠释了结构和构件的设计使用年限对于不同类型结构的内涵。
设计使用年限的定义见本标准术语2．1．9，这一定义