4.3 材料与保护层厚度 4.3.1 表4.3.1分别对板、墙等面型构件和梁、柱等条形构件规定混凝土的最低强度等级、最大水胶比和钢筋的保护层最小厚度。板、墙、壳等面形构件中的钢筋,主要受来自一侧混凝土表面的环境因素侵蚀,而矩形截面的梁、柱等条形构件中的角部钢筋,同时受到来自两个相邻侧面的环境因素作用,所以后者的保护层最小厚度要大于前者。对保护层最小厚度要求与所用的混凝土水胶比有关,在应用表4.3.1中不同使用年限和不同环境作用等级下的保护层厚度时,应注意到对混凝土水胶比和强度等级的不同要求。 表4.3.1中规定的混凝土最低强度等级、最大水胶比和保护层最小厚度与欧美的相关规范相近,这些数据比照了已建工程实际劣化现状的调查结果,并用材料劣化模型作了近似的计算校核,总体上略高于我国现行的混凝土结构设计规范的规定,尤其在干湿交替的环境条件下差别较大。美国ACI设计规范要求室外淋雨环境的梁柱外侧钢筋(箍筋或分布筋)保护层最小设计厚度为50mm(钢筋直径不大于16mm时38mm),英国BS8110设计标准(60年设计使用年限)为40mm(C40)或30mm(C45)。 4.3.3 浸没水中的地下结构环境作用等级为I-A,设计使用年限为100年时,混凝土强度最低等级为C35,比I-A室内干燥环境高一个等级;主要考虑构件的维护难度以及水文在100年期间演变的不确定性。该规定与《地铁设计规范》GB 50157-2013的规定一致。 4.3.4 本条给出了大截面墩柱在符合耐久性要求的前提下,截面混凝土强度与钢筋保护层厚度的调整方法。一般环境下对混凝土提出最低强度等级的要求,是为了保护钢筋的需要,针对的是构件钢筋的保护层混凝土。但对大截面墩柱来说,如果只是为了提高保护层混凝土的耐久性而全截面采用较高强度的混凝土,往往不如加大保护层厚度的办法更为经济合理。相反,加大保护层厚度会明显增加梁、板等受弯构件的自重,宜提高混凝土的强度等级以减少保护层厚度。 在工程实践中,提倡在不提高混凝土总体强度的同时,通过技术措施提高表层混凝土的质量,从而达到提高结构耐久性的目的,如采用透水模板布技术等。