6．2 环境作用等级 Ⅰ 海洋氯化物环境 6．2．1 对于海水中的配筋混凝土结构，氯盐引起钢筋锈蚀的环境可进一步分为水下区、潮汐区、浪溅区、大气区和土中区。长年浸没于海水中的混凝土，由于水中缺氧使锈蚀发展变得极其缓慢甚至停止，所以钢筋锈蚀危险性不大。潮汐区特别是浪溅区的情况则不同，混凝土处于干湿交替状态，混凝土表面的氯离子可通过吸附、扩散、渗透等多种途径进入混凝土内部，而且氧气和水交替供给，使内部的钢筋具备锈蚀发展的所有条件。浪溅区的供氧条件最为充分，锈蚀最严重。 我国《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ 275在大量调查研究的基础上，分别对浪溅区和潮汐区提出不同的要求。根据海港工程的大量调查表明，平均潮位以下的潮汐区，混凝土在落潮时露出水面时间短，且接触的大气的湿度很高，所含水分较难蒸发，所以混凝土内部饱水程度高、钢筋锈蚀没有浪溅区显著。但本标准考虑到潮汐区内进行修复的难度，将潮汐区与浪溅区按同一作用等级考虑。南方炎热地区温度高，氯离子扩散系数增大，钢筋锈蚀也会加剧，所以炎热气候应作为一种加剧钢筋锈蚀的因素考虑。 海洋和近海地区的大气中都含有氯离子。海洋大气区处于浪溅区的上方，海浪拍击产生大小为0．1μm～20μm的细小雾滴，较大的雾滴积聚于海面附近，而较小的雾滴可随风飘移到近海的陆上地区。海上桥梁的上部构件离浪溅区很近时，受到浓重的盐雾作用，在构件混凝土表层内积累的氯离子浓度可以很高，而且同时又处于干湿交替的环境中，因此处于很不利的状态。在浪溅区与其上方的大气区之间，构件表层混凝土的氯离子浓度没有明确的界限，设计时应该根据具体情况偏安全地选用。 虽然大气盐雾区的混凝土表面氯离子浓度可以积累到与浪溅区的相近，但浪溅区的混凝土表面氯离子浓度可认为从一开始就达到其最大值，而大气盐雾区则需许多年才能逐渐积累到最大值。靠近海岸的陆上大气也含盐分，其浓度与具体的地形、地物、风向、风速等多种因素有关。根据我国浙东、山东等沿海地区的调查，构件的腐蚀程度与离岸距离以及朝向有很大关系，靠近海岸且暴露于室外的构件应考虑盐雾的作用。烟台地区的调查发现，离海岸100m内的室外混凝土构件中的钢筋均发生严重锈蚀。 表6．2．1中对靠海构件环境作用等级的划分，尚有待积累更多调查数据后作进一步修正。设计人员宜在调查工程所在地区具体环境条件的基础上，采取适当的防腐蚀要求。 6．2．2 海水激流对混凝土表面有气蚀作用，海砂对构件表面有磨蚀作用，因此相应的环境作用等级宜适当提高。 6．2．3 海底隧道结构的构件维修困难，宜取用较高的环境作用等级。一面接触海水另一面接触空气的混凝土构件，其内部钢筋的锈蚀危险性与是否能够同时接触到海水与空气相关。如果在使用周期内仅能接触到空气或者海水则环境作用等级较低，否则应提高环境作用等级。隧道混凝土构件接触土体的外侧如无空气进入的可能，可按Ⅲ-D级的环境作用确定构件的混凝土保护层厚度；如在外侧设置排水通道有可能引入空气时，应按Ⅲ-E级考虑。隧道构件接触空气的内侧可能接触渗漏的海水，底板和侧墙底部应按Ⅲ-E级考虑，其他部位可根据具体情况确定，但不低于Ⅲ-D。 隧道混凝土一般有防水等级的要求，但并不表明海水在使用年限中不会渗入混凝土内部，只是渗入的程度不同而已，具体渗透深度与混凝土材料的水渗透系数以及外部海水压力有关。伴随着海水的渗入，内部钢筋的锈蚀危险性与内部氯离子浓度、材料孔隙中氧气分布以及钢筋位置有关。本条的作用等级划分是对这一复杂过程的简化描述。 6．2．4 近海和海洋环境的氯化物对混凝土结构的腐蚀作用与当地海水中的含盐量有关。本标准表6．2．1的环境作用等级是根据一般海水的氯离子浓度(约18g/L～20g/L)确定的。不同地区海水的含盐量可能有很大差别，沿海地区海水的含盐量受到江河淡水排放的影响并随季节而变化，海水的含盐量有时可能较低，可取年均值作为设计的依据。 河口地区虽然水中氯化物含量低于海水中的，但是对于大气区和浪溅区，混凝土表面的氯盐含量会不断积累，其长期含盐量可以明显高于周围水体中的含盐浓度。在确定氯化物环境的作用等级时，应充分考虑到这些因素。 Ⅱ 除冰盐等其他氯化物环境 6．2．5 对于同一构件，应注意不同侧面的局部环境作用等级的差异。混凝土桥面板的顶面会受到除冰盐溶液的直接作用，所以顶面钢筋一般应按Ⅳ-E的作用等级设计，保护层至少需60mm，除非在桥面板与路面铺装层之间有质量很高的防水层；而桥面板的底部钢筋通常可按一般环境中的室外环境条件设计，板的底部不受雨淋，无干湿交替，作用等级为Ⅰ-B，所需的保护层可能只有25mm。桥面板顶面的氯离子不可能迁移到底部钢筋，因为所需的时间非常长。但是桥面板的底部有可能受到从板的侧边流淌到底面的雨水或伸缩缝处渗漏水的作用，从而出现干湿交替、反复冻融和盐蚀。所以必须采取相应的排水构造措施，如在板的侧边设置滴水沿、排水沟等。桥面板上部的铺装层一般容易开裂渗漏，防水层的寿命也较短，通常在确定钢筋的保护层厚度时不考虑其有利影响。设计时可根据铺装层防水性能的实际情况，对桥面板顶部钢筋保护层厚度作适当调整。 水或土体中氯离子浓度的高低对与之接触并部分暴露于大气中构件锈蚀的影响，目前尚无确切试验数据，表6．2．5注1、2中划分的浓度范围可供参考。