2.4　不同腐蝕環境作用等級下的不同工段混凝土基本配合比及其性能參數

2.4.1　腐蝕環境等級劃分和規范允許的最大水膠比

根據地質勘測報告和《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T 50476—2008），深圳地鐵11號線地下結構現澆鋼筋混凝土腐蝕環境等級劃分和允許的最大水膠比限制見表2.61。

表2.61中，紅樹灣站至后海區間和前海灣站至寶安站區間，雖然SO2-4濃度和Mg2+濃度均達到Ⅴ-D級，但長期浸沒于地表或地下水中。根據本書上述研究成果和國內外試驗研究及現場調查表明，當鋼筋混凝土構件大于30cm厚度時，不存在干濕交替結晶膨脹破壞。針對于紅樹灣站至后海區間和前海灣站至寶安站區間工段，只要嚴格控制鋼筋混凝土構件開裂滲漏，鋼筋混凝土構件所處腐蝕環境等級可視為Ⅴ-C級和Ⅳ-C級，混凝土最大水膠比限制為0.40。

以上各工段中，由于橋頭站至后亭站區間的工點屬于高架段，雖然按腐蝕環境等級Ⅲ-C和Ⅳ-C來說，其最大水膠比限制為0.40，但從結構強度來說，高架段的強度等級或須達到C50或C5655，根據結構設計強度，由前文可知，摻和料采用20%粉煤灰加40%礦渣的摻量和配伍，其水膠比應控制為0.35。而其他各工段結構設計強度為C35，由前文可知，摻和料采用20%粉煤灰加40%礦渣的摻量和配伍，其水膠比應控制為0.41。也就是說，高架工段混凝土的水膠比將以結構強度來控制，而其他工段的水膠比將以耐久性要求來控制。

2.4.2　氯鹽非常嚴重腐蝕環境下的推薦混凝土參考配合比

根據C35混凝土設計強度，水膠比應控制為0.41。而根據《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T 50476—2008），在氯鹽非常嚴重腐蝕環境下的混凝土，其最大水膠比限制為0.36。該規范也同時注明，處于Ⅳ-E非常嚴重環境作用等級下的混凝土，若其28d齡期混凝土氯離子擴散系數DRCM＜4×10-12m2/s，滿足鋼筋混凝土100年的設計耐久性要求，則所對應的最大水膠比可提高到0.38。而根據《鐵路混凝土》（TB/T 3275—2011），處于氯鹽L-3環境作用等級下的混凝土，最大水膠比限制為0.36；若要滿足鋼筋混凝土100年的設計耐久性要求，其56d齡期混凝土氯離子擴散系數DRCM＜3×10-12m2/s。前文的試驗研究結果表明，當引氣混凝土水膠比不大于0.40時，28d齡期氯離子擴散系數DRCM＜4×10-12m2/s，56d齡期氯離子擴散系數DRCM＜3×10-12m2/s，因此，表2.62中處于氯鹽非常嚴重腐蝕環境下的標段，其現澆混凝土最大水膠比限制可由0.36修改為0.38。滿足《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T 50476—2008）的要求。

處于氯鹽非常嚴重腐蝕環境下的推薦混凝土參考配合比及其性能見表2.63和表2.64。

根據試驗結果并考慮混凝土拌和現場工作的便利性，推薦混凝土配合比主要參數如下。

水膠比：不大于0.38。

礦渣粉摻量：30%～40%。

粉煤灰摻量：15%～25%。

含氣量：4%～5%。

坍落度：出機口（180±20）mm。

強度等級：C35。

標準養護28d氯離子擴散系數（RCM法）小于4.0×10-12m2/s。

標準養護28d混凝土抗硫酸鹽等級不小于KS120。

標準養護28d混凝土試件60d快速碳化深度小于20mm。

2.4.3　非常嚴重氯鹽加嚴重硫酸鹽腐蝕環境下推薦混凝土參考配合比

根據C35混凝土設計強度，水膠比應控制0.41，而根據《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T 50476—2008），在硫酸鹽嚴重腐蝕環境下的混凝土，其最大水膠比限制為0.36；同時規范注明，對含有較高濃度氯鹽的地下水和土，可不單獨考慮硫酸鹽的作用。根據《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB 10005—2010），當混凝土處于水中2000mg/濃度≤5000mg/L的Y3環境作用等級時，若要滿足鋼筋混凝土100年的耐久性要求，混凝土的最大水膠比為0.40，標準養護56d混凝土的抗硫酸鹽結晶破壞等級≥KS150。前文的混凝土試驗研究結果表明，水膠比0.38的配合比28d齡期混凝土的抗硫酸鹽結晶干濕循環次數大于150，即抗硫酸鹽等級大于KS150，滿足《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB 10005—2010）環境作用等級Y3的要求。因此，表2.65中處于非常嚴重氯鹽加嚴重硫酸鹽腐蝕環境下的標段的現澆混凝土最大水膠比限制可由0.36修改為0.38。滿足《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB 10005—2010）的要求。

處于非常嚴重氯鹽加嚴重硫酸鹽腐蝕環境下的推薦混凝土參考配合比及其性能見表2.66和表2.67。

根據試驗結果并考慮混凝土拌和現場工作的便利性，推薦混凝土配合比主要參數如下。

水膠比：不大于0.38。

礦渣粉摻量：30%～40%。

粉煤灰摻量：15%～25%。

含氣量：4%～5%。

坍落度：出機口（180±20）mm。

強度等級：C35。

標準養護28d氯離子擴散系數（RCM法）小于4.0×10-12m2/s。

標準養護28d混凝土抗硫酸鹽等級不小于KS150。

標準養護28d混凝土試件60d快速碳化深度小于20mm。

2.4.4　中等腐蝕環境下的推薦混凝土參考配合比

處于中等腐蝕環境下的工段的混凝土，根據《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T 50476—2008），在氯鹽或硫酸鹽中等腐蝕環境下的混凝土，其最大水膠比限制為0.40。而根據《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB 10005—2010），處于氯鹽L-2環境作用等級下的混凝土，最大水膠比限制為0.40；處于硫酸鹽Y-2環境等級下的混凝土最大水膠比限制為0.45；而根據C35的結構設計強度，水膠比應控制為0.41。因此，對處于中等腐蝕環境等級下的工段的混凝土，其最大水膠比仍限制為0.40，均滿足《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T 50476—2008）和《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB 10005—2010）的要求。

處于中等腐蝕環境下的工段及其推薦混凝土參考配合比和性能分別見表2.68～表2.70。

根據試驗結果并考慮混凝土拌和現場工作的便利性，推薦混凝土配合比主要參數如下。

水膠比：不大于0.40。

礦渣粉摻量：30%～40%。

粉煤灰摻量：15%～25%。

含氣量：4%～5%。

坍落度：出機口（180±20）mm。

強度等級：C35。

標準養護28d氯離子擴散系數（RCM法）小于5.0×10-12m2/s。

標準養護28d混凝土抗硫酸鹽等級不小于KS90。

標準養護28d混凝土試件60d快速碳化深度小于20mm。

2.4.5　侵蝕性碳酸腐蝕環境下的推薦混凝土參考配合比

松崗車輛段現澆鋼筋混凝土由于環境侵蝕性CO2濃度偏高，當工程結構為地下工程時，屬于嚴重侵蝕性碳酸腐蝕環境作用等級，可采用2.4.3節推薦的水膠比0.38且摻加15%～25%粉煤灰加30%～40%礦渣的引氣混凝土。對于處于干濕交替環境的出地面工程，屬于非常嚴重侵蝕性碳酸腐蝕環境作用等級，雖然有相關理論認為，在非流動水環境中，侵蝕性CO2對混凝土腐蝕程度不高，且高氯鹽含量有利于阻礙侵蝕性碳酸腐蝕。本項研究中侵蝕性碳酸腐蝕結果同樣表明，侵蝕性CO2對混凝土腐蝕程度不高。混凝土最大水膠比限制仍維持0.38。處于非常嚴重侵蝕性碳酸腐蝕環境作用等級的工段見表2.71。

處于非常嚴重侵蝕性碳酸腐蝕環境作用等級的推薦混凝土參考配合比及其性能見表2.72和表2.73。

根據試驗結果并考慮混凝土拌和現場工作的便利性，推薦混凝土配合比主要參數如下。

水膠比：不大于0.38。

礦渣粉摻量：30%～40%。

粉煤灰摻量：15%～25%。

含氣量：4%～5%。

坍落度：出機口（180±20）mm。

強度等級：C35。

標準養護28d氯離子擴散系數（RCM法）小于4.0×10-12m2/s。

標準養護28d混凝土抗硫酸鹽等級不小于KS120，標準養護56d混凝土抗硫酸鹽等級不小于KS150。

標準養護28d混凝土試件60d快速碳化深度小于20mm。

2.4.6　C50結構強度推薦混凝土參考配合比

由于橋頭站至后亭站區間的工點屬于高架段，雖然按腐蝕環境等級Ⅲ-C和Ⅳ-C來說，其最大水膠比限制為0.40，但從結構強度來說，高架段的強度等級或須達到C50，根據結構設計強度，由前文可知，摻和料采用20%粉煤灰加40%礦渣的摻量和配伍，其水膠比應控制為0.35。因此，高架工段的水膠比設定為0.35。高架工段和最大水膠比見表2.74。

C50結構強度推薦混凝土參考配合比及其性能分別見表2.75和表2.76。

根據試驗結果并考慮混凝土拌和現場工作的便利性，推薦混凝土配合比主要參數如下。

水膠比：不大于0.35。

礦渣粉摻量：30%～35%。

粉煤灰摻量：10%～15%。

含氣量：4%～5%。

坍落度：出機口（180±20）mm。

強度等級：C50。

標準養護28d氯離子擴散系數（RCM法）小于4.0×10-12m2/s。

標準養護28d混凝土抗硫酸鹽等級不小于KS120。

標準養護28d混凝土試件60d快速碳化深度小于20mm。

2.4.7　非常嚴重腐蝕環境下的推薦混凝土原材料成本分析

處于非常嚴重氯鹽加嚴重硫酸鹽腐蝕環境下標段的現澆混凝土，推薦的滿足鋼筋混凝土100年耐久性的混凝土配合比及原材料價格分析見表2.77。為比較本研究推薦混凝土原材料成本差異，以根據《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB 10005—2010）配制的強度等級為C50非引氣混凝土作為對比組。比較結果見表2.77。

由原材料成本分析可見，推薦的滿足鋼筋混凝土100年耐久性的引氣混凝土，雖然引氣劑成本增加約5元/m3，但由于每方混凝土材料總量降低3%，且混凝土中水泥用量減少，因此原材料成本降低約15元/m3。

2.4.8　Cl-腐蝕Ⅳ-E級和SO2-4、Mg2+腐蝕均達到Ⅴ-D級推薦混凝土配合比

表2.78中工點的巖土工程勘察結果顯示，Cl-腐蝕達到Ⅳ-E級，SO2-4腐蝕和Mg2+腐蝕均達到Ⅴ-D級，若結構長期浸沒于地表或地下水中，只要嚴格控制鋼筋混凝土構件開裂滲漏，鋼筋混凝土構件所處腐蝕環境等級可視為Ⅴ-C級和Ⅳ-C級，混凝土最大水膠比限制為0.40，礦渣粉摻量為35%～40%，粉煤灰摻量為15%～20%，混凝土含氣量為4%～5%。

對于處于干濕交替環境的出地面工程，屬于Ⅳ-E、Ⅴ-D的非常嚴重腐蝕環境作用等級，混凝土最大水膠比限制為0.38，礦渣粉摻量為30%～40%，粉煤灰摻量為15%～25%，混凝土含氣量為4%～5%。