前言

FOREWORD

濱海地鐵地下工程多穿越填海區、河流和受工業污染的土壤環境，地下水中存在氯離子、侵蝕性二氧化碳和硫酸根離子等單一腐蝕介質或兩種及以上腐蝕介質組合，這些介質可以腐蝕鋼筋混凝土地下結構，降低其結構性能，使得地鐵結構百年設計使用年限受到挑戰。

我國現行《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T 50476—2008）規定的保持鋼筋混凝土結構耐久性的主要措施是：將環境作用按照對鋼筋混凝土結構的腐蝕能力水平分級，按照從低到高的級別采取提高混凝土強度等級、限制最大水膠比和加大混凝土結構保護層厚度等措施。

但采用這些措施也會帶來新問題。提高混凝土強度等級、限制最大水膠比都是材料耐久性措施，在滿足耐久性材料設計要求的同時，現場施工需要保證混凝土工作性和結構抗裂性。工作性須滿足，否則混凝土生產、運輸、澆筑振搗整個工藝發生變化；抗裂性不滿足要求則會使耐久性設計整體失敗，加大混凝土結構保護層厚度也無濟于事。

從地鐵地下結構耐久性研究角度看，還有需要特別關注的三項問題：一是對兩種或兩種以上腐蝕介質同時存在的環境作用尚無深入的研究成果和成功的工程經驗；二是對鋼筋混凝土結構承載和腐蝕介質共同作用下的結構劣化機理研究較少；三是對《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T 50476—2008）中“干濕交替環境”和“薄壁混凝土結構”定義尚不明確，影響耐久性分級判斷。

為解決上述問題，深圳市地鐵集團有限公司以地鐵11號線為工程背景，專題立項研究，聯合水利部、交通運輸部、國家能源局、南京水利科學研究院完成“濱海地鐵地下結構高耐久性關鍵技術研究與應用”專題研究，成果于2016年9月通過中國土木工程學會科技成果鑒定。由繆昌文院士和任輝啟院士等7位業內著名學者和專家組成的鑒定委員會認為該成果總體上達到了國際先進水平，其中拉應力與氯鹽侵蝕、硫酸鹽侵蝕、碳化等共同作用下混凝土腐蝕劣化的破壞形態及規律研究達到國際領先水平。

本書作者提出了以耐久性為核心，提高抗裂性、保障工作性的地鐵工程混凝土配合比設計理念，取得的研究成果主要如下：

（1）采用先進、合理的綜合評定方法，評價了混凝土的抗裂性和工作性，研究了性能優異的高抗裂、高耐久混凝土配合比，為地鐵工程地下結構滿足百年設計要求提供了技術保障。

（2）本書揭示了混凝土裂縫寬度和腐蝕環境等級對鋼筋混凝土腐蝕破壞的影響機理。在地鐵工程滲透壓力下，當混凝土貫穿裂縫寬度小于0.2mm時，發現低濃度氯鹽-硫酸鹽腐蝕環境下的高耐久性混凝土裂縫具有自愈合特性；高濃度氯鹽-硫酸鎂腐蝕環境下和高濃度氯鹽-硫酸鎂-碳酸腐蝕環境下的混凝土無自愈合特性。

（3）首次開展拉應力與氯鹽和硫酸鹽多種腐蝕介質共同作用下構件的腐蝕劣化進程研究，探明了構件在不同極限拉應力狀態下腐蝕速率的變化規律；率先開展了拉應力與氯鹽侵蝕和碳化腐蝕共同作用下混凝土構件的腐蝕劣化進程研究，構建了碳化、氯離子濃度、拉應力三因素相互影響的關系。

（4）本書研究發現混凝土內鋼筋存在雜散電流時將加劇處于氯鹽和硫酸鹽腐蝕環境中的混凝土凍融腐蝕破壞。長期雜散電流-氯鹽-硫酸鹽腐蝕將降低混凝土抗壓強度耐蝕系數。

深圳地鐵11號線結構工程共澆筑混凝土197.6萬m3，其中滿足各種腐蝕環境等級100年的高耐久性混凝土澆筑55.7萬m3。深圳地鐵11號線結構工程滿足各種腐蝕環境等級100年的高耐久性混凝土中采用粉煤灰和礦渣粉部分取代水泥，既確保鋼筋混凝土耐久性，又降低混凝土原材料成本，而且循環利用工業廢渣資源，降低CO2排放約10萬t，社會效益明顯；降低原材料成本2138.7萬元，經濟效益顯著。

研究團隊成員對本書均有貢獻。全書10章中，錢文勛參與第1章研究工作并編寫；歐陽幼玲、陳波、歐陽蓉參與第2章研究工作并編寫；李艷春、何旸參與第3章研究工作并編寫；錢文勛、李良生參與第4章研究工作并編寫；韋華參與第5章研究工作并編寫；歐陽幼玲參與第6章研究工作并編寫；韋華、周明亮參與第7章研究工作并編寫；陸俊、游日、張偉參與第8章研究工作并編寫；張燕遲、白銀參與第9章研究工作并編寫；茍明中、朱斌順、劉繼強參與第10章研究工作并編寫。

限于著者水平及時間有限，不足之處在所難免，熱忱期待讀者批評指正。

作者

2017年10月