SL 654-2014 水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范.pdfVIP免费

ICS       27.140

P55

中华人民共和国水利行业标准

SL654—2014

水利水电工程合理使用年限 及耐久性设计规范

Code for rational service life sd durability design of water resources and iydropower projects

2014-01-26发布             2 0 1 4 - 0 4 - 2 6 实 施

中华人民共和国水利部 发布

中华人民共和国水利部

关于批准发布水利行业标准的公告

(水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范)

2014年第9号

中华人民共和国水利部批准《水利水电工程合理使用年限及 耐久性设计规范》(SL.654—2014)为水利行业标准，现予以公布。

水利部

2014年1月26日

前    言

根据水利部水利行业标准制修订计划，按照《水利技术标准 编写规定》(SLI—2002)    的要求，编制本标准。

本标准共4章和1个附录，主要技术内容有：水利水电工程 及其水工建筑物的合理使用年限，水工建筑物附久性设计要求。

本标准为全文推荐。

本标准批准部门：中华人民共和国水利部

本标准主持机构：水利部水利水电规划设计总院

本标准解释单位：水利部水利水电规划设计总院

本标准主编单位：水利部水利水壁爆划设计总院 上海勘测说行买究院

本标准出版、发行单位：中逐水利水电出版社

本标准主要起草人：彭车萌 陆忠民 柏宝忠 李现杜

第以仁 孙卫岳 毛影秋 雷兴顺 张政伟 刘计山 肖贡元 钟源清

汤洪洁 管 蕾

本标准审查会议负责人：高安泽

本标准体例格式审查人：陈立税

目       次

1     总 则   1

2     术语   2

3      工 程 合 理 使 用 年 限   4

4      附 久 性 设 计 要 求   6

4.1      一般规定   6

4.2     构造要求  9

4.3     材料要求    11

4.4     不同浸渔环境差件下设计要  14

附 录A    原 材 料 的 选 用   19

A.1      水泥 19

A.2     矿物疹合料    19

A.3     细骨料    20

A.4     粗骨料   20

A.5     外加剂  21

A . 6 水   21

A.7      当地材料  22

标 准 用 词 说 明  23

条 文 说 明   25

1  总      则

1.0.1 为了适应水利水电工程设计的需要，明确水利水电工程 及其水工建筑物的合理使用年限，现范耐久性设计。制定本 标准。

1.0.2 本标准适用于新建的水利水电工程的合理使用年限确定 和耐久性设计。对于特别重要的工程或有特殊要求的工程，其合 理使用年限和耐久性要求应进行专门论证，经主管部门批准确 定。对已建水利水电工程进行改建、扩建，可参照本标准执行。

1.0.3 水利水电工程各设计阶段的设计文件中应注明工程及其 水工建筑物的合理使用年限。

1.0.4  水利水电工程施工，运行管距验满足工程耐久性设计 要求。

1.0.5  当水利水电工程及其本工建筑物达到合理使用年限后， 如雷继续使用，应进行全面安全鉴定，必要时应采取补强加固措  施，重新确定继续使用湿。

1.0.6 本标准规定的久性设计要求是工程达到合理使用年限 的基本要求，设计中可根据工程的具体特点、当地的环境条件与 实践经验以及具体的施工条件等适当提高。

1.0.7 本标准的引用标准主要有以下标准：

《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288)

《水工建筑物抗冰冻设计规范》(GB/T  50662)

《水利水电工程等级划分及洪水标准》(S1,252)

《调水工程设计导则》(SL420)

1.0.8 水利水电工程及其水工建筑物的合理使用年限和耐久性 设计除应符合本标准规定外，尚应符合国家现行有关标准的 规定。

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2  术    语

2.0.1     水利水电工程及其水工建筑物合理使用年限  rational  servicelifeof water resourees and hydropower projects,and their hydraulie structures

水利水电工程及其水工建筑物建成投人运行后，在正常运行

使用和规定的维修条件下，能按设计功能安全使用的最低要求 年限。

2.0.2  建筑物耐久性  structure durability

在设计确定的环境作用和规定的维修、使用条件下，建筑物 在合理使用年限内保持其适用性和安全性能力。

2.0.3 混凝土结构和构件 concrete zputure and eomponent 以湿凝土为主制或的结构，包有混凝土、钢筋湖凝土、预

应力温疑土、抗冲磨温凝土。好度监凝土等结构。钢筋温疑土， 预应力混凝土结构统称为配临温凝土结构。

组成混凝土结构的 为混凝土构件。

2.0.4 维修 mainte ance

为维持结构或其构件在使用年阻内所雪功能而采取的各种技 术和管理活动，包括维护和修复。

2.0.5 修复 restoration

通过修补、更换或加国，使受到损物的结构或其构件恢复到

满足正常使用所进行的活动。按修复的规模、费用及其对结构正 常使用的影响。可分为大修和小修。需在一定期限内停止结构的 正常使用，或需大面积置换结构构件中的受担材料或更换结构的 主要构件的修复活动为大修。

2.0.6 混凝土水溶性氯离子含量  water-soluble chlorine ion

content              in              cunrete

由拌和水、水泥、骨料、掺合料及外加剂等各种材料带进混

2

凝土的水溶氯离子总含量。

2.6.7  氯离子在温凝土中的扩散系数  chlorise ion diffusion coefficiemt  in  concrete

描述混凝土孔隙水中氯离子从高浓度区向低浓度区扩散过程 的参数。

2.0.8  碱含量  alkali cuntent

混凝土碱含量是指混凝土中等当量氧化纳的含量，以 kg/m³  计。混凝土原材料的碱含量是指原材料中等当量氧化钠的含量， 以质量百分率计。等当量氧化的含量是指氧化的与0.658倍的氧  化钾之和。

2.0.9  水腔比  waber to binder ratio

混凝土拌和物中用水量与胶凝材料总量的质量比。

2.6.10  胶凝材料  cementitious materiai,or binder

混凝土原材料中水泥与粉煤灰、玻蔗、磨细矿清等活性矿物 掺合料的混合料总称。

2.0.11  大掺量矿物掺合料混     euocrete with high-volume

supplementary      cementitiou      paterials

胶凝材料中含有较大比例的粉煤灰、硅灰、磨细矿渣等矿物 捧合料和混合料，需密采取较骶水胶比的混凝土。

2.8.12  钢筋的温凝土保护层 concrete cover to reimforcement

从温凝土表画到钢筋(包括飘向钢筋、箍筋和分布钢筋)公 称直径外边缘之间的最小距离；对后张法原应力筋。为套管或孔 道外边缘到混凝土表面的距离。

2.0.13  防腐蚀附加措施  additisnal protective measures

在改善温凝土密实性、增加保护层厚度和利用防排水措施等 常规手段的基础上。为进一步提高混凝土结构耐久性所采取的补 充措施。包括混凝土表面徐层、防腐蚀面层、环氧涂层钢筋、钢  筋阻锈剂和电化学防腐保护等。

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3  工程合理使用年限

3.0.1 水利水电工程等别和建筑物级别划分应根据工程的规模， 效益及其重要性分别按SL252 、GB 50288 和SL430 等相关标准  的规定执行。

3.0.2 水利水电工程合理使用年限，应根据工程类别和等别按 表3.0.2确定。对综合利用的水利水电工程。当按各综合利用项 日确定的合理使用年限不同时，其合理使用年限应按其中最高的 年阻确定。

表3.0.2水利水电工程合理使用年限         单位：年

3.0.3 水利水电工程各类永久性水工建筑物的合理使用年限， 应根据其所在工程的建筑物类别和级别按表3.0.3的现定确定， 且不应超过工程的合理使用年限。当水久性水工建筑物级别提高  或降颤时，其合理使用年限应不变。

3.0.4  当泄洪，调(输)水，发电、过坝等建筑物与塞水建筑 物共同挡水时，其挡水部分建筑物的合理使用年限应按同级别

水建筑物的规定执行。

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表3.0.3 本利水电工程备类久性本工建筑物的合理使用年限

单位：年

3.0.51级、2级水久性水工砖筑物中闸门的合理使用年限应为 50年，其他级别的永久性水工建筑物中闸门的合理使用年限应  为 3 0 年。

3.0.6  水工建筑物中务结构或构件的合理使用年限可不同 · 次 要结构和构作或需要大修，更换的构件的合理使用年限可比主体  结构的合理使用年限短。缺乏维修条件的结构或构件的使用年限  应与工程的主体结构的合理使用年限相同。

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4  耐久性设计要求

4.1  一 般 规 定

4.1.1 水利水电工程及其水工建筑物耐久性设计应包括下列 内容：

1  明确工程及其水工建筑物的合理使用年限。

2  确定建筑物所处的环境条件。

3  提出有利于减轻环境影响的结构构造措施及材料的耐久 性要求。

4  明确钢筋的混凝土保护层厚度，混凝土裂缝控制等要求。

5  提出结构的防冰冻、防腐蚀等措帆， 6  提出解决水库泥沙淤积的指施。

7  提出耐久性所雷的施工技有婴求和施工质量验收要求， 8  提出正常使用运行原购相管理过程中需要进行正常维修，

检测的要求。

4.1.2 水工建筑物的酵么处设计应根据其合理使用年限和所处 的环境条件进行。对间一建筑物中的不同部位，如所处的局部环 境条件不同。可分别进行耐久性设计。

4.1.3 水工建筑物耐久性设计应有利于减轻环境对其侵蚀酸坏， 减轻高速水液、风沙对建筑物表面的冲刷、气蚀、磨损作用以及  振动、疲劳等因素对结构的影响。

4.1.4 水工建筑物设计应控制泥沙淤积引起的对工程功能、安 全。效益和环境的影响，根据其合理使用年限。河道来沙情况采 取预留必要的沉沙容积、设置必要的摔(冲)沙设施等措施，并 制定相应的调度运行方式。

4.1.5 工程地质勘察的内容和深度应满足建筑物耐久性设计所 雷的地质基本资料要求。

4.1.6 建筑物基础处理措施，基础结构应根据合理使用年限，

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环境条件进行附久性设计，满足主体结构合理使用年限要求，

4.1.7 混凝土结构的耐久性设计应考虑混凝土可能发生的碱一 骨料反应、钙矾石延迟反应和软水对混凝土的溶蚀，在设计中应 采取相应的措施。

4.1,8 水工金属结构的耐久性设计除应考虑环境侵蚀因素外， 还应考虑磨蚀、气蚀、振动、疲劳等因素对结构的影响。

4.1.9     水工建筑物所处的侵出环境条件可按表4.L.9 分为五个 类别。

表4.1.9本工建筑物所处的侵烛环境类别

4.1.10  化学侵蚀环境中，宜测定水中或土中 S08-、 水中 Mg²  和水中CO₂ 的含量及水的pH  值，根据其含量和水的酸性 按表4.1.10-1、表4.1.10-2所列数值范围确定化学侵蚀的 程度。

4.1.11     有抗冻要求的水工建筑物，应按GB/T 50662 的规定进 行抗冰冻设计。

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表4.1.10-1本、土中硫酸盐和酸类物质环境侵蚀程度

表4.1.19-1平早，高寒地区赠酸盐琢堤侵蚀程度

4.1.12 当建筑物受到多种环境共同作用时，应分别满足每种环 境条伴作用下的耐久性要求。

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4.2 构 造 要 求

4.2.1 保证水利水电工程结构耐久性的必要构造要求应包括下 列楷缩；

1 应隔绝或减轻环境因素对温凝土、钢结构、水工金属结 构、土石结构等的作用。

2 应控制混凝土结构，土石结构的裂缝和结构构造缝。 问隙。

3  应为钢筋提供足够厚度的温凝土保护层。为钢结构、水 工金属结构提供足够厚度的防腐层和合适的防腐怏措施。

4.2.2 结构的形状、布置和构造应有利于避免水、水汽和有害 物质在结构表面的积聚。结构外形应力求简单，并有利于减轻荷 载作用或约束变形、外加变形下产生的应集中与约束应力。

4.2.3 施工缝、变形缝、诱导缝等些验置宜避开局部环境作用 不利的部位。有利于防止有害物质涉人。

4.2.4 温凝土结构在不同环随作下钢筋主筋，瀛筋和分布胳 的温凝土保护层厚度应璃星解场防锈、耐火以及与温凝土之问黏 结力传递的要求。且混源王深护层厚度设计值不应小于钢籍的公 称直径。同时也不应生于粗骨料最大粒径的1.25倍。

4.2.5 预应力混凝土和预应力错固结构构造应满足下列规定：

1 预应力混凝土和颁应力储围结构除应满足混凝土结构的 耐久性一般要求外。应根据结构所处环境条件对预应力体系采取 相应的多重防护措施。

2  当难以确保预应力体系的耐久性达到结构整体的合理使 用年限时，应采用可更换的预应力体慕。

3  预应力锚索(杆)体的型式应根据错固工程的合理使用 年限、单根错索(杆)的设计张拉力、锚索(杆)的布置及施工  条件经综合比较进行选择。施工条件允许时，应优先选择对穿式  预应力锚索(杆)。

4 预应力锚具与孔道管或护面之问宜有防腐连接套管。

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5  具有连续密封套管的后张预应力钢筋。其混凝土保护层厚 度可与普通钢筋相同且不应小于孔道直径的1/2:否则应比普通钢 筋增加10mm,  先张法构件中预应力钢筋在全预应力状态下的保护 层厚度可与普通钢筋相同，否则应比普通钢筋增加10mm,  直径大 于16mm的热轧预应力钢筋保护层厚度可与普通钢筋相同。

4.2.6  在荷载作用下，混凝土构件正截面的表面最大裂缝宽度 计算值不应超过表4.2.6规定的限值。

表4.2.6濯凝土构件表面最大职雄离度陂值和裂堵控制等圾

10

4.2.7 以土、石、砂等当地材料填筑、砌筑的堰、坝，应有可 靠的防渗、排水结构。曝、坝等填筑、砌筑标准应符合相美规范 规定。边坡在所处设计环境条件下应长期稳定，表面应设置有效 的护域和排水设施。

4.2.8  融压式土石坝、面板堆石坝、堤防等建筑物设计水位以 下的浸润线范围内。应提出抗渗材料和构造的附久性要求。

4.2.9 在合理使用年限内。水利水电工程各类水工建筑物的控 制渗漏的结构应保持稳定性和有效性。

4.2.10 采用土工合成材料时。应考虑环境作用对其耐久性的影  响。应根据水工建筑物的结构类型、级别、合理使用年限要求， 确定土工合成材料在建筑物中的使用部位和种类。

4.3 材 料 要 求

4.3.1 水利水电工程建院物材料应数 其所处的环境条伴和合 理使用年阻确定。在病足稳定、张家变形、渗流等要求外，还 应符合耐久性要求。原材料的些应符合附录A 的规定。

4.3.2 对于合理使用年限50年的水工结构，配筋澎凝土耐久 性的基本要求宜符合表4.三2的要求。

4.3.3 对于合理使阳限为100年的水工结构，混凝土耐久性 基本要求除应满足4.3.2的规定外。商应符合下列要求；

1 混凝土强度等级宜按表4.3.2的规定提高一级，并复核 抗冻等级要求。

2 混凝土中的氯离子含量不应大于0.05%.

3 未经论证。混凝土不应采用碱活性骨料。

4 在使用过程中，应定期堆护。

4.3.4 合理使用年限为20年、30年的水工结构混凝土强度等 级宜与合理使用年限为50年的水工结构一致。合理使用年限为 150年的水工结构混凝土强度等级应作专门论证。

4.3.5 冷加工钢筋不宜作为预应力筋使用。也不宜作为按塑性 设计构件的受力主筋。公称直径不大于6mm 的冷加工钢筋作为

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受力钢筋时，不应在合理使用年限超过50年的构件中使用。

同一构伴中的受力铜筋，宜使用同材质的钢筋。

表4.3.2配筋湿凝土耐久性基本要求

4.3.6 预应力混凝土结构材料应满足下列要求；

1  锚索材料可根据错固工程的性质、错固部位、工程规模。 选择高强度，低松驰的预应力钢绞线、钢丝、无黏结预应力筋、 精轧螺纹钢筋或普通预应力钢筋。当采用超高强预应力材料时， 错央具应与其相匹配。

2  对于后张预应力管道。应采用水泥基荤体填充。并根据施 工工艺合理控制浆体的流动度、泌水率、体积稳定性和强度等指标。

3  处于三类、四类、五类环境中的预应力混凝土构件，宜 采用密封和防腐性能良好的孔道管。

4.3.7  混凝土坝、碾压混凝土坝等大体积混凝土材料应满足下 12

列要求：

1  应采用合适的混凝土原材料，提高混凝土的密实性，改 善混凝土性能。应优先选用中热硅酸盐水泥或发热量较低的硅酸 盐水泥。

2  混凝土水胶比棍据混凝土分区或部位宜按表4.3.7确定。 酬压混凝土的水胶比应小于0.70。

表4.3.7大坝混凝土最大水险比

3  基础混凝土强度等级不应低于Ci5。过流表面混凝土强 度等级不应低于Ca0。碾压混凝土坝を层凝土强度等级不应低 于Cm15,   上游面防渗层混凝土强宽等级不应低于Cim20 且宣优 先采用二级配碾压混凝土。

4.3.8 对可能发生碱一骨判反应的混凝土，宜采用掺加活性掺  合料作为抑制措施。掺  的种类、掺量应通过抑制试验确定， 宜采用大掺量矿物抬合科。单掺磨细矿渣粉的掺量不宜少于  50%.单掺粉煤灰掺量不宜少于20%,并应降饭水泥和矿物掺  合料中的喊含量和粉煤灰中的游离氧化钙含量。

4.3.9 土石结构材料应具有抗风化，抗环境侵蚀的耐久性能。

4.3.10 水工金属结构材料应满足下列要求：

1 水工金属结构应根据受力状况，环境条件及工作部位， 工作性质、运行方式及可更换条件等不同情况选择金属材料及材  质，满足结构的合理使用年限和耐久性要求。

2  何门承重结构应根据闸门工作条件和工作计算温度选用 符合质量要求的钢材。

3  焊接结构母材应保证良好的焊接性能。

4  承受动载的焊接结构钢材应具有相应计算温度冲击试验 13

的合格保证。

4.4  不同侵蚀环境条件下设计要求

4.4.1 混凝土结构的耐久性设计中，碳化环境条件下，应控制 大气作用下混凝土碳化引起的钢筋锈蚀：冻融环境条件下，应控 制混凝土遭受长期冻融循环作用引起的损伤：氯化物环境(包括 海水、盐雾、除冰盐环境)条件下，应控制氯离子引起的钢筋锈 蚀：化学腐蚀环境条件下，应控制混凝土遭受化学腐蚀性物质长 期侵蚀引起的振伤。

4.4.2 当地材料填筑的堤、坝结构应具有防漆、排水，抗风化 和抗冲刷的长期性能。

4.4.3 水工金属结构应根据环境条件进行防腐蚀设计，提出防 腐蚀措施。

4.4.4 合理使用年限为50年的水工结牌钢筋的温凝土保护屋厚  度不应小于表4.4.4所列值，合辉谨唱年限为20年、30年时， 其保护层厚度应比表4.4.4所 随适当降低；合理使用年限为  100年时，其保护屋厚度应吃家4.4.4所列值适当增加；合理使  用年限为150年时。其深沙湿厚度应专门研究确定。

妻44.4翼凝土保护屈最小厚度      单位；mm

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4.4.5 合理使用年限为50年的水工建筑物结构和构件的混凝土 抗冻等级应服据气候分区、冻融循环次数。表面局部小气候条 件，水分跑和程度，结构构件重要性和检修条件等按表44.5选 定。在不利因素较多时。其抗冻等级可提高一级。当合理使用年 限大于或小于50年时，应根据水工结构的环境条件、混凝土强 度等级、混凝土保护层厚度等因素综合确定混凝土抗冻等级。

表4.4.5混凝土抗态等级

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表4.4.5〔续1

4.4.6 冻融环境中混凝土的材料和配合比应通过试验确定。在 试验过程中除应控制混凝土含气量和水胶比外，宜进行混凝土气 泡间距系数的测试。

4.4.7 在冻融环境中混凝土应采用引气混凝土。常态混凝土的 含气量宜控制在表4.4.7所列的范围内，碾压混凝土的含气量百

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分比可相应降低0.5~1.0。

表4.4.7引气混凝土的含气量

4.4.8 氯化物环境中配筋混凝土应采用够有矿物掺合料的混凝 土。处于四类、五类的氯化物环境下角筋混凝土，宜采用大掺 量矿物掺合料混凝土。

4.4.9 氯化物环境下重要的政令理使用年限大于50年的水工建 筑物混凝土结构，混凝土饮氰离子侵人性的指标宜符合表4,4.9 的电量指标或氧离子扩皱系数的规定。

表4,4.9混凝土抗缸离子侵入性榴标

4.4.10  化学腐蚀环境下的混凝土不宜单独使用硅酸盐水泥或普 通硅酸盐水泥作为胶凝材料，应结合当地环境和对既有建筑物的

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调查，优选混凝土原材料和配合比。

4.4.11 冻融、化学腐蚀环境中混凝土结构，应考虑暴露面上混 凝土的可能剥蚀对构件承载力的损害，宜适当增加构件厚度或混 凝土保护层厚度，或采取有效的防冻措施、防腐蚀附加措施。

4.4.12 处于四类，五类侵蚀环境下的配筋混凝土结构，宜提出 结构使用过程中定期检测的要求。

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附录A  原材料的选用

A.1     水    泥

A.L1  水泥宜选用质量稳定的水泥，不宜使用早强水泥。

A.1.2  冻融环境下的混凝土宜采用硅酸盐水泥、香通硅酸盐水 泥、中热硅酸盐水泥。对于有盐冻融环境下的混凝土，不应采用 掺石灰石粉的水泥。

A.1.3     氯化物环境下，不宜单独采用硅酸盐或普通硅酸盐水泥 作为胶凝材料配制混凝土，应掺加大棒量或较大掺量矿物抄合 料；也不宜单独采用抗硫酸盐硅酸盐水泥配制混凝土。宜采用低 氯离子含量的水泥和选用具有较高抗氯离子性能的水泥。

A.1.4 硫酸盐化学腐蚀环境下的混驱士选用抗硫酸盐硅酸盐 水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥，应驾用铝酸三钙(C,A)    含量低 的水泥并适当掺加矿物掺合料，严重腐蚀环境下，水泥中的 CA 含量应低于5%.

在年平均气温低于1  的中等或强硫酸盐环境中的胶凝材 料中若含有石灰石粉，应进行关于碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的试 验论证。

A.1.5  使用碱活性骨料配制混凝土时，宜采用低碱水泥，水泥 的碱含量不应大于0.60%。

A.2    矿 物 掺 合 料

A.2.1 矿物掺合料应选用品质、性能稳定的产品，其品种宜为 粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、天然火山灰质材料、磷流粉等活性 掺合料。参加其他类型的话性掺合料应进行试验论证。

A.2.2 排合料的品质应符合现行的国家和有关行业标准，粉媒 灰掺合料宜选用I 级或■级粉煤灰。用作矿物掺合料的粉煤灰应 选用治离氧化钙含量不大于10%的低钙灰。

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A.2.3 不同矿物掺合料的掺量应银据混凝土的施工环境条件。 拌和物性能、力学性能以及耐久性要求通过试验论证。硅灰掺量  宜不超过胶凝材料总量的10%,且宜与其他矿物掺合料复合  使用。

A.2.4 冻融环境下用于引气温凝土的粉焊灰推合料，其含碳量 不宜大于1.5%.

A.2.5  在氯化物环境和化学腐烛环境中。宜采用较大掺量的磨 组矿渣粉或多元复合矿物掺合料混凝土。

A.3  组  骨  料

A.3.1 细骨料(人工砂、天然砂)应质地坚睫、清洁，级配良 好。使用山砂、粗砂、特细砂应经过试验论证。不应使用未经淡 化处理的海砂。

A.3.2  混凝土用砂在开采、运输、族痧和使用过程中，应采取 防止遭受海水污染或混用未经淡化程海砂的措施。

A.3.3 有抗冻要求的混凝土所宝营料的含泥量不应大于3.0%, 不应含有泥块，坚固性不应责平8%。

A.3.4  细骨料中硫酸盐次幢化物含量(按S0₂   质量计)不应大 于胶凝材料的1.0%.

A.3.5  未经专门论证。不应使用碱活性细骨料。因条件限制不 得不使用有潜在碱活性的骨料时，应限制水泥中的碱含量，并应 掺用大掺量的矿物掺合料。

A.4  粗  骨  料

A.4.1 粗骨料(碎石、卵石)应级配合理、粒形良好、清洁。 质地均匀坚硬、线胀系数小、吸水率低。

A.4.2    对高强温凝土。宜选用较小的粗骨料粒径：配制强度等 级C50 及以上混凝土时。粗骨料最大公称粒径不宜大于25mm.  对少筋、无筋混凝土结构或大体积混凝土，可选用较大的粗骨料  粒径。

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A.4.3  相骨料的含泥量，当最大骨料粒径为20mm,40mm    时 不应大于1 .0%,当最大骨料粒径为80mm 、150(120)mm        时  不应大于0.5%,不应含有泥块。有抗冻要求的混凝土粗骨料坚 固性不应大于5% .

A.4.4  粗骨料中硫酸盐及硫化物含量(按S0₂   质量计)不应大 于胶凝材料的0 . 5% .

A.4.5  粗骨料的碱活性要求与细骨料一致，见A.3.5.

A.5       外   加   剂

A.5.1      外加剂应采用能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产 品。外加剂品种和混凝土中其他原材料的适应性应通过试验 确定。

A.5.2  根据工程的环境条件和耐久性要索，混凝土中应适量掺 加能提高混凝土抗惨性、密实性和抗聚性或抗冻性，抗冲磨性的 外加刻。

A.5.3      有抗冻要求的温凝土空渗用优质引气剂或引气减水剂， 选用的引气剂或引气型外加鸽验有良好的气泡问距系数和稳定  性；选用外加剂品种，允其是引气刻时，应进行原材料组合适应  性试验，并应考虑与泥凝土运输、振捣时间和方式，环境温度的  适应性。不应采用含有氯化物的防冻剂和其他外加剂。

A.5.4      宜采用无碱或低碱含量的外加剂。各类阻锈刻的长期有 效性应经检验。不应单独使用亚的酸盐类阻锈刻。

A.6       水

A.6.1      凡符合国家标准的生活饮用水均可用于拌和与养护混凝 土。未经处理的工业污水和生活污水不应用于拌和与养护混凝 土。地表水、地下水和其他类型水在使用前应进行检验。合格后 方可用干拌和与养护混凝土。

A.6.2      当混凝土处于氧化物环境时，采用地表水、地下水和其他 类型水拌和混凝土时，拌和用水中氯离子含量不应大于200mg/L,

21

A.7   当 地 材 料

A.7.1      用于筑堤，筑坝的土料，石料及砂砾料等材料应具有或 经加工处理后具有与其使用日的相适应的工程性质，并具有长期 稳定性。

A.7.2      用于筑堤的土料应满足下列要求：

1  均质土堤的土料宜选用黏粒含量为10%~325%、塑性指 数为7~20的黏性土。

2  填筑土料含水率与最优含水率的允许偏差为士3%.

3  铺盖、心睹、斜墙等防渗体宜选用防渗性能好的土。

4  堤后盖重宜选用砂性土。

A.7.3       碳压式土石坝中防渗土料应清足下列要求：

1  渗透系数：均质坝不应大于1×15⁻¹cm/s, 心墙和斜墙 不应大于1×10-³cm/s.

2  水溶盐含量(指易溶盐和中济盐。按质量计)不应大 于3%.

3  有机质含量(按质量话),均质坝不应大于5%,心晴和 斜墙不应大于2%.超适就媒定应进行论证。

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标准用词说明

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中华人民共和国水利行业标准

水利水电工程合理使用年限 及耐久性设计规范

SL654—2014

条  文  说  明

目      次

1    总 则   27

3    工程合理使用年限  32

4     耐久性设计要求  41

附 录A   原材料的选用   48

26

1  总      则

1.0.1 我国水利水电工程水工建筑物设计日前主要采用按强度 设计的模式。考虑荷载作用下结构承载力(强度)安全性与适用 性的需要，较少考虑结构长期使用过程中由于环境侵蚀作用引起 结构材料性能劣化，腐蚀对结构安全性与适用性的影响。

根据调查。我国许多水工建筑物耐久性不良。状况较差。在 冻融、氯化物、硫酸盐等侵蚀性环境中，则使用寿命更短。由于 工程耐久性不足，增加了建筑物使用过程中的维护修理与加固费 用，影响或限制了建筑物的正常使用功能并缩短使用年限，不仅 造成经济损失，而且浪费资源。

提高建筑物质量，延长工程使用号介、减少维修重建费用是 水利水电行业可持续发展的关键，这我国经济建设的需要。廷 长工程使用寿命意味着节约资稳物资金，保护环境，业主和社会 得到更多的服务。附久的工程适应了环境保护和生态文明的 需要。

随着经济的发展，为满足水利水电工程设计的需要，按照国 家有关法律法规的规定，要求明确水利水电工程的合理使用年 限。同时需规范、明确工程达到合理使用年限需要采取的耐久性 措施。

1998年颁布实施的《中华人民共和国建筑法》第六十条规 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”;第八十条规定。“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”。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”。最后要体现 国家、社会和民众的根本利益如公共安全、环保生态和资源节约 等需要。

27

对于一项工程。重主和设计人员应该关注工程的功能需要和

经济性。面社会和公众的根本利益则由国家法规和技术标准所规 定的最低使用年限要求予以保证。在许多情况下，建筑物的合理 使用年限与工程的经济性并不矛盾，合理的耐久性设计在造价不 明显增加的前提下就能大幅度提高建筑物的使用寿命，使工程具 有优良的长期使用效益。

建筑物的使用寿命是工程质量得以量化的集中表现，通过耐

久性设计，保证建筑物具有经济合理的使用年限(或使用寿命), 体现节约资源和可持续发展的方针政策。

关于使用年限或使用寿命的定义；

(1)《工程结构可掌性设计统一标准》(GB  50153-2008)

和《池口工程结构可拳性设计统一标准》(GB  50158-2010)中 ， 将“设计使用年限”定义为：设计规定的构或结构构件不需进  行大修即可按预定目的使用的年限。

(2)《建筑结构可拳度设计既一标准》(GB  50068-2001) 中，借鉴了国际标准《结构可3魔总原则》 (ISO  2394:1998) 提出的“设计工作年限 (dsgn   working   life)” 的概念，将结构  “设计使用年限”定义力：设计规定的结构或结构构件不雪进行  大修即可按其预定目的使用的时期。而设计使用年限是房屋建筑  的地基基础工程和主体结构工程“合理使用年限”的具体化。

(3)《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 50476—2008) 中，将“结构使用年阻”定义为：结构各种性能均能满足使用要  求的年限。

(4)《地铁设计规范》(GB    50157-2003)  和《城市轨道交

通设计规范》(DGJ   08-109-2004)中，将“设计使用年限”

定义为：在一般维护条件下，保证工程正常使用的最低时段。

(5)《海港工程混凝土结构防腐出技术规范》(JTJ 275-

2000)中，将“设计使用年限”定义为：结构或构件按设计日的 和使用条件使用面不雷要大修的预定日期。

(6)《铁路混凝土结构耐久性设计规范》(TB  10005-2010) 28

中，将“设计使用年限”定义为：设计人员用以作为结构附久性 设计依据并具有足够安全度或保证率的目标使用年限。

(7)《混凝土结构耐久性设计与施工指南》 (CCES   01- 2004,2005年修订版》中。将“结构使用年限”定义为：结构  建成后。在预定的使用与雄修条件下，结构所有性能均能满足原 定要求的实际年限。将“设计使用年限或设计寿命”定义为：设  计人员用以作为结构耐久性设计依据并具有足够安全裕度或保证 率的日标使用年限，设计使用年限应由业主或用户与设计人员共  同确定。并满足有关法规的最低要求。

(8)《水工混凝土结构设计规范》(SL.191-2008) 条文说明 中，将“设计使用年限”定义为：结构在使用过程中仅需一般维 护(包括构件表面涂刷等)面不雷进行大修的期限。

(9)《水工混凝土结构设计规范》(/T  5057-2009)中， 将“设计使用年限”定义为：设计规定牌结构或结构构件不需进 行大修即可按预定日的使用的时期，

结合水利水电工程的特点，本标准将水利水电工程及其水工 建筑物的“合理使用年限”定义为：本利水电工程及其水工建筑 物建成投人运行后，在业意运行使用和规定的维修条件下，能按 设计功能安全使用的妖质要求年限。也就是说，工程的合理使用 年限是指工程在正常设计、正常施工、正常运行使用和规定的维 修(包括大修在内)下应达到的最低使用年限，包括按有关规定 进行安全鉴定和必要的、设计预定的检测、维护、修理。

由于环境侵蚀作用和建筑物材料性能劣化机理的复杂性、不  确定性与不确知性以及还缺乏足够的泛验和数据。日前尚难对建  筑物的耐久性及其实际使用年限作出准确的预测。本标准规定的  年限只是一种基于现有认识的、近似的判断和估计，近年逐步发  展起来的基于材料劣化模型的使用寿命预测，将耐久性研究提升 到一个新高度。但是简单的数学模型难以措述和函盖实际劣化过  程中所有的机理和作用因家，模型的参数又被率准确给定，计算  结果精度不高。一些方法还处于研究探索中，商未达到能在工程

29

设计中直接应用的程度。

明确规定工程设计对象的合理使用年限。不仅是业主和用户

的需要，也是工程设计走向更为经济合理的必要步骤。为了适应 水利水电工程设计需要。使水利水电工程真正做到安全耐久、经 济适用，适应环境保护和生态文明的要求，有利于可持续发展的 根本原则，并满足国家、业主、设计各方的雷要。特制定本 标准。

1.6.3《建设工程质量管理条例》(中华人民共和国国务院第 279号令，2000年1月30日起施行)、《建设工程勘察设计管理 条例》(中华人民共和国国务院第293号令，2000年9月25日 起施行)和建设部《关于设计单位执行有关建设工程合理使用年 限问题的通知》(建设(20000146号)文件中部明确规定：在 设计文件中应注明工程或建筑物的合理使3年限，

在水利水电工程哦日建议书。可行性研究报告。初步设计报

告、招标设计文件、施工图设计说明中，应注明工程及其水久性 水工建筑物的合理使用年限。

1.0.4 水利本电工程及其*工建筑物的使用年限和耐久性不仅 与建筑物的设计、原材  志用有关，还在很大程度上取决于工 程的施工质量、运行前理水平。

温凝土结构施工中，雷要重点保证质量并采取措施主要有混

凝土的振势均匀、密实与良好的养护，混凝土保护层厚度的准确 性，温凝土的裂缝控制等。对大体积混凝土的施工要进行温度控 制设计。提出温度控制标准及防止裂缝的措施，土、石料当地材 科的堤坝施工时，根据工程特点、填料种类，设计压实标准、施 工条件等合理选择压实工艺和机具，施工中必须严格控制压实参 数。防渗料、砂 料、堆石料的施工参数应通过碾压试验确定。

严格执行工程施工各分唤工程的施工质量的评定和验收。进

行混凝土抗渗、抗冻、钢筋保护层厚度、沉降位移等专项质量检 验，检洲。

工程使用阶段的运行管理如巡视检查、检测和维修与工程建

30

筑物耐久性和使用年限密不可分，对处于严重侵蚀环境下的工程 来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性。需制定各主要建 筑物和附属设施的运行、雄修及工程监测的技术要求。工程在建 成后的使用运行过程中，应做好日常巡视检查、养护。定期检 测、维修和部件更换。

1.0.6 建筑物耐久性设计的主要日标是为了满足建筑物在合理 使用年限内能按设计功能安全使用的要求。合理使用年限必须考 虑环境侵蚀作用、材料性能等因素的变化对于结构耐久性的影 响，这样才能做到所设计建筑物的使用年限满足规定的要求。

我回幅员辽阔。由于环境作用下的耐久性问题十分复杂。不 仅环境侵注作用本身多空，存在较大的不确定和不确知性，而且 结构材料在环境侵蚀作用下的劣化机理也有诸多问题有待进一步 研究。日前尚缺乏足够的工程经验与数据飘累。因此在使用本标 准时，设计人员要结合工程重要性和巧境录件等具体特点，充分 考虑当地的实际情况，如有可靠的至类比与试验依据，通过专  门的论证，必要时可以提高本和市的要求。

31

3  工程合理使用年限

3.0.2,3.0.3  水利水电工程合理使用年限需与其主要建筑物的 合理使用年限相协调一致，主要建筑物的合理使用年限不得超过 工程的合理使用年限。各类水利水电工程及其水工建筑物的合理 使用年限主要通过下述几个方面来确定：

(1)现有水利水电工程的初步调查。

我国现有的水利水电工程大多数建于20世纪50~60年代， 至今已运行了50年以上。由于受当时的技术和物质条件限制等。 对工程耐久性认识不足，在工程建设中基本没有提出明确的耐久  性要求。一些工程尽管存在病险，但经地除险加固后仍能投人正  常运行。

20世纪70年代之后到近年来彭定的设计、施工和运行管理 标准，对建筑物原材料，混凝4强度等圾、抗惨、抗冻、抗冲 磨、抗侵蚀、抗裂等材料、钩构造方面提出了一些耐久性要  求，尽管还不够详细，比垃原则和慨略，但对提高工程的耐久性 已经发挥了重要作用，随着我国经济实力的提高和对工程建筑物 耐久性认识的深人和改善工程耐久性措施研究的深人。对新建的 水利水电工程建筑物耐久性要求更高，使用年限更长，在技术上 也是可能的。我国水利建设有着悠久的历史。举世闻名的都江堰 水利工程已运行了2200多年，早期的水闸、泵站建设运行也有 80多年。世界水电建设已有100多年的历史，1878年在法国建 成了第一座水电站。我国建设最早的水电站是1905年建成的台 湾龟山水电站(1943年拆除),1912年建成的云南石龙坝水电站 至今还在运行。

我国部分水利水电工程建成年限见表1,

(2)部分国内外已建重大工程的使用年限。

国内外一些重大基础设施工程，特别是大型桥梁工程，规定

32

的使用年限为100~120年。一些特别重要或巨大的工程甚至规 定使用年限为200年，具体见表2。

表1我国部分水利水电工程的建成使用年限(藏至1013年1

33

表1[续1

表2部分国内外已建重大工框的使用年限

3 4

表2[续1

(3)国内外相关标准中布美使用年限的规定。

国内外建筑、市政 港口、公路、铁路等行业相关标准中对 建筑物的使用年限均宿观定。对于建筑结构设计使用年限，易于 替换的结构构件为25年，善通房屋建筑50年，标志性建筑和特 别重要的建筑结构100年。对于港口工程，临时性建筑物为5~ 10年，永久性建筑物为50年。对于铁路桥涵。可更换的小型构 件为30年，路基防护结构60年，桥梁、涵洞、隧道等主体结构 100年。对于公路桥涵。小桥、涵洞为30年，中桥、重要小桥 50年，特大桥、大桥，重要中桥为100年。各标准对建筑物设 计使用年阻的规定见表3,

(4)水利水电工程及其水工建筑物合理使用年阻的确定。

水利水电工程等别和建筑物级别是浙量其重要程度的主要指 标。根据工程规模、效益以及在国民经济中的重要性，通常将水 利水电工程划分为五个等别。根据其所在工程的等别和建筑物的

35

重要性。将水久性水工建筑物分为五个级别。为了与现行有关水 利水电工程等圾划分标准相协调，水利水电工程合理使用年限也 按以上原则分别确定。

表3国内外标准对工程建筑物设计使用年限的规定

36

表3[续1

37

表3(续1

参照《水利水电工程等级划分及洪水标准》(S1.252—2000) 的规定。工程类别按水库、防洪、泊、灌溉、供水、发电分 类。水利水电工程合理使用年限可稳碚工程的类别，等别和社会 经济发展要求按本标准表3.0.5的华限确定。对综合利用的水利 水电工程，当按各综合利用9确定的合理使用年限不同时，其 合理使用年限应按其中弘高的年限确定。

水利水电工程各资水久性水工建筑物的合理使用年限，可根  据其所在工程的建筑物类别(包括水库座水建筑物，水岸泄洪建  筑物、调(输)水建筑物、发电建筑物、防濡(潮)和供水水  闸、供本泵站，堤防、灌排建筑物、灌溉渠道等)和级别按表本  标准表3.0.3的规定确定，且不应超过工程的合理使用年限。当  永久性水工建筑物级别提高或降低时，其合理使用年限应不变。 也就是说，对于按照水利水电工程等级划分标准。其等级可根据  其失事后损失影响程度、坝高、基础工程地质条件复杂性或采用  新型结构等因素可以提高或降低的建筑物，在确定其合理使用年  限时所依据的建筑物级别仍然采用提高或降低前的缓别。表

3.0.3中，调(输)水建筑物包括调(输)水的隧道、管道、果 道，用于排涝及灌溉的水阴和泵站列人治涝、灌溉工程中的灌排

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建筑物。

例1:一特别重要的流域调水工程。水库总库容339亿 m²,  装机容量为900MW,  混凝土坝高176m, 按水库库容，为I 等  工程。根据表3.0.2.工程合理使用年限为130年；按供本重要  性，为1等工程，根据表3.0.2,工程合理使用年限为100年： 按发电装机容量，为Ⅲ等工程。工程合理使用年限为100年，则  综合确定此I 等工程的合理使用年限为150年。该工程主要建筑  物大坝、泄水建筑物、输水建筑物、电站厂房均为1级建筑物。 根据表3.0.2.大坝、泄水建筑物的合理使用年限为150年，输  水建筑物、电站厂房为100年。

例2:一灌溉工程，灌溉面积43万亩，水库库容1.5亿m²,  土坝高76m, 按灌溉面积，为Ⅲ等工程，根据表3.0.2,工程合 理使用年限为50年：按水库库容，为里÷工程。工程合理使用 年限为100年。则综合确定此Ⅱ等工因的合理使用年限为100 年。该工程主要建筑物大坝、读洪%引水灌溉建筑物为2级建 筑物。根据表3.0.3,大坝、能器羽的合理使用年限为100年， 灌排建筑物的合理使用年限务50年。

例3:一特别重要城供水的水库工程。水库总库容5.0亿  m³, 按供水重要性，三程等别为1等，根据表3.0.2,工程合理  使用年限为100年：按水库库容。为Ⅱ等工程。胆据表3.0.2. 工程合理年限为100年。则综合确定此I 等工程的合理使用年限 为100年。该工程的主要建筑物有环库大坝、取水泵闸、输水泵  闸等。为1级建筑物。环库大坝为壅水建筑物，按表3.0.3初步  确定的合理使用年限为150年，但超过了工程的合理使用年限 100年。则按照建筑物的合理使用年限“不应超过工程的合理使  用年限”的规定，最终确定环库大坝合理使用年为100年。取 水泵闸、输水泵闸的合理使用年限为100年。

3.0.6 建筑物的合理使用年限是针对其主体结构的使用年限面 言的。并不表示各结构或构件部要达到这一年限要求，只要具备  维修、更换条件，个别构件不一定要求达到与主体结构相同的使

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用年限。可以在使用过程中加以维修、更换，使其满足该建筑物 的合理使用年限。如一个水库工程面板雄石颗的合理使用年限为 100年，并不要求面板的合理使用年限一定也是100年，只要该 面板具有维修条件，在设计中可要求其合理使用年限低于100 年，并提出其相应的维修要求，又如调(输)水建筑物中输水鼎 道的衬砌是比较容易更换的。其合理使用年限可比渠道的合理使 用年限短些。但对于水下不易检修的结构，其合理使用年限应与 主体结构的要求一致。

根据实际使用状况。对建筑物的不同结构或构件在使用年限  上进行分类。不同结构或构件的合理使用年限可能是不一样的， 在建筑物的整个合理使用年限期限内。有些构件需要更换。有些  需要定期维修。有些则网主体结构有相同的使用年限。建筑物设  计尽量避免结构在合理使用年限内进行大法。减少修理次数。

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4 耐久性设计要求

4.1  一 般 规 定

4.1.1 提出水利水电工程及其水工建筑物耐久性设计的内容。 明确耐久性设计不仅是确定工程及其建筑物的合理使用年限。材  料的耐久性指标等，采取适当的结构构造措施、防冰冻、防腐蚀  等措施血能有效地减轻环境侵蚀作用。

在海水变化区、浪溅区、化学腐蚀等侵蚀严重的环境条件 下 ，配筋混凝土结构仅靠提高混凝土材料质量与保护层厚度。来 保证建筑物的合理使用年限往往不经济，这时就要采取一种或多 种防腐蚀附加措施组成合理的多重防护策路，对于使用过程中难 以检测和维修的关键部件，要采取多能历护措施。

建筑物的附久性还取决于工程驾工质量，雪提出基于附久 性的施工技术要求和施工质量检收宴求。

建筑物的合理使用年圆是道立在预定的使用与维修条件下  的。因此，耐久性设计沂老明确建筑物使用阶段的检测、维修要  求，包括设置必要的松测通道、预留检测维修的空间和装置等。 对于重要工程，雷颜置耐久性监测和原警系统。

4.1.2 影响水工建筑物耐久性的因素很多，主要有混凝土裂缝。 钢筋钢材锈蚀、冻融破坏、渗漏和溶蚀、冲磨和气蚀破坏，环境  的化学侵法、碱一骨料反应酸坏，当地材料堤坝的渗透变化、沉  降变化、冲刷、护坡砌石的风化以及水库泥沙淤积等。

本标准在耐久性要求中，既规定了不同环境类别下的温凝土 最低强度等级、最大水胶比和泥凝土原材料组或等，又提出了如 冻融环境中温凝土的含气量、氯化物环境下温凝土电量指标和氯 离子在混凝土中的扩散系数等耐久性参数的量值指标，同时从耐 久性要求出发。对结构构造、施工质量控制以及工程运行使用阶 段的监测、维修做出了原则规定。

41

本标准中所指的环境侵蚀作用。是直接与建筑物结构表面接

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。

4.1.3 冲刷、磨损会阴弱建筑物结构截面。此时一般采用强度 等缓较高的抗冲附磨温凝土等材料，通常还需要将可能磨损的厚 度作为牺牲厚度考虑在结构截面或保护层厚度内。

不同骨料抗冲磨性能是不相同的。研究表明。骨料的硬度和 耐磨性对温凝土的抗冲磨能力起到重要作用。铁矿石骨料好于花 岗岩骨料，花岗岩骨料好于石灰岩骨料。在胶凝材料中掺人硅灰 也能有效地提高混凝土的杭冲磨性能。

4.1.7 混凝土中的碱(Na₂  ( 和 K₂O) 与砂、石骨料中的活性 硅会发生化学反应，称为碱一硅反应(筠  ASR。 某些碳酸盐 类岩石骨料也能与碱起反应，称方一碳酸盐反应(简称 ACR), 这些碱一骨料反应在骨料界鹉生成的膨家性产物会引起 混凝土开裂，在国内外都发生这贡类工程损坏的事例。碱一骨料 反应都是在建筑物内部发生。它是一个长期过程，其破坏作用 需要若干年后才会星现沛且一旦在混凝土表面出现开裂。往往 已严重到无法修复的杞噌。

发生碱一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，还要有水的参与。限制混疑土碱含量，在混凝 土中加人足够掺量的粉煤灰、矿渣等掺合料，能够即制碱一骨料 反应，采用密实的低水胶比混凝土也能有效地阻止水分进人混凝 土内部。有利于阻止反应的发生。

混凝土钙矾石延迟生成(简称 DEF)  也是混凝土内部成分

之问发生的化学反应。湖凝土中的钙眠石是硫酸盐、铝酸钙与水 反应后的产物。正常情况下应该在混凝土拌和后水泥的水化初期 形成。如果混凝土硬化后内部仍然剩有较多的硫酸盐和铝酸三钙 (C₄A), 则在能凝土的使用中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

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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。防止延迟生成钙帆石反应的主要途径是降骶养护温 度、限制水泥的硫酸盐和铝酸三钙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。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。

4.1.9     参照SL,191-2008   的有关规定编写。

4.1.10     参 照SL.191—2008,《 混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T  50476-2008)的有关规定编写。

4.2  构 造 要 求

4.2.3 施工缝、变形缝等接缝是结构中松对薄弱的部位。容易 成为腐蚀性物质侵人结构内部的通道，四此在设计与施工中尽量 避让局部环境作用比较不利的部位 解闸墩的施工缝不要设在干  湿交替的水位变动区。

4.2.4 本条提出混凝土保护猛厚度的确定原则。保护层厚度的 尺寸较小，钢筋出现锈他形年限大体与保护层厚度的平方成正 比，保护层厚度的施无编差会对耐久性造成很大的影响。为保证 钢筋与混漫土之间粘结力传递。各种钢筋的保护层厚度均不应小 于钢筋的直径。按防火要求的混疑土保护层厚度，可参照有关的

防火设计标准。

混凝土相骨料的最大公称粒径尺寸与保护层的厚度之间也要 满足一定关系，如果施工不能提供规定粒径的粗骨料，也有可能 需要增大混凝土保护层的设计厚度。

4.2.5 预应力混凝土结构由混凝土和预应力体系两部分组成。 预应力混凝土结构中的颜应力施加方武有先张法和后张法两类。 后张法还分为有粘结预应力体系、无粘结预应力体系、体外预应  力体系等。先张预应力筋的张控和就凝土的浇筑、养护以及钢筋  与混凝土的黏结锚困多在预制工厂条件下完成，相对来说，质量

43

较易保证。后张法颅应力构件的制作则多在施工现场完成。涉及 的工序多面复杂，质量控制的难度大。预应力温凝土结构的工程 实践表明，后张预应力体系的耐久性往往成为工程中最为薄弱的 环节。并对结构安全构成严重威胁。

对于严重环境作用下的结构，按现有工艺技术生产和施工的

预应力体系。在耐久性质量的保证或在长期使用过程中的安全检 测上。有可能满足不了结构合理使用年限的要求。从安全角度考 虑，可采用可更换的无黏结预应力体系或体外预应力体系 · 同时 也便于检测维修：或者在设计阶段预留预应力孔道以备再次设置 预应力筋。

预应力筋的耐久性保证率应高于普通钢筋。在严重的环境条

件下。除混凝土保护层外还应对预应力筋采取多重防护措施，如 将后张预应力筋置于密封的波形套管中并塞浆。本标准规定，对

于单纯依靠混凝土保护层防护的预应党修，其保护层厚度应比善 通钢筋的大10mm,

4.2.6  根据SL.191-2008 的有先规定编写。

4.3 材 料 要 求

4.3.1 建筑物原材料下仅要求为合格的产品，而且需眼据不同 环境下的要求。选择相应的合适的原材料品种。温凝土配合比设 计时，尽可能降骶混凝土的拌和水用量和水胶比，并在温凝土姐 成中掺人适宜的矿物掺合料、高效减水剂、抗聚剂。有抗冻要求 时，须排人引气剐等。耐久混凝土的原材料和配合比应在正式施 工前的混凝土配合比试验中确定。

4.3.2 、4.3.3      根据SL191-2008    的有关规定编写。

4..5  冷加工钢筋和细直径钢筋对锈蚀比较敏感，作为受力主 筋使用时需要相应提高耐久性要求。细直径钢筋可作为构造 钢筋。

理在混凝土中的钢筋。如材质有所差异且相互的连接能够导

电，则引起的电位差有可能促进钢筋的锈蚀。所以宜采用同样牌 44

号或代号的钢筋。不同材质的金属埋件之间(如镀锌钢材与普道 钢材、钢材与铝材)尤其不能有导电的连接。

4.3.6 对预应力混凝土结构材料提出要求。

后张预应力筋的锈蚀事故多数出在灌装质量和罐固端的封堵 质量上。必须尽一切可能保证孔道中的浆体密实，消除因泌水在 孔道顶端形成空隙。或产生依附在筋体上的大小孔隙。灌浆必须 有合适的流动度和稠度。既能有效泵送和充填孔道，又能排出孔 道中的空气和水。掺加硅粉、粉煤灰和矿渣都有利于减少浆体泌 水和离析。濯浆的性能雪有应用前的实验室测试、现场施工前的 适用性试验和灌注后的合格试验。

水泥基浆体的压装工艺对管道内预应力筋的耐久性有重要 影响。

在海水等较严重环境作用下，封错胸 土中一般外加阻锈剂 或采用水泥基聚合物混凝土，并外覆程料密封罩。对于室外预应 力构件。采取构造措施 ·防止雨水或渗漏水直接作用或流过错固 封堵端的外表面。

4.3.8 根据大量试验结果、工程经验制定。试验表明。粉煤灰 对抑制混凝土的碱一硅瘦江应具有良好的效果，但只有当粉煤灰 的掺量达到一定量时，才能有效抑制混凝土的喊一硅酸反应。同 一掺量下，I 级粉煤灰和Ⅲ级粉煤灰抑制碱一骨料反应的效果基 本相同。因此，粉煤灰的掺量因素大于品质因素对抑制效果的影 响。国内外针对磨细矿渣粉对碱一骨料反应抑制效果的大量试验 研究表明，磨细矿渣粉掺量达到50%以上时。才可有效抑制碱 一硅酸反应。

4.4  不同侵蚀环境条件下设计要求

4.4.1 正常大气作用下表层混凝土碳化引发的内部纲筋锈蚀， 是混凝土结构中最常见的劣化现象，也是耐久性设计中的首要问  题。在一般环境作用下，依靠混凝土本身的耐久性质量、适当的  保护层厚度和有效的防排水措施，就能达到所雷的耐久性，通常

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不需考虑防腐蚀附加楷施，

混凝土结构受到冻融作用时，混凝土中的水分受到冻结膨 底。冻融环境条件下的耐久性设计就是要防止在反复冻融作用 下。混凝土产生冻结膨服，开裂和剥浊。

氧化物环境下，氯化物以水溶氯离子的形式通过扩散、渗透  和吸附等途径从混凝土构件表面向温凝土内部迁移，可引起温凝 土内钢筋的严重锈蚀。氯离子引起的钢筋诱蚀难以控制，后果严 重，因此是混凝土结构耐久性的重要问题。氯化物对于混凝土材 料也有一定的腐蚀作用。但相对较轻。

腐蚀性化学物质包括土中和地表、地下水中的硫酸盐和酸类 等物质以及大气中的盐分、硫化物、氮氧化合物等污染物质。这 些物质对混凝土等材料的腐蚀主要是化学腐蚀。化学腐蚀环境条 件下就是要控制腐蚀性化学物质对混凝土卤长期侵蚀。

4.4.2 用于填筑堤、坝的土、砂，总及石料等当地材料，在 堤、坝体中所起作用不同、部位不同，则对材料的具体要求也不 同。当某种材料不能完全适应市用的目的时，需要进行加工  处理。

4.4.4 合理使用年限为0年的水工结构钢筋的混凝土保护层厚 度参照SL.191-2000 有关规定编写。

4.4.5 水工建筑物混凝土抗冻等级确定是根据《本工建筑物抗 冰冻设计规范》(GB/T  50662—2011) 和DL/T 5057—2009中 的有关规定编写。

4.4.6、4.4.7 混凝土配合比设计试验中。同时控制含气量和水 胶比虽然可以取得良好的效果。但由于含气量只能笼统地反映混 凝土所含气泡的总量，不能反映这些气泡的大小和分布情况。因 而不能直接反映不同引气剂或同一引气列在出现质量波动时的混 凝土抗冻性能。在混凝土水胶比和含气量一定的前提下。测试温 凝土的气泡间距系数可以准确地反映混凝土中气泡的大小和分布 情况，快速准确地评定湖凝土的抗冻性。

4.4.8 低水胶比的大掺量矿物掺合料温凝土，在长期使用过程

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中的抗氯离子侵人的能力要比相网水胶比的硅酸盐水泥混凝土高 得多。所以在氯化物环境中不宜单独采用硅酸盐水泥作为胶凝 材料。

氧离子在混凝土中的扩散系数会随着龄期或暴露时间的增长 而逐渐降低，这个衰减过程在大推量矿物排合料温凝土中尤其显 著。如果大掺量矿物掺合料与非大掺量矿物掺合料温凝土的早期 (如28d 或84d) 扩散系数相同。非大排量矿物掺合料混凝土中 钢筋就会更早锈烛。

使用大掺量矿物掺合料混凝土。必须有良好的施工养护和保

护为前提。

4.4.9 混凝土的密实性是其抵抗环境中水、气以及溶解于水中 的CT“,S0片”等有害物质侵人混凝土的第一道防线，并直接影 响了混凝土的批渗、抗碳化、抗钢筋锈快，抗硫酸盐腐蚀甚至抗 冻等耐久性能，传统上，人们采用禁土抗高压水渗透的能  力—抗渗等级来表示配凝土的告实性能，然面实践证明，抗渗  等级比较适合于判定低强度等炒湿凝土的密实性，如混凝土坝大  体积混凝土和低强度等级的结构混凝土，而对强度等级超过C30  的混凝土。抗渗等级几季能达到W20 及以上的水平，单掌抗  渗等级已难以表征高忙能混凝土的密实性能。从20世纪80年代 开始。各国不断地研究各种新方法以评价混凝土抵抗外界各种有  害离子侵映的能力，其中发展较快的方法是电量法和氯离子扩散  系散法(简称RCMD。本标准将混凝土电量指标和氯离子扩散系  数作为评价结构混凝土抗渗性的一般要求，参照GB/T 50476一

2008、DL/T  5057-2009中的有关规定，对不同环境类别下的 结构温凝土的电量指标、氧离子扩散系数进行了规定。

4.4.11 截而尺寸较小的混凝土构件，发生冻蚀、化学腐蚀的后 果严重。要赋予更大的安全保证。在耐久性设计时要适当增加厚 度作为补偿，或采取表面附加防护措施。

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附录A  原材料的选用

A.1  水    泥

A.1.1    选择水泥时不能以强度作为唯一脂标。不能认为强度高  的水泥就一定好。由于结构混凝土的设计和质量检验习惯上仍以  单一的强度指标作为街量标准。导致水泥工垂对水泥强度的不适  当追求。提高水泥强度的主要手段只是增加水泥中的铝酸三钙  (₂A)     与硅酸三钙(C₂S)    含量以及提高水泥细度，导致水泥的  水化速率过快、水化热大、早期强度发展过快过高、混凝土的微  结构不良、收缩大、抗裂性下降、抗腐蚀性差。由于硅酸盐水泥  的活性不断提高，水泥用量也随着湖凝无展度等级提高面增加， 加上追求早强效果，养护不足，这臀强度提高了。耐久性却更  差。愈早强的混凝土，附久性愈熟，沉凝土早期强度越高，对混  凝土长期性能越不利，在早期应凉易开裂，抗腐蚀性更差，所以  要慎用早强水泥。由于过分临磷混凝土强度或为了保险而多用水  泥，会对耐久性带来不良 果。

A.1.3 掺加粉煤灰矿物排合料对提高混凝土抗氯盐侵蚀能力  特别有利。因此在氯化物环境下，不宜单独采用硅酸盐水泥作为  胶凝材料，如果是硅酸盐水泥混凝土，就不能保证所需的耐久  性。硅酸盐水泥水化产物中的氯氧化钙[Ca(H:]   不论在强度 上还是在化学稳定性上都根差，在献水、酸或硫酸盐腐蚀下易被  溶解，是混凝土附久性的薄弱环节。国内外的试验研究和实践表  明。只要有合适的配合比，例如低于0.45的水胶比。掺用粉煤  灰等掺合料可改善混凝土的微结构，提高混凝土抗水、抗盐和抗  化学腐蚀的能力。掺矿物掺合料以后。混凝土内部微结构的形成 对于水的敏感性，要大于单用硅酸盐水泥湖凝土对水的敏感性。 当水胶比大于0.5或不变水胶比面等量取代时，就难以发挥掺合  料的作用。因此，发挥粉煤灰等掺合料的作用，尤其需要在较短

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龄期就发挥粉煤灰改善混凝土微结构以提高其抗腐蚀的作用时， 必须以低水胶比为前提。

A.1.4  硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥中的非话性混合材可以选 用石灰石粉。根据国内外相关的工程调查和研究成果。在气温低 于15℃的低温、溯湿环境中，石灰石粉的掺人有导致水泥基材 料产生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的可能。 GB/T        50476-2008规 定，“硫酸盐环境中的水泥和矿物掺合料中，不得加人石灰石 粉”。因此本标准规定，在处于低温的硫酸盐侵蚀环境下，宜控 制石灰石粉在胶凝材料中的掺量。并进行关于碳硫硅钙石型硫酸 盐侵蚀的试验论证，

A.1.5      水泥是温凝土中碱的主要来源。对水泥藏含量的控制采  用《通用硅酸盐水泥》 (GB     175—2007)  中对低碱水泥的规定， 即水泥中碱含量不大于0.6%,

A.2       矿 物 携 含 料

A.2.  1    国内外大量的研究成聚宋明，矿物掺合料有利于改善混 凝土的性能和附久性，指高陈凝土质量，减少混凝土水化熄，抑 制碱骨料反应，节约水浼、降低成本等作用。粉煤灰、磨细矿渣 粉和硅灰等用于水工甩凝土，在工程中应用技术较成熟，有相应 的产品技术标准以保证掺合料的质量。在配制耐侵蚀混凝土时可 优先采用。

A.2.3      硅灰的掺人量现定不宜大于胶凝材料总量的10%。主要 原因是硅灰是一种极细的颗粒。掺量过大时会影响混凝土拌和物 的和易性，同时会增大混凝土的收缩。

A.3       组   骨   料

A.3.3     本条对有抗冻要求的混凝土的细骨料中含泥量、泥块含 量和坚固性做出了规定。

含泥量和泥块含量超过一定限度，会对混凝土强度、抗冻 性，抗惨性有影响，因而在水工混凝土中，特别是有抗冻和抗冲

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耐磨要求的高强度等级湖凝土必须严格限制。

骨料的坚回性对混凝土的耐久性影响较大，必须加以控制。

骨料的坚圆性是指在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗 破碎的能力。参照《水工温凝土施工规范》 (DL/T   5144- 2001)的规定，对于有抗冻、抗冲磨要求或处于水中含有腐蚀介 质并经常处于水位变化区的温凝土。细骨料坚固性要求不大 于 8 % .

A.4  租  骨  料

A.4.3  相骨料泥块含量对混凝土的影响较含泥量大，特别对抗 拉、抗渗、收缩的影响更为显著。因此水工混凝土中粗骨料泥块 含量应严格按规定控制。

参照DL/T      514-2001的埋定，有热冻要求、水位变化区

和有腐蚀性介质作用下的混凝土，所偿再的粗骨料坚固性应不大 于 5 % ,

A.5  外  加  剂

A.5.1,A.5.2        在必土中掺人适宜的外加剂，能改善混凝土 和易性、可调节凝结时间、提高强度性能和耐久性。外加剂对混 凝土性能具有良好的改善作用。推用外加剂是制备高性能混凝 土、提高温凝土的耐久性能的关键技术之一。外加剂的性能品 质、勾质性和与水泥的相容性是成功配制高性能混凝土的基本条 件。由于外加剂品种繁多，产品质量参差不齐，选用时。一定要 注意不同外加剂的使用功能及特点。外加剂不但要与基准水泥之 问有良好的适应性。还要与工程所用水泥及矿物排合料之问具有 良好的适应性。适应性通过试验确定。

在我国水利水电工程建设中。根据环境情况和工程各部位混

凝土的耐久性要求。在湖凝土中早已普遍惨用外加剂，如掺人减  水制或高效减水剂可以降低混凝土水胶比，提高混凝土密实性。

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抗渗性：在混凝土中掺引气剂引人适量的封闭气孔，有利于提高 混凝土的抗冻性：混凝土中排人阻锈剂可以阻止或延缓钢筋锈 蚀，混凝土中掺人纤雄素纤维、聚丙烯纤维可以改善混凝土的抗 裂、防渗、抗冲磨等性能等。

根据混凝土的耐久性要求，选用外加剂时要注意不同外加剂 的使用功能和特点。以及与水泥和其他外加剂复掺时的相客性。 A.5.3    引气和降低水胶比是提高混凝土抗冻性的必要手段。混 凝土在搅拌过程中加人适量引气剂，能产生大量独立并分布均匀 的微小气泡，可以改善温凝土和易性，显著提高硬化温凝土抗冻 融性，因此配制抗冻混凝土必须掺用引气剂和高效减水剂。混疑 土的含气量水平和水胶比根据混凝土的抗冻等级通过试验确定。

试验室进行混凝土含气量测定和抗冻试件成型均按照标准的 试验方法。而实际工程的混凝土出机后，要经过较长距离的运 输，到仓面后摊铺平仓，然后振捣密实 丝常态混凝土浇筑普遍 采用高频振捣器，其中的运输、热知高频探捣部会造成不同程 度的含气量损失。含气量损失 会导致实际浇筑体温凝土的抗 冻性能星著降低。

A.5.4 由外加剂带人 疑士中的碱含量是不容忽视的。由于外 加剂用量较小，致使人们常常忽视外加剂对碱一骨料反应的影 响，但有些外加剂带人混凝土的碱量有时要多于水泥带人的碱 量，如以硫酸钠为主要成分的早强剂，以铝酸钠为主要成分的速 凝剂，以硝酸钠、亚硝酸钠、碳酸钾为主要成分的防冻剂，这类 外加别中含有的可溶钾、纳含量往往较高，且这类外加剂本身的 排量也较高，使混凝土的总碱量大大增加。因此。当使用碱活性 骨料时，要严格控制外加剂中的碱含量。

A.7  当 地 材 料

A.7.1-A.7.3   参照《堤防工程设计规范》  (GB  50286一 2013)、《帐压式土石坝设计规范》(SL.274-2001)     的有关规定 编写。

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中国水利水电出版社

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