前言

FOREWORD

滨海地铁地下工程多穿越填海区、河流和受工业污染的土壤环境，地下水中存在氯离子、侵蚀性二氧化碳和硫酸根离子等单一腐蚀介质或两种及以上腐蚀介质组合，这些介质可以腐蚀钢筋混凝土地下结构，降低其结构性能，使得地铁结构百年设计使用年限受到挑战。

我国现行《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）规定的保持钢筋混凝土结构耐久性的主要措施是：将环境作用按照对钢筋混凝土结构的腐蚀能力水平分级，按照从低到高的级别采取提高混凝土强度等级、限制最大水胶比和加大混凝土结构保护层厚度等措施。

但采用这些措施也会带来新问题。提高混凝土强度等级、限制最大水胶比都是材料耐久性措施，在满足耐久性材料设计要求的同时，现场施工需要保证混凝土工作性和结构抗裂性。工作性须满足，否则混凝土生产、运输、浇筑振捣整个工艺发生变化；抗裂性不满足要求则会使耐久性设计整体失败，加大混凝土结构保护层厚度也无济于事。

从地铁地下结构耐久性研究角度看，还有需要特别关注的三项问题：一是对两种或两种以上腐蚀介质同时存在的环境作用尚无深入的研究成果和成功的工程经验；二是对钢筋混凝土结构承载和腐蚀介质共同作用下的结构劣化机理研究较少；三是对《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）中“干湿交替环境”和“薄壁混凝土结构”定义尚不明确，影响耐久性分级判断。

为解决上述问题，深圳市地铁集团有限公司以地铁11号线为工程背景，专题立项研究，联合水利部、交通运输部、国家能源局、南京水利科学研究院完成“滨海地铁地下结构高耐久性关键技术研究与应用”专题研究，成果于2016年9月通过中国土木工程学会科技成果鉴定。由缪昌文院士和任辉启院士等7位业内著名学者和专家组成的鉴定委员会认为该成果总体上达到了国际先进水平，其中拉应力与氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀、碳化等共同作用下混凝土腐蚀劣化的破坏形态及规律研究达到国际领先水平。

本书作者提出了以耐久性为核心，提高抗裂性、保障工作性的地铁工程混凝土配合比设计理念，取得的研究成果主要如下：

（1）采用先进、合理的综合评定方法，评价了混凝土的抗裂性和工作性，研究了性能优异的高抗裂、高耐久混凝土配合比，为地铁工程地下结构满足百年设计要求提供了技术保障。

（2）本书揭示了混凝土裂缝宽度和腐蚀环境等级对钢筋混凝土腐蚀破坏的影响机理。在地铁工程渗透压力下，当混凝土贯穿裂缝宽度小于0.2mm时，发现低浓度氯盐-硫酸盐腐蚀环境下的高耐久性混凝土裂缝具有自愈合特性；高浓度氯盐-硫酸镁腐蚀环境下和高浓度氯盐-硫酸镁-碳酸腐蚀环境下的混凝土无自愈合特性。

（3）首次开展拉应力与氯盐和硫酸盐多种腐蚀介质共同作用下构件的腐蚀劣化进程研究，探明了构件在不同极限拉应力状态下腐蚀速率的变化规律；率先开展了拉应力与氯盐侵蚀和碳化腐蚀共同作用下混凝土构件的腐蚀劣化进程研究，构建了碳化、氯离子浓度、拉应力三因素相互影响的关系。

（4）本书研究发现混凝土内钢筋存在杂散电流时将加剧处于氯盐和硫酸盐腐蚀环境中的混凝土冻融腐蚀破坏。长期杂散电流-氯盐-硫酸盐腐蚀将降低混凝土抗压强度耐蚀系数。

深圳地铁11号线结构工程共浇筑混凝土197.6万m3，其中满足各种腐蚀环境等级100年的高耐久性混凝土浇筑55.7万m3。深圳地铁11号线结构工程满足各种腐蚀环境等级100年的高耐久性混凝土中采用粉煤灰和矿渣粉部分取代水泥，既确保钢筋混凝土耐久性，又降低混凝土原材料成本，而且循环利用工业废渣资源，降低CO2排放约10万t，社会效益明显；降低原材料成本2138.7万元，经济效益显著。

研究团队成员对本书均有贡献。全书10章中，钱文勋参与第1章研究工作并编写；欧阳幼玲、陈波、欧阳蓉参与第2章研究工作并编写；李艳春、何旸参与第3章研究工作并编写；钱文勋、李良生参与第4章研究工作并编写；韦华参与第5章研究工作并编写；欧阳幼玲参与第6章研究工作并编写；韦华、周明亮参与第7章研究工作并编写；陆俊、游日、张伟参与第8章研究工作并编写；张燕迟、白银参与第9章研究工作并编写；苟明中、朱斌顺、刘继强参与第10章研究工作并编写。

限于著者水平及时间有限，不足之处在所难免，热忱期待读者批评指正。

作者

2017年10月