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《混凝土结构耐久性评定标准》CECS220：2007.pdf

耐久性评定准则和基本程序

人们对混凝土耐久性能的认识仍然是初步的。即便是认识相对深 人的钢筋锈蚀仍有许多问题没有解决，一些参数取值仍停留在工 程经验上，而对混凝士的化学腐蚀还没有相应的时变劣化模型。 因此，本标准是为满足当前混凝土结构耐久性评估的迫切需要编 制的，今后还需要不断地完普和补充。 1.0.2本标准限定适用于现有房屋、桥梁及一般构筑物的混凝土 结构，主要是现有混凝土结构一般均由普通硅酸盐混凝土（包括较 大掺量粉煤灰的硅酸盐混凝土）建造，而当前对普通硅酸盐混凝土 耐久性能的认识相对较为深入，编制基础较好。高性能混凝土虽 属于硅酸盐混凝土范畴，但研究成果和工程经验还很少，本标准仅 作为参考。

1.0.3我国没有建筑物定期检测评价法规南京市某配套市政项目市政基础设施工程某标段(投标)施工组织设计，新加坡的建

法强制规定，居住建筑在建造后10年及以后每隔10年必须进行 强制鉴定，公共、工业建筑则为建造后5年及以后每隔5年进行一 次强制鉴定。日本通常要求建筑物服役20年后进行一次鉴定。 英国等国家对于体育场馆等人员密集的公共建筑，作了强制定期 鉴定规定。根据我国工程经验，良好使用环境下民用建筑无缺陷 的室内构件一般可使用50年或更长；而处于潮湿环境下的室内构 件和室外构件（阳台、女儿墙等）往往使用20～30年就需要维修； 治金、化工等使用环境较恶劣的工业建筑使用25～30年即需大 修；处于严酷环境下的工程结构甚至不足10年即出现严重的耐久 性损伤。因此在保证建筑物安全性的前提下，民用建筑使用30～ 40年、工业建筑及露天结构使用20年左右宜进行耐久性鉴定。 其他特殊情况指核反应堆的安全壳、大型桥梁、地铁等重要的基础 设施以及处于严酷环境下的工程结构则应根据具体情况设置检测 周期。

1.0.4混凝士结构的耐久性损伤主要表现为环境作用下的

内外工程调查资料都表明，钢筋锈蚀是混凝土结构最普遍、危害最 大的耐久性损伤，在环境相对恶劣的条件下，因钢筋严重锈蚀使结 构往往达不到预期的使用寿命；在严寒或寒冷地区，冻融破坏也是 常见的耐久性损伤。本标准基于当前的认识水平，对天气环境（含 大气轻微污染环境）及氯盐侵蚀环境下的钢筋锈蚀、冻融损伤、碱 集料反应均给出了耐久性评定方法。对化学腐蚀当前还缺乏深人 的研究，处于液相化学腐蚀环境下的结构则可参照专门的标准进 行评估。 对其他特殊问题（如地震、湿陷性黄土、冻土等）还应结合相关 标准规范进行评定。 1.0.5应用本标准得到的耐久性评定结果，可以作为结构可靠性

项技术性很强的工作，因此，要求开展这一工作的人员应具有 的专业素质。

本标准所涉及的符号有两类： 1涉及其他工程建设标准的符号，采用原有符号； 2仅在本标准中应用的符号由本标准自行给出，且条文中仅 出现一次的符号，原则上在条文中说明，本节不再列出。

3耐久性评定准则和基本程序

《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292等标准或指南的评定 同时也考虑了我国近二十年进行可靠性鉴定的实践经验，给 简化的评定程序。

9评定目的、范围和内容一般应根据结构的使用历史、当前 状况和未来的使用要求由业主与评定机构协商确定。构件而 评定可作为对构件采取技术措施的依据，结构耐久性评定可 主提供宏观决策的依据。

3. 0. 10,3. 0. 11

行时，应根据结构的具体情况从中选取需要调查的内容。初步评 价旨在初步调查的基础上，对结构耐久性状况、存在问题作出分析 判断，确定详细调查与检测方案

3.0.12耐久性评定报告作

容，报告格式不强求统一。

.1·I 一 般建筑物，其便用功 境划家外境 境两大类，工作环境更为复杂。 对室外构件，年平均温度、湿度一般可按气象资料取用，缺乏 气象资料时可参照表1取用。

2环境温、湿度宜根据结构建造年代、检测时间合理取用。 对室内构件，宜按实测值取用，但要获得多年的年平均数据十 分困难。编制组曾于2002年实测了若于城市的室内温、湿度，由 于室内温、湿度与房间有无暖气、空调、房间的通风状况有密切关 系，难以确定与室外温、湿度的相关关系。实测结果表明，室内年

平均温度大致比室外高4～8℃，湿度也略高，而冬季采暖、夏季用 空调时则偏低。因此，在确定室内环境温度、湿度时，宜结合实测 数据、室内环境条件及气象资料综合分析确定。 年冻融循环次数是引起混凝土冻融损伤的重要因素，冻融循 环次数与混凝土冻点有关。南京水利科学研究院通过不同降温速 率和不同饱水程度的冻点测定表明，海水环境混凝土冻点在一3～ 一12℃间变化，多数情况在一3℃左右，淡水环境一般比0℃略低 可近似取为0℃。据中国水利水电科学研究院资料，年冻融循环 次数：北京为84、长春120、西宁118、宜昌18（根据年负温天数和 有阳光照射天数的百分率及日温差变化推定），由此可近似取东北 地区120次、华北地区84次、西北地区118次、华中地区18次，华 东地区近于华北和华中地区，华南地区基本无冻害。南京水利科 学研究院对港口工程的统计结果为：大连108、秦皇岛65、青岛 47、新港82。表2给出了年低于0℃的天数供参考。 混凝土饱水状态下年冻融循环次数，除与上述温度因素有关 外还与混凝土的水环境有关（水位变化、与雨雪接触天数），一般应 通过调查分析确定

表2主要城市年低于0℃的天数

度有关，日本有关资料规定，距海岸10km以外属于无腐蚀区， 1km以内属腐蚀区或重腐蚀区。氯盐侵蚀主要引起钢筋锈蚀，锈 蚀速率要比碳化引起的钢筋锈蚀快得多。 冻融环境主要指微冻地区、寒冷和严寒地区，混凝土在冻融循 环作用下会丧失强度、逐层剥离，冻融损伤还会加速钢筋锈蚀。冻 融损伤程度取决于冻融循环次数、冻融温度和混凝土的饱水程度。

4.2.1、4.2.2全面列出了耐久性检测的内容，可根据需要确定具 体检测内容，并按有关技术标准的要求进行检测。对可能遭受氯 盐侵蚀的混凝土结构，需检测从结构表面到内部不同深度的氯离 子含量，分析氯离子浓度沿深度的分布。混凝土的渗透性是影响 结构耐久性最重要的因素之一，可以取芯到实验室检测其渗透性； 有现场检测仪器时，宜在现场对混凝土结构的表层渗透性进行检 测评定。 4.2.3～4.2.5保护层厚度、混凝土碳化深度、氯离子含量是耐久 性评定的重要参数，本标准作了更为详尽和具体的规定。 4.2.6中冶集团建筑研究总院通过对158个长期暴露试件4年 内钢筋锈蚀裂缝扩展观测和对258根破型取样钢筋的试验研究给 出了钢筋锈蚀量与裂缝宽度关系的回归公式，与前苏联、我国的工 程检测资料及西班牙Rodriguez给出的公式大致相当。本标准建 议公式在中治集团建筑研究总院的回归公式基础上作了适当调 整。

劣，结构或构件的重要性和可修复性用于调整结构安全裕度的大 小，均为耐久性评定应考虑的因素。 5.1.2表5.1.2给出了结构耐久重要性系数取值建议。进行耐 久性等级划分时，本标准采用定值安全系数赋予评定结果一定的 安全储备。通过耐久重要性系数可以依据失效风险大小对安全储 备作适当的调整。

3裕度比是结构评定或鉴定常用的指标，在我国的可靠性鉴

的钝化膜破坏，在有氧和水的条件下发生电化学反应，生成铁锈： 锈蚀产物是铁原体积的3～8倍，混凝土保护层受到膨胀压力，出 现沿筋的锈胀裂缝。碳化引起的钢筋锈蚀在保护层开裂前属于微 电池腐蚀，钢筋锈蚀相对均匀；保护层升裂后，裂缝处钢筋成为阳 极，则以宏电池腐蚀为主，钢筋锈蚀速率加快。碳化引起的钢筋锈 蚀发展相对缓慢，钢筋锈蚀三个阶段的发展过程（开始锈蚀、保护 层锈胀开裂、裂缝开展到某一宽度）取决手环境条件、保护层厚度 混凝土密实性等因素，有的可持续到几十年甚至上百年的时间，但 环境恶劣，保护层过小、混凝土密实性很差时，也可能仅需要几年 或十几年的时间经历这一过程。 对于外观要求不高的室外构件和一些重工业厂房混凝土构 件，一般可用混凝土表面出现可接受最大外观损伤的时间确定其 剩余使用年限，相应锈胀裂缝宽度大致在2～3mm范围内，而一

般室内构件宜用保护层锈胀开裂作为耐久性失效的标准。

大气环境下钢筋锈蚀耐久性

5.2.2碳化系数反映碳化速率，与CO2浓度、混凝土密实性、环 境温湿度等因素有关，由实测碳化深度确定碳化系数可以避开上 述诸多不确定性因素的影响，得到较为可靠的结果。在构件角部， 由于CO2双向渗透作用，其碳化速率大致是非角部的1.4倍。 构件表面有可碳化粉刷层（水泥砂浆、混合砂浆）时，碳化首先 在粉刷层内进行，可延缓混凝土碳化。粉刷层的碳化速率不仅与 砂浆组分有关，受施工因素影响更大，试验数据和实际工程检测数 据离散性很大，当前难以用一个通用公式反映其影响，建议根据同 条件不同覆盖层厚度的实测碳化数据统计分析结果，确定砂浆面 层的当量厚度。

部环境系数综合考虑了环境温度、湿度变异，干湿交替频率以及各

部环境系数综合考虑了环境温度、湿度变异，干湿交替频率以及各 类侵蚀性介质对钢筋脱钝与钢筋锈蚀速率的影响，局部环境系数 由工程验证结果给出。

工程实践表明，对酸雨、盐碱地区环境及混凝土内含有微量氯 离子（其数值远小于氯离子临界浓度）时，会加速钢筋锈蚀。由于 缺乏足够的工程验证资料，表5.2.3尚不能给出局部环境系数的 取值范围，因此建议按5.2.10条的要求，由检测时刻构件的技术 状况推断局部环境系数。

式给出的保护层锈胀开裂时间、混凝土表面出现可接受最大外观 损伤时间的简化计算方法，在常用范围内与公式相比误差很小，简 化方法与公式计算结果的比较见附表1。

5.2.6除混凝土强度等级外,本标准各计算参数按实测平均值取

土的耐久性能（剩余使用年限）具有很大的离散性，因此在耐久性 评定中对a级必须赋予一定的保证率。本标准考虑当前可统计参 数的变异，对保护层锈胀开裂建立极限状态方程并进行概率分析 根据20世纪我国的统计分析结果，混凝土保护层厚度变异系数为 0.3；混凝土强度变异系数C15为0.21，C25为0.16；由实测数据统 计分析，碳化系数变异系数取0.356；鉴于环境年平均相对湿度、温 度的变异性很小，视为确定性变量。分析结果表明，当裕度比 (%。）为1.0时，对应的可靠指标β为0，保证率为50%。即从平 均意义上讲，在下一目标使用年限终结时，构件即将开裂。在常用 参数范围内，0cr/（%0）=1.5时，β约为0.57～0.63，保证率为 72%～74%；cr/%0）=1.8时，β约为0.77～1.06，保证率为 78%～86%。考虑到《建筑结构可靠度设计统标准》GB50068

对结构适用性的可靠度要求，取cr/（0。）≥1.8评定为a级较为 合理，

5.2.8评估时刻构件已出现锈胀裂缝或外观损伤已不可接受（最 大裂缝宽度已达到2～3mm），此时已不能满足适用性要求，应及 时修复。

5.2.9第5.2.1～5.2.8条是基于结构的适用性进行耐久性评 定。当符合本条规定而产生安全隐患时，应进行承载力验算。如 下一自标使用年限较短、使用环境较好时，可按构件当前的技术状 况进行验算，否则宜在验算时按附录B有关公式计入下一目标使 用年限期间的钢筋截面损失，按附录D进行承载力计算。 5.2.10由于局部环境系数、环境温度、湿度等参数取值都不会完

全符合所评估结构或构件的实际环境条件，利用现有信息调整有 关参数，可使预测结果更接近实际。调整时应使按已使用年限估 算的钢筋锈蚀状况在均值意义上符合结构当前的锈蚀状况

6氯盐侵蚀环境下钢筋锈蚀耐久性评定

用Fick第二定律推导得出。扩散方程中的氯离子扩散系数具有 时间依赖性。氯离子在传输过程中不断与水化产物反应生成费氏 盐、与水化产物产生物理吸附，形成结合氯离子，仅孔隙水中的自 由氯离子继续向里扩散，使氯离子扩散系数逐渐减小；随着水化程

度不断充分，混凝土的密实性有所提高，也使扩散系数减小。 本条列出了可不考虑氯离子扩散系数时间依赖性的条件 测数据表明，对高水灰比（W/C>0.55）的混凝土，由于毛细子 不随距表面深度增加而明显减少，氯离子扩散系数并不随时！ 小；另外，当结构使用年限较长，扩散系数已趋于稳定或偏保 算也可不考虑扩散系数的时间依赖性，

5.0.4本条给出了不考虑氯离子扩散系数时间依赖性时，钢

6.0.6氯离子向混凝土内部渗透与受雨水冲刷等因素产生

6.0.6氯离子向混凝土内部渗透与受雨水冲刷等因素

面流失相平衡时，混凝土表面氯离子浓度达到稳定的最大值。潮 汐区、浪溅区混凝土表面氯离子浓度直接与海水接触或受浪花拍 打，可以认为瞬时即可达到最大值。

表3混凝士表面氧离子浓度取值

日本土木学会标准给出了随距海岸距离变化的混凝土表面录 浓度Ms，如表4所示。

表4混凝士表面氯离子浓度取值

开始锈蚀到保护层锈胀开裂时间的近似估算方法。 6.0.12、6.0.15见附录B、附录C条文说明。 6.0.13、6.0.14影响氯盐侵蚀环境的钢筋锈蚀的随机参数（混凝 土表面氯离子浓度、临界氯离子浓度、氯离子扩散系数等）缺乏充 分的统计资料，因此很难进行合理的概率分析，a级安全系数1.8 是参照大气环境钢筋锈蚀评定取用的。 6.0.16~6.0.18参见条文说明5.2.8~～5.2.10,其中5.2.9条 中的“附录B"改为“附录C”

7冻融环境混凝士耐久性评定

伤经受的饱水冻融循环次数N。可取混凝土强度损失率为1.0推 算。 利用该模型可进行冻融损伤耐久性评定，也可为钢筋锈蚀预 测和构件承载力验算提供依据。 7.0.4公式(7.0.4)假定距表层某一深度混凝土剥落时经受一次 饱水冻融循环的强度损失率与表层的强度损失率相同，上限值同 时设自表层出现明显冻融损伤后，在后续混凝土剥落过程中直至 c深度，在该处不发生强度损失；下限值同时设每剥落1mm均产 生相应的强度损失，应用公式（7.0.4）可由饱水冻融循环次数确定 相应的剥落深度。

7.0.6当结构经历数十年尚未发生冻融损伤时，依据工程经验该 结构不会发生冻融破坏，

7.0.7参见条文说明7.0.1

8:2杂散电流腐蚀评定

8.2.1、8.2.3杂散电流主要来源于大功率直流电系统，如地铁、 电解车间等。杂散电流腐蚀的鉴别方法是中冶集团建筑研究总院 20世纪80年代初在大量实验室试验及现场试验的基础上提出 的。

9构件、构件项和结构耐久性评定

9.0.1本条给出构件、构件项及结构耐久性评定等级。鉴于结构 可能存在多种耐久性损伤，采用耐久性分值便于不同损伤项自的 综合。 9.0.2、9.0.3对构件项评定时，考虑到取样评定结果与母体构件 耐久性能可能存在偏差，根据构件项的技术状况对构件耐久性分 直用损伤状态系数进行调整。 9.0.4构件项权重可采用模糊隶属函数法、层次分析法、权重比 法等方法确定。

的密实性，从前减缓混凝土碳化，现有的快速碳化试验并不能准确 反映粉煤灰混凝土的碳化规律，标准中的粉煤灰取代系数参照部 分工程实测数据给出。

附录B碳化(中性化)引起的钢筋

宽度增加相应的锈蚀量快速增长，不同试验量测锈蚀量的时机不 同，试验数据离散性很大，如对C20混凝土，c/d在1.6左右时，试 验值5在0.0177～0.0888mm之间变化。为此，本标准从工程角 度出发，给出了保护层锈胀开裂的工程定义，将锈胀裂缝宽度为 0.1mm时的锈蚀深度作为锈胀开裂的临界锈蚀深度。 混凝土保护层锈胀开裂时的临界锈蚀深度c是根据国内外 快速锈蚀试验、长期暴露试验以及工程调查资料确定的，试验结果 与公式计算结果的比较见附表2。 B.0.4关于天气环境（包括气相轻微腐蚀环境）混凝土保护层 开裂前的钢筋平均锈蚀速率，国内外的理论研究成果很多，但 因采用假定不够完善，或采用的参数难以确定，理论公式还难 以直接应用。本标准采用的计算公式是以理论分析与试验研 究为基础：通过工程数据验证确定的，公式中保护层厚度、混 凝土强度feuk、环境温、湿度对锈蚀速率的影响都是根据国内 外试验资料确定的。 ， 混凝土强度主要反映混凝土的平均渗透性能对锈蚀速率的影 响，混凝土强度的影响由中国建筑科学研究院70个锈蚀试件的失 重率统计得到（相关系数0827）。当计算某一具体部位的钢筋锈 蚀速率时，若该部位的密实性与构件的平均渗透性能（混凝土强 度）有明显差异，宜采用条文说明第5.2.6条确定的等效混凝土强 度计算。 混凝土保护层厚度对锈蚀速率的影响由中国建筑科学研究院 和山东省建筑科学研究院的数据回归得到。 环境相对湿度对锈蚀速率的影响参考了前苏联、日本及我国 的试验或理论分析成果，试验表明，环境相对湿度在45%时，钢筋 乃有可能锈蚀；环境湿度在80%时，钢筋锈蚀速率最大；湿度天于 80%时：由于孔隙水饱和度增大，氧气扩散困难，锈蚀速率反而下 降（但也有湿度在90%，锈蚀速率仍很快的试验结果）。因此，对 室外环境钢筋不生锈的临界湿度取为45%；对室内环境，由于湿

B.0.4关于大气环境（包括气相轻微腐蚀环境）混凝土

B.0.8检测时刻的裂缝宽度由检测时刻的钢筋锈蚀深度按 章 4. 2. 6 条给出

章 4. 2. 6 条给出

DB15T 353.12-2020标准下载附录C氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀过程分机

附录D锈蚀钢筋混凝土构件承载力计算

D.0.1～D.0.3锈蚀受弯构件因钢筋截面损失、钢筋力学性能下 降、钢筋与混凝土协同工作性能降低，导致承载力降低。中国建筑 科学研究院、中冶集团建筑研究总院、西安建筑科技大学、清华大 学、同济大学、浙江大学、中国矿业大学等单位对锈蚀受弯构件承 载力分析都开展了大量的研究。 中国建筑科学研究院、中治集团建筑研究总院、西安建筑科技 大学进行过200余根锈蚀钢筋力学性能试验，均匀锈蚀钢筋的力 学性能一般不会变化，非均匀锈蚀钢筋由于在锈坑部位产生应力 集中，导致强度降低、塑性下降。本标准综合了各单位的试验结 果，给出了锈蚀钢筋屈服强度计算公式。 钢筋严重锈蚀后，粘结性能退化，在荷载作用下，平截面假定 不再成立，钢筋应变沿梁跨趋于均匀而存在应变滞后现象，当截面 配筋较多时（此时仍小于适筋梁的界限配筋），会出现受压区混凝 土先压坏、受拉钢筋达不到屈服强度的情况，形成所谓粘结失效超 筋梁，从而造成构件承载力下降。西安建筑科技大学所做的非线 性有限元分析、无粘结梁模拟试验、前苏联锈蚀梁模拟试验都验证 了这一结论。标准给出的钢筋强度利用系数由模拟梁试验和有限 元分析结果回归得出，按建议方法计算与90余根锈蚀梁（包括长 期暴露、快速锈蚀、现场解体锈蚀梁）试验结果的吻合程度优于 有文献提出的各种方法。 公式中钢筋锈蚀深度可采用实测值或由裂缝宽度按（4.2.6） 式估算。 D.0.4、D：0.5中治集团建筑研究总院、西安建筑科技天学共进 行了30余根锈蚀短柱的破坏性试验，试验表明，对锈蚀受压构件，

除钢筋锈蚀引起承载力降低外，由于出现锈胀裂缝导致混凝土保 护层与核心混凝土联系削弱，参与工作程度降低，对截面承载力也 有较大影响，对轴压构件影响最为显著，依次为小偏压构件、大偏 压构件。本标准采用了中治集团建筑研究总院根据试验结果提出 的保护层损伤系数。 D.0.6受剪、受扭构件目前还缺乏深入的研究，浙江大学、西安 建筑科技大学、同济大学开展了锈蚀梁抗剪承载力试验，尚未得出 一致结论，当前可仅考虑钢筋截面损失和强度降低按现行规范计 算其承载力。

附录 E锈蚀钢筋混凝土受弯构件变

DBJ／T13-301-2018标准下载封录E锈蚀钢筋混凝土受弯构件变形计算

E.0.1～E.0.3钢筋锈蚀引起钢筋截面面积减小、粘结力下降， 从而导致构件刚度降低。由于锈蚀构件工作机理的改变，若只考 志钢筋截面损失，并取钢筋应变不均匀系数山二1，按混凝土设计 规范计算刚度仍可能偏高15%左右。 根据长期暴露试验和锈后解体梁的试验结果，本标准考虑粘 结力下降对刚度的影响，给出了构件刚度退化系数的确定方法。 锈胀裂缝出现后，随锈蚀深度增加，刚度下降很快，锈蚀深度达到 0.25～0.30mm时（相应的裂缝宽度为2.5~3.0mm），钢筋与混 凝土粘结力已大部分丧失，此时由梁受力机理已逐渐过渡到扁拱 受力机理，刚度下降变缓。本标准偏保守取3>0.25mm后，粘结 力下降对刚度的影响系数为常数0.65。 与中治集团建筑研究总院23个试验梁相比，刚度试验值与计 算值比值的平均值为1.037，变异系数0.141。

28°086°016°006'0z0:26°0zo'1so'tz0'00'828°0111806*8.86°2992'f221'165.4"92'2'092581°9906221表08°68S0'S6390°69·较4系816°06616°085.321111111111(500's92*926°891°101附88829.5'78'6959862522.90°T919's869°5'olt's9系号123023序05·86: