3．5 构造规定 3．5．1 本条提出了环境作用下混凝土保护层厚度的确定原则。对于不同环境作用下所需的混凝土保护层最小厚度，可见本标准的4．3．1条、5．3．2条、6．3．2条和7．3．2条中的具体规定。 混凝土构件中最外侧的钢筋会首先发生锈蚀，一般是箍筋和分布筋，在双向板中也可能是主筋。所以本标准对构件中各类钢筋的保护层最小厚度提出相同的要求。欧洲CEB-FIP模式规范、英国BS标准、美国混凝土学会ACI规范以及现行的欧盟规范都有这样的规定。箍筋的锈蚀可引起构件混凝土沿箍筋的环向开裂，而墙、板中分布筋的锈蚀除引起开裂外，还会导致保护层的成片剥落，都是结构的正常使用所不允许的。 保护层厚度的尺寸较小，而钢筋出现锈蚀的年限大体与保护层厚度的平方成正比，保护层厚度的施工偏差会对耐久性造成很大的影响。以保护层厚度为20mm的钢筋混凝土板为例，如果施工允许偏差为±5mm，则5mm的允许负偏差就可使钢筋出现锈蚀的年限缩短约40％。因此在耐久性设计所要求的保护层厚度中，必须计入施工允许负偏差。1990年颁布的CEB-FIP模式规范、2004年正式生效的欧盟规范以及英国历届BS标准等标准中，都将用于设计计算和标注于施工图上的保护层设计厚度称为“名义厚度”，并规定其数值不得小于耐久性要求的最小厚度与施工允许负偏差的绝对值之和。欧盟规范建议的施工允许偏差对现浇混凝土为5mm～15mm，一般取10mm。美国ACI规范和加拿大规范规定保护层的最小设计厚度已经包含了约12mm的施工允许偏差，与欧盟规范名义厚度的规定实际上相同。我国《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204对梁类构件的允差规定为＋10mm/-7mm、板类构件为＋8mm/-5mm，对负偏差的要求较严。 本标准规定保护层设计厚度的最低值仍称为最小厚度，但在耐久性所要求最小厚度的取值中已考虑了施工允许负偏差的影响，并对现浇的一般混凝土梁、柱取允许负偏差的绝对值为10mm，板、墙为5mm。 为保证钢筋与混凝土之间粘结力传递，各种钢筋的保护层厚度均不应小于钢筋的直径。按防火要求的混凝土保护层厚度，可参照有关的防火设计标准，但我国有关设计规范中规定的梁板保护层厚度，往往达不到所需耐火极限的要求，尤其是预应力预制楼板。 保护层厚度过薄的平面构件容易在施工中因新拌混凝土的塑性沉降和硬化混凝土的收缩引起顺筋开裂；当顶面钢筋保护层过薄时，新拌混凝土的抹面整平工序也会促使混凝土硬化后的顺筋开裂。此外，混凝土粗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(见本标准附录B．3)。 3．5．2 预应力筋的耐久性要求应高于普通钢筋。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灌浆。本标准规定，对于单纯依靠混凝土保护层防护的预应力筋，其保护层厚度应比普通钢筋的大10mm。 3．5．3 工厂生产的混凝土预制构件，在保护层厚度的质量控制上较有保证，保护层施工偏差比现浇构件的小，因此设计要求的保护层厚度可以适当降低。 3．5．4 本条所指的裂缝为荷载造成的横向裂缝，不包括收缩和温度等非荷载作用引起的裂缝。表3．5．4中的裂缝宽度允许值，更不能作为荷载裂缝计算值与非荷载裂缝计算值两者叠加后的控制标准。控制非荷载因素引起的裂缝，应该通过混凝土原材料的精心选择、合理的配比设计、良好的施工养护和适当的构造措施来实现。 表面裂缝最大宽度的计算值可根据国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB 50010或《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362的相关公式计算，后者给出的裂缝宽度与保护层厚度无关。研究表明，按照规范GB 50010公式计算得到的最大裂缝宽度要比国内外其他规范的计算值大得多，而规定的裂缝宽度允许值却偏严。增大混凝土保护层厚度虽然会加大构件裂缝宽度的计算值，但实际上对保护钢筋减轻锈蚀十分有利，所以在我国公路混凝土桥涵设计规范JTG 3362中，不考虑保护层厚度对裂缝宽度计算值的影响。 现有研究显示，裂缝表面宽度并不是影响内部钢筋锈蚀程度的唯一因素；南非学者Otieno等2012年对带有表面裂缝的钢筋混凝土梁内部钢筋锈蚀电流的监测表明，保护层厚度和裂缝表面宽度的比值能更加有效地表明带有裂缝的保护层对内部钢筋的保护程度；对同一种混凝土材料，保护层厚度与开裂宽度的比值与锈蚀电流遵从确定的规律。这方面的研究需要进一步积累。 此外，不能为了减少裂缝计算宽度而在厚度较大的混凝土保护层内加设没有防锈措施的钢筋网，因为钢筋网的首先锈蚀会导致网片外侧混凝土的剥落，减少内侧箍筋和主筋应有的保护层厚度，对构件的耐久性造成更为有害的后果。荷载与收缩引起的横向裂缝本质上属于正常裂缝，如果影响结构物的外观要求或防水功能应及时进行灌缝与封闭。 3．5．6 棱角部位受到两个侧面的环境作用并容易造成碰撞损伤，在可能条件下应尽量加以避免。 3．5．7 碰撞等会造成结构物的损伤，影响结构的安全性、适用性和耐久性。本标准的耐久性设计措施不能抵抗碰撞的作用；对于使用期间可能遭受碰撞的结构，结构设计应该设置专门的防碰撞措施。本条所称的预警设施包括城市立交桥的限高标志等，本条所称的防护措施包括城市桥墩上的防撞墙等。 3．5．8 混凝土施工缝、伸缩缝等连接缝是结构中相对薄弱的部位，容易成为腐蚀性物质侵入混凝土内部的通道，故应在设计与施工中应尽量避让局部环境作用比较不利的部位，如桥墩的施工缝不应设在干湿交替的水位变动区。 3．5．9 应避免外露金属部件的锈蚀造成混凝土的胀裂，影响构件的承载力。这些金属部件宜与混凝土中的钢筋隔离或进行绝缘处理。在氯盐环境中，混凝土构件中埋件的锚筋会发生严重的锈蚀现象，本条的构造规定参考了《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ 275-2000第5．6．13条的规定。 3．5．11 本标准对混凝土结构耐久性设计的基本方法是通过提高混凝土本体的致密性来确保混凝土结构和构件的使用年限。在一些特殊的情况下，可考虑使用附加防腐蚀措施和混凝土本体共同保证使用年限。这些情况包括：局部环境作用严酷、混凝土自身难以达到使用年限的要求，构件使用年限较长(超过100年)、一次性混凝土耐久性设计对使用年限的保证率不高等。这些情况下，本标准建议采用防腐蚀附加措施，考虑其对使用年限的贡献或者提高对构件使用年限的保证率。