2.4 不同腐蚀环境作用等级下的不同工段混凝土基本配合比及其性能参数
2.4.1 腐蚀环境等级划分和规范允许的最大水胶比
根据地质勘测报告和《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008），深圳地铁11号线地下结构现浇钢筋混凝土腐蚀环境等级划分和允许的最大水胶比限制见表2.61。
表2.61 深圳地铁11号线地下结构现浇钢筋混凝土腐蚀环境等级划分和允许的最大水胶比限制
表2.61中，红树湾站至后海区间和前海湾站至宝安站区间，虽然SO2-4浓度和Mg2+浓度均达到Ⅴ-D级，但长期浸没于地表或地下水中。根据本书上述研究成果和国内外试验研究及现场调查表明，当钢筋混凝土构件大于30cm厚度时，不存在干湿交替结晶膨胀破坏。针对于红树湾站至后海区间和前海湾站至宝安站区间工段，只要严格控制钢筋混凝土构件开裂渗漏，钢筋混凝土构件所处腐蚀环境等级可视为Ⅴ-C级和Ⅳ-C级，混凝土最大水胶比限制为0.40。
以上各工段中，由于桥头站至后亭站区间的工点属于高架段，虽然按腐蚀环境等级Ⅲ-C和Ⅳ-C来说，其最大水胶比限制为0.40，但从结构强度来说，高架段的强度等级或须达到C50或C5655，根据结构设计强度，由前文可知，掺和料采用20%粉煤灰加40%矿渣的掺量和配伍，其水胶比应控制为0.35。而其他各工段结构设计强度为C35，由前文可知，掺和料采用20%粉煤灰加40%矿渣的掺量和配伍，其水胶比应控制为0.41。也就是说，高架工段混凝土的水胶比将以结构强度来控制，而其他工段的水胶比将以耐久性要求来控制。
2.4.2 氯盐非常严重腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比
根据C35混凝土设计强度，水胶比应控制为0.41。而根据《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008），在氯盐非常严重腐蚀环境下的混凝土，其最大水胶比限制为0.36。该规范也同时注明，处于Ⅳ-E非常严重环境作用等级下的混凝土，若其28d龄期混凝土氯离子扩散系数DRCM＜4×10-12m2/s，满足钢筋混凝土100年的设计耐久性要求，则所对应的最大水胶比可提高到0.38。而根据《铁路混凝土》（TB/T 3275—2011），处于氯盐L-3环境作用等级下的混凝土，最大水胶比限制为0.36；若要满足钢筋混凝土100年的设计耐久性要求，其56d龄期混凝土氯离子扩散系数DRCM＜3×10-12m2/s。前文的试验研究结果表明，当引气混凝土水胶比不大于0.40时，28d龄期氯离子扩散系数DRCM＜4×10-12m2/s，56d龄期氯离子扩散系数DRCM＜3×10-12m2/s，因此，表2.62中处于氯盐非常严重腐蚀环境下的标段，其现浇混凝土最大水胶比限制可由0.36修改为0.38。满足《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）的要求。
表2.62 处于氯盐非常严重腐蚀环境下的标段及其最大水胶比
处于氯盐非常严重腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比及其性能见表2.63和表2.64。
表2.63 处于氯盐非常严重腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比（试件编号Y38）
注 表中减水剂为萘系减水剂（FDN-1），引气剂采用的是DH-9。
表2.64 处于氯盐非常严重腐蚀环境下的推荐混凝土性能（试件编号Y38）
根据试验结果并考虑混凝土拌和现场工作的便利性，推荐混凝土配合比主要参数如下。
水胶比：不大于0.38。
矿渣粉掺量：30%～40%。
粉煤灰掺量：15%～25%。
含气量：4%～5%。
坍落度：出机口（180±20）mm。
强度等级：C35。
标准养护28d氯离子扩散系数（RCM法）小于4.0×10-12m2/s。
标准养护28d混凝土抗硫酸盐等级不小于KS120。
标准养护28d混凝土试件60d快速碳化深度小于20mm。
2.4.3 非常严重氯盐加严重硫酸盐腐蚀环境下推荐混凝土参考配合比
根据C35混凝土设计强度，水胶比应控制0.41，而根据《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008），在硫酸盐严重腐蚀环境下的混凝土，其最大水胶比限制为0.36；同时规范注明，对含有较高浓度氯盐的地下水和土，可不单独考虑硫酸盐的作用。根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005—2010），当混凝土处于水中2000mg/
浓度≤5000mg/L的Y3环境作用等级时，若要满足钢筋混凝土100年的耐久性要求，混凝土的最大水胶比为0.40，标准养护56d混凝土的抗硫酸盐结晶破坏等级≥KS150。前文的混凝土试验研究结果表明，水胶比0.38的配合比28d龄期混凝土的抗硫酸盐结晶干湿循环次数大于150，即抗硫酸盐等级大于KS150，满足《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005—2010）环境作用等级Y3的要求。因此，表2.65中处于非常严重氯盐加严重硫酸盐腐蚀环境下的标段的现浇混凝土最大水胶比限制可由0.36修改为0.38。满足《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005—2010）的要求。
表2.65 处于非常严重氯盐加严重硫酸盐腐蚀环境下的标段及最大水胶比
处于非常严重氯盐加严重硫酸盐腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比及其性能见表2.66和表2.67。
表2.66 处于非常严重氯盐加严重硫酸盐腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比（试件编号Y38）
注 表中减水剂为萘系减水剂（FDN-1），引气剂采用的是DH-9。
表2.67 处于非常严重氯盐加严重硫酸盐腐蚀环境下的推荐混凝土性能（试件编号Y38）
根据试验结果并考虑混凝土拌和现场工作的便利性，推荐混凝土配合比主要参数如下。
水胶比：不大于0.38。
矿渣粉掺量：30%～40%。
粉煤灰掺量：15%～25%。
含气量：4%～5%。
坍落度：出机口（180±20）mm。
强度等级：C35。
标准养护28d氯离子扩散系数（RCM法）小于4.0×10-12m2/s。
标准养护28d混凝土抗硫酸盐等级不小于KS150。
标准养护28d混凝土试件60d快速碳化深度小于20mm。
2.4.4 中等腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比
处于中等腐蚀环境下的工段的混凝土，根据《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008），在氯盐或硫酸盐中等腐蚀环境下的混凝土，其最大水胶比限制为0.40。而根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005—2010），处于氯盐L-2环境作用等级下的混凝土，最大水胶比限制为0.40；处于硫酸盐Y-2环境等级下的混凝土最大水胶比限制为0.45；而根据C35的结构设计强度，水胶比应控制为0.41。因此，对处于中等腐蚀环境等级下的工段的混凝土，其最大水胶比仍限制为0.40，均满足《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）和《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005—2010）的要求。
处于中等腐蚀环境下的工段及其推荐混凝土参考配合比和性能分别见表2.68～表2.70。
表2.68 处于中等腐蚀环境下的工段及最大水胶比
表2.69 处于中等腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比（试件编号Y40）
注 表中减水剂为萘系减水剂（FDN-1），引气剂采用的是DH-9。
表2.70 处于中等腐蚀环境下推荐混凝土性能（试件编号Y40）
根据试验结果并考虑混凝土拌和现场工作的便利性，推荐混凝土配合比主要参数如下。
水胶比：不大于0.40。
矿渣粉掺量：30%～40%。
粉煤灰掺量：15%～25%。
含气量：4%～5%。
坍落度：出机口（180±20）mm。
强度等级：C35。
标准养护28d氯离子扩散系数（RCM法）小于5.0×10-12m2/s。
标准养护28d混凝土抗硫酸盐等级不小于KS90。
标准养护28d混凝土试件60d快速碳化深度小于20mm。
2.4.5 侵蚀性碳酸腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比
松岗车辆段现浇钢筋混凝土由于环境侵蚀性CO2浓度偏高，当工程结构为地下工程时，属于严重侵蚀性碳酸腐蚀环境作用等级，可采用2.4.3节推荐的水胶比0.38且掺加15%～25%粉煤灰加30%～40%矿渣的引气混凝土。对于处于干湿交替环境的出地面工程，属于非常严重侵蚀性碳酸腐蚀环境作用等级，虽然有相关理论认为，在非流动水环境中，侵蚀性CO2对混凝土腐蚀程度不高，且高氯盐含量有利于阻碍侵蚀性碳酸腐蚀。本项研究中侵蚀性碳酸腐蚀结果同样表明，侵蚀性CO2对混凝土腐蚀程度不高。混凝土最大水胶比限制仍维持0.38。处于非常严重侵蚀性碳酸腐蚀环境作用等级的工段见表2.71。
表2.71 处于非常严重侵蚀性碳酸腐蚀环境下的工段及最大水胶比
处于非常严重侵蚀性碳酸腐蚀环境作用等级的推荐混凝土参考配合比及其性能见表2.72和表2.73。
表2.72 处于非常严重侵蚀性碳酸腐蚀环境下的推荐混凝土参考配合比（试件编号Y38）
注 表中减水剂为萘系减水剂（FDN-1），引气剂采用的是DH-9。
根据试验结果并考虑混凝土拌和现场工作的便利性，推荐混凝土配合比主要参数如下。
水胶比：不大于0.38。
矿渣粉掺量：30%～40%。
表2.73 处于非常严重侵蚀性碳酸腐蚀环境下的推荐混凝土性能（试件编号Y38）
粉煤灰掺量：15%～25%。
含气量：4%～5%。
坍落度：出机口（180±20）mm。
强度等级：C35。
标准养护28d氯离子扩散系数（RCM法）小于4.0×10-12m2/s。
标准养护28d混凝土抗硫酸盐等级不小于KS120，标准养护56d混凝土抗硫酸盐等级不小于KS150。
标准养护28d混凝土试件60d快速碳化深度小于20mm。
2.4.6 C50结构强度推荐混凝土参考配合比
由于桥头站至后亭站区间的工点属于高架段，虽然按腐蚀环境等级Ⅲ-C和Ⅳ-C来说，其最大水胶比限制为0.40，但从结构强度来说，高架段的强度等级或须达到C50，根据结构设计强度，由前文可知，掺和料采用20%粉煤灰加40%矿渣的掺量和配伍，其水胶比应控制为0.35。因此，高架工段的水胶比设定为0.35。高架工段和最大水胶比见表2.74。
表2.74 高架工段和最大水胶比
C50结构强度推荐混凝土参考配合比及其性能分别见表2.75和表2.76。
表2.75 C50结构强度推荐混凝土参考配合比（试件编号Y35）
根据试验结果并考虑混凝土拌和现场工作的便利性，推荐混凝土配合比主要参数如下。
水胶比：不大于0.35。
表2.76 C50结构强度推荐混凝土性能（试件编号Y35）
矿渣粉掺量：30%～35%。
粉煤灰掺量：10%～15%。
含气量：4%～5%。
坍落度：出机口（180±20）mm。
强度等级：C50。
标准养护28d氯离子扩散系数（RCM法）小于4.0×10-12m2/s。
标准养护28d混凝土抗硫酸盐等级不小于KS120。
标准养护28d混凝土试件60d快速碳化深度小于20mm。
2.4.7 非常严重腐蚀环境下的推荐混凝土原材料成本分析
处于非常严重氯盐加严重硫酸盐腐蚀环境下标段的现浇混凝土，推荐的满足钢筋混凝土100年耐久性的混凝土配合比及原材料价格分析见表2.77。为比较本研究推荐混凝土原材料成本差异，以根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005—2010）配制的强度等级为C50非引气混凝土作为对比组。比较结果见表2.77。
表2.77 满足非常严重腐蚀环境下100年耐久性现浇混凝土原材料价格分析
由原材料成本分析可见，推荐的满足钢筋混凝土100年耐久性的引气混凝土，虽然引气剂成本增加约5元/m3，但由于每方混凝土材料总量降低3%，且混凝土中水泥用量减少，因此原材料成本降低约15元/m3。
2.4.8 Cl-腐蚀Ⅳ-E级和SO2-4、Mg2+腐蚀均达到Ⅴ-D级推荐混凝土配合比
表2.78中工点的岩土工程勘察结果显示，Cl-腐蚀达到Ⅳ-E级，SO2-4腐蚀和Mg2+腐蚀均达到Ⅴ-D级，若结构长期浸没于地表或地下水中，只要严格控制钢筋混凝土构件开裂渗漏，钢筋混凝土构件所处腐蚀环境等级可视为Ⅴ-C级和Ⅳ-C级，混凝土最大水胶比限制为0.40，矿渣粉掺量为35%～40%，粉煤灰掺量为15%～20%，混凝土含气量为4%～5%。
表2.78 机场至福永段主要腐蚀介质浓度和腐蚀环境等级
对于处于干湿交替环境的出地面工程，属于Ⅳ-E、Ⅴ-D的非常严重腐蚀环境作用等级，混凝土最大水胶比限制为0.38，矿渣粉掺量为30%～40%，粉煤灰掺量为15%～25%，混凝土含气量为4%～5%。