混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)所處環(huán)境的不同可以劃分為大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、海洋環(huán)境和工業(yè)環(huán)境等。環(huán)境中的侵蝕性介質(zhì)通過各種途徑進(jìn)入混凝土內(nèi)部，使鋼筋和混凝土的性能劣化、粘結(jié)性能降低，使得混凝土結(jié)構(gòu)的承載力，適用性和安全性降低，zui終會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)可能沒有達(dá)到設(shè)計(jì)壽命就提前發(fā)生破壞?；炷两Y(jié)構(gòu)根據(jù)引起耐久性損傷的原因，又可以將環(huán)境劃分為一般環(huán)境、特殊環(huán)境和災(zāi)害環(huán)境。一般環(huán)境中的二氧化碳、酸雨、濕度與溫度等能使混凝土中性化，并使混凝土中的鋼筋產(chǎn)生銹蝕，而環(huán)境濕度與溫度則是影響鋼筋銹蝕的zui主要因素；特殊環(huán)境中的鹽、酸、堿是導(dǎo)致鋼筋銹蝕破壞與混凝土腐蝕破壞的主要原因，如寒冷地區(qū)的凍害、沿海地區(qū)的鹽害、腐蝕性土壤及工業(yè)環(huán)境中的酸堿腐蝕等；災(zāi)害環(huán)境主要指火災(zāi)、地震等對(duì)結(jié)構(gòu)造成的偶發(fā)損傷，這些損傷與環(huán)境損傷造成的因素共同作用，將使結(jié)構(gòu)性能隨時(shí)間劣化。如果說結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)解決的是構(gòu)件或結(jié)構(gòu)承載能力問題，那么結(jié)構(gòu)耐久性研究則解決的是混凝土抵抗環(huán)境作用能力問題。
由于混凝土結(jié)構(gòu)的破壞都是從混凝土和鋼筋的劣化開始的，因此材料層次的研究是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的zui基礎(chǔ)部分，包括對(duì)混凝土和鋼筋的研究。目前對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究成果大多數(shù)是在材料方面取得的，主要包括混凝土的碳化、鋼筋銹蝕、堿-骨料反應(yīng)和凍融破壞等的研究，以及化學(xué)、物理、生化過程和環(huán)境侵蝕分析。通過對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)材料的研究我們來建立各種模型，為我們在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)和評(píng)估的研究打下基礎(chǔ)。因此，我們把混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究劃分為因素研究、機(jī)理研究、性能研究、評(píng)估研究四個(gè)層次，這四個(gè)層次由低到高發(fā)展，各個(gè)層次又相互依存、相互影響。
目前對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究一般從環(huán)境層次、材料層次、構(gòu)件層次和結(jié)構(gòu)層次四個(gè)方面來進(jìn)行,而對(duì)材料層次和構(gòu)件層次的研究比較多些。
簡單的說混凝土材料的耐久性指標(biāo)一般包括：
1 混凝土的碳化
2 混凝土中鋼筋的銹蝕
3 堿-骨料反應(yīng)
4 混凝土凍融破壞
5 氯離子侵蝕
耐久性檢測項(xiàng)目:1、電通量：用通過混凝土的電通量來反應(yīng)混凝土抗氯離子滲透性能；2、混凝土抗凍標(biāo)號(hào)：用慢凍法測得的zui大凍融循環(huán)次數(shù)來劃分的混凝土抗凍性能等級(jí)；3、混凝土抗凍等級(jí)：用快凍法測得的zui大凍融循環(huán)次數(shù)來劃分的混凝土抗凍性能等級(jí)；4、抗硫酸鹽等級(jí)：用抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)方法測得的zui大干濕循環(huán)次數(shù)來劃分的混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能等級(jí)；5、快速氯離子遷移系數(shù)法：通過測定混凝土中氯離子滲透深度，計(jì)算得到氯離子遷移系數(shù)來反映混凝土抗氯離子滲透性能的試驗(yàn)方法—簡稱為RCM法； 6、早期抗裂試驗(yàn)：用于測試混凝土試件在約束條件下的早期抗裂性能；7、抗水滲透試驗(yàn)：（1）滲水高度法：用于以測定混凝土在恒定水壓力下的平均滲水高度來表示的混凝土抗水滲透性能；（2）逐級(jí)加壓法：用于通過逐級(jí)施加水壓力來測定以抗?jié)B等級(jí)來表示的混凝土的抗水滲透性能。8、耐磨性9、護(hù)筋性10、堿骨料反應(yīng)。
由于我國是自然災(zāi)害頻發(fā)的國家，開展重大工程安全和耐久性研究，為保障軍用和民用工程的安全建設(shè)和運(yùn)營提供科學(xué)支撐，對(duì)緩解和解決目前國內(nèi)重大工程安全和質(zhì)量事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，具有十分重要的意義。
混凝土結(jié)構(gòu)在使用期限內(nèi)的破壞往往是氣候因素與侵蝕環(huán)境、正常使用時(shí)的力學(xué)環(huán)境等長期效應(yīng)與風(fēng)荷載、地震作用等瞬時(shí)效應(yīng)綜合作用的結(jié)果，由于所建造的時(shí)間和所處的環(huán)境不同，其安全性能也不相同。因此，需要綜合考慮長期效應(yīng)與瞬時(shí)效應(yīng)作用下結(jié)構(gòu)的安全問題，并在運(yùn)營階段對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康檢測和監(jiān)測，進(jìn)行健康狀況耐久性評(píng)估和加固，確保結(jié)構(gòu)在使用期限內(nèi)的安全。
混凝土結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用于海洋、鹽漬土、凍融、工業(yè)腐蝕等嚴(yán)酷環(huán)境的建筑、碼頭、橋梁、隧道、公路、機(jī)場等重要工程，因而混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工程界的zui重要前沿研究方向之一。
混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、早期開裂及裂縫控制不僅與材料內(nèi)在特性有關(guān)，更受控于各種環(huán)境參數(shù)的變化，如溫度、濕度、陽光輻照、冰、雨、雪凍融、腐蝕等。隨著工業(yè)化的快速推進(jìn)特別是從上個(gè)世紀(jì)后期以來，各種工業(yè)廢水、廢氣、廢渣的大量排放使環(huán)境條件在不斷地加劇惡化。
大氣自然環(huán)境中各種酸雨的出現(xiàn)與水源的污染加重以及各種有害氣體浸蝕等化學(xué)性侵害也給混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性等帶來嚴(yán)重影響。而現(xiàn)場進(jìn)行土木工程結(jié)構(gòu)的耐久性試驗(yàn)，周期長、費(fèi)用高，再現(xiàn)或者重復(fù)各種條件非常困難甚至不可能。因此需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)室內(nèi)模擬環(huán)境進(jìn)行長期的、穩(wěn)定的或加速的土木工程結(jié)構(gòu)耐久性機(jī)理的仿真研究——人工環(huán)境模擬試驗(yàn)。
現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)人工模擬環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)包括環(huán)境模擬試驗(yàn)的設(shè)計(jì)、多種耦合環(huán)境的實(shí)現(xiàn)、加速試驗(yàn)與自然環(huán)境試驗(yàn)的相關(guān)性以及檢測設(shè)備、儀器的應(yīng)用等諸多關(guān)鍵環(huán)節(jié)。利用環(huán)境模擬技術(shù)，建設(shè)大型混凝土耐久性試驗(yàn)室即人工氣候試驗(yàn)室，可從時(shí)間到空間模擬所需要的各種環(huán)境現(xiàn)象或者條件，如自然氣候環(huán)境、工業(yè)環(huán)境、海洋環(huán)境、鹽漬土環(huán)境、凍融環(huán)境等，并實(shí)現(xiàn)多種環(huán)境因素的耦合作用，同時(shí)能夠與加載裝置聯(lián)合運(yùn)用，模擬真實(shí)的荷載效應(yīng)。在模擬的實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行各種工程材料與構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)，可對(duì)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行定性、定量、全面、系統(tǒng)的仿真分析，對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)尤其是混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、裂縫控制、各種早期特性的研究實(shí)現(xiàn)從源頭創(chuàng)新，有積極的推動(dòng)作用。
我公司和國內(nèi)各大院校合作研發(fā)的混凝土（結(jié)構(gòu)）耐久性試驗(yàn)室即ZHS系列多功能氣候模擬試驗(yàn)室，可在一定范圍內(nèi)模擬自然環(huán)境中的溫度、濕度、日照、淋雨、鹽霧、霜凍、大氣酸雨(CO2、SO2氣體)等環(huán)境。該試驗(yàn)室環(huán)境模擬采用了制冷、加熱、除濕、加濕和紫外線輻射等設(shè)備，同時(shí)在室內(nèi)布置噴液管、噴氣管，用以噴入鹽霧、酸雨、低濃度的CO2和SO2氣體等。
環(huán)境模擬試驗(yàn)室分為2部分，一部分為高低溫濕熱交變?nèi)照沼炅軐?shí)驗(yàn)區(qū)，另一部分為鹽霧、腐蝕氣體環(huán)境、海洋環(huán)境實(shí)驗(yàn)區(qū)。兩部分可獨(dú)立運(yùn)行，單獨(dú)進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)，也可交替進(jìn)行同批次結(jié)構(gòu)模型試件的試驗(yàn)，即實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)環(huán)境的綜合性。實(shí)驗(yàn)室為30m3，60m3，120m3（具體尺寸可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)定制）
試驗(yàn)室各分系統(tǒng)主要有：主室體、空氣循環(huán)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、日照系統(tǒng)、淋雨系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。研究各分系統(tǒng)的技術(shù)及設(shè)備配套，在保證各分系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)上，進(jìn)行智能化操作控制。試驗(yàn)室設(shè)備應(yīng)使用防腐材料，以適應(yīng)所模擬的腐蝕環(huán)境，保證試驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性和長期運(yùn)行。建成后將為承擔(dān)土木工程領(lǐng)域的建筑、橋梁、隧道、碼頭、公路、鐵路和城市軌道交通相關(guān)的國家重大基礎(chǔ)科學(xué)項(xiàng)目和國家重點(diǎn)（重大）工程項(xiàng)目提供試驗(yàn)研究平臺(tái)。各大院校建成擁有功能全、規(guī)模大、自動(dòng)化控制的大型步入式人工環(huán)境模擬試驗(yàn)室，可以完善院校的土木工程結(jié)構(gòu)耐久性研究系統(tǒng)，取得一批*的高水平研究成果，繼續(xù)保持土木工程學(xué)科的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究方向在國內(nèi)的優(yōu)勢學(xué)術(shù)地位，進(jìn)一步提升研究水平，提高科技創(chuàng)新能力，加速人才培養(yǎng)，為今后爭取國家重點(diǎn)科研計(jì)劃項(xiàng)目和國家省部級(jí)重點(diǎn)土木工程科研項(xiàng)目提供科學(xué)研究平臺(tái)。
可以實(shí)現(xiàn)的主要功能有：
- 模擬自然條件下的氣候環(huán)境、海洋環(huán)境、工業(yè)環(huán)境；
- 人工氣候環(huán)境下各種工程材料、結(jié)構(gòu)的耐久性試驗(yàn)；
- 人工氣候環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)熱學(xué)性能及早期特性試驗(yàn)；
- 人工氣候環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制研究；
- 海洋環(huán)境下工程材料、結(jié)構(gòu)的耐久性試驗(yàn)；
- 海洋環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制研究；
- 工業(yè)腐蝕環(huán)境下工程材料、結(jié)構(gòu)耐久性試驗(yàn)；
- 其他有關(guān)的環(huán)境試驗(yàn)(綜合環(huán)境、可靠性試驗(yàn)等)。
目前環(huán)境模擬試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展迅速，科技成果不斷涌現(xiàn)，需要掌握環(huán)境模擬技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和技術(shù)水平，根據(jù)土木工程結(jié)構(gòu)環(huán)境試驗(yàn)的具體要求，研究土木工程結(jié)構(gòu)環(huán)境模擬試驗(yàn)室關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)、高水平土木工程結(jié)構(gòu)的環(huán)境模擬試驗(yàn)室，為各大院校校土木工程科學(xué)的快速發(fā)展就顯得尤為必要。
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