針對現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)耐久性建立多功能氣候試驗(yàn)室的必要性

多功能試驗(yàn)室可以模擬環(huán)境下人工進(jìn)行混凝土早期特性、裂縫控制及耐久性的試驗(yàn)，對混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境模擬試驗(yàn)室技術(shù)進(jìn)行研究。通過人工加速試驗(yàn)系統(tǒng)分析混凝土結(jié)構(gòu)所處不同環(huán)境區(qū)域環(huán)境的影響。由于環(huán)境的惡化使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性受到嚴(yán)重影響，在施工建設(shè)和服役過程也暴露出許多值得關(guān)注的新問題。其中混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性不足致使加固維修費(fèi)用高昂，混凝土的早期開裂導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能的劣化等問題尤為嚴(yán)重。混凝土結(jié)構(gòu)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)溫度、濕度等的變化，而現(xiàn)場進(jìn)行混凝土耐久性試驗(yàn)，周期長、費(fèi)用高，實(shí)現(xiàn)困難，因此需要?jiǎng)?chuàng)建室內(nèi)模擬環(huán)境進(jìn)行長期的或加速的混凝土耐久性仿真研究擴(kuò)結(jié)構(gòu)開裂機(jī)理的研究。

利用環(huán)境模擬技術(shù)，建設(shè)大型多功能自動(dòng)控制混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境模擬室，可以人工模擬各種大氣環(huán)境、工業(yè)環(huán)境的單一因素或綜合因素作用，開展混凝土環(huán)境試驗(yàn)及相關(guān)理論研究。在實(shí)驗(yàn)室對混凝土材料、結(jié)構(gòu)的基本的熱學(xué)、力學(xué)、收縮、徐變、損傷等特性及其與各種氣候環(huán)境、海洋環(huán)境、腐蝕環(huán)境的定量關(guān)系進(jìn)行全面系統(tǒng)的仿真研究，加強(qiáng)材料與結(jié)構(gòu)的學(xué)科交叉。針對小型構(gòu)件或大型結(jié)構(gòu)仿真模型，真實(shí)再現(xiàn)工程實(shí)際環(huán)境，進(jìn)行結(jié)構(gòu)裂縫的開裂機(jī)制、開裂應(yīng)力發(fā)展變化、裂縫形成、結(jié)構(gòu)破壞的全過程跟蹤試驗(yàn)研究，達(dá)到從表觀至本質(zhì)、微觀至宏觀的規(guī)律解析，裂控研究將會(huì)有較大的突破。因此研究混凝土環(huán)境模擬試驗(yàn)室技術(shù)是非常必要的，對保證結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性有重要意義。

目前，環(huán)境模擬技術(shù)已趨成熟。利用單一因素的環(huán)境模擬試驗(yàn)，如溫度、濕度、氣壓、沙塵、鹽霧、淋雨、風(fēng)、太陽輻射、空間環(huán)境等氣候環(huán)境模擬試驗(yàn)以及靜載、振動(dòng)、沖擊等力學(xué)環(huán)境模擬試驗(yàn)，易于找出單一環(huán)境因素對結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律以；多功能氣候試驗(yàn)室可以模擬2個(gè)以上環(huán)境參數(shù)同時(shí)作用的模擬試驗(yàn)，可以真實(shí)地模擬實(shí)驗(yàn)對象實(shí)際經(jīng)受綜合環(huán)境的影響，增加試驗(yàn)的真實(shí)性和可靠性。國內(nèi)外對于環(huán)境試驗(yàn)也相繼分布了有關(guān)的針對各種研究領(lǐng)域的環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際應(yīng)用中還要進(jìn)行試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的剪裁、試驗(yàn)應(yīng)力篩選等項(xiàng)工作，以得到更加可靠適用的試驗(yàn)成果。用環(huán)境模擬技術(shù)，建設(shè)混凝土材料、結(jié)構(gòu)的環(huán)境模擬試驗(yàn)室是*可行的?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性、早期特性及裂縫控制研究所需要的各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)，如氣候環(huán)境、工業(yè)腐蝕環(huán)境、海洋侵蝕環(huán)境等等，都是可以實(shí)現(xiàn)的。因此，開展混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境模擬試驗(yàn)室技術(shù)的研究，深入探討混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境模擬試驗(yàn)的關(guān)健技術(shù)，定能建成高標(biāo)準(zhǔn)高水平的混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究平臺(tái)，促進(jìn)混凝土相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。

多種環(huán)境的綜合實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境模擬試驗(yàn)，需要模擬的實(shí)際環(huán)境多種多樣，如單一環(huán)境因素的模擬，包括高溫、低溫、濕度循環(huán)、濕度循環(huán)、寒潮襲擊、劇烈干燥、淋雨、結(jié)露、凍融循環(huán)、鹽類及化學(xué)物質(zhì)浸蝕、酸性氣體腐蝕等各種氣候及腐蝕環(huán)境等。

試驗(yàn)室主要功能

1 模擬自然條件下的氣候環(huán)境、海洋環(huán)境、工業(yè)環(huán)境；

2 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)；

3 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)；

4 人工氣候環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制研究；

5 海洋環(huán)境下工程材料、結(jié)構(gòu)的耐久性試驗(yàn)；

6 海洋環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制研究；

7 工業(yè)腐蝕環(huán)境下工程材料、結(jié)構(gòu)耐久性試驗(yàn)；

8 其他有關(guān)的環(huán)境試驗(yàn)綜合環(huán)境、可靠性試驗(yàn)等。

試驗(yàn)室布局及控制

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。兩實(shí)驗(yàn)區(qū)有效空間分別為：3.5m×2.3m×2m和3.5m×2m×2m。

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，保證其使用壽命。

試驗(yàn)室大門與澆筑場地之間的通道設(shè)置專門的帶滾輪平板小車及滑移軌道，試件或結(jié)構(gòu)模型在小車上的模具內(nèi)直接澆筑，拆模后移入試驗(yàn)室內(nèi)。

試驗(yàn)室的主要技術(shù)性能指標(biāo)

依據(jù)試驗(yàn)室所要實(shí)現(xiàn)的功能以及混凝土材料結(jié)構(gòu)的實(shí)際工程環(huán)境，確定其主要技術(shù)性能指標(biāo)如表1所示。

表1    混凝土環(huán)境模擬試驗(yàn)室主要技術(shù)性能指標(biāo)

（備注：具體試驗(yàn)室尺寸大小根據(jù)客戶試驗(yàn)構(gòu)件大小來確定）