摘要 服役混凝土在结构中是要承受荷载(自重加有效荷载)的，而现行测试和评估混凝土耐久性的方法，却是以纯材料形式进行的，忽略掉了荷载这个重要影响因素，从而导致混凝土在实际应用中常常出现两大困惑：一是服役混凝土的耐久性总是没有事先预期的好；二是高强混凝土的耐久性不总是比中低强混凝土的好。 要较准确测试服役混凝土的耐久性并解答这两大困惑的关键是如何在实验室对试件进行模拟加载。本课题设计了一种新颖的加载方式：先在机器上给试件施加一个给定的荷载（应力），然后卸载，用卸载后的试件再来做耐久性的测试，即一种先加载、后卸载、再测试，加载与测试分开进行的加载方式。该加载方式经应力-应变试验检验，精度足够高，基本可行。与现有的荷载与试件“捆绑”式的加载方式相比，该加载方式简单、方便、实用，易推广应用。通过引入该加载方式进行的系列混凝土耐久性试验表明：（1）低中高强服役混凝土的耐久性指标均不同程度地低于其纯材料混凝土的；（2）低中高强混凝土在服役状态（50%的应力水平）下的耐久性指标相差不大；（3）纯材料混凝土遵循强度越高耐久性越好的规律。 本课题的研究成果，对促进混凝土耐久性理论的进一步发展，对推动现行混凝土耐久性的测试方法进行改进或修正，对今后能较准确地设计出混凝土结构的耐久性奠定了良好的基础。 2100433B

混凝土的耐久性受三大因素制约：一是材性；二是孔结构（毛细孔通道）；三是腐蚀介质。现行测试混凝土耐久性的方法是以纯材料形式进行的，其测试时的材性因素和腐蚀介质因素可以与实际一致，但孔结构严重不符，因为服役混凝土在结构中是要承受荷载的，承受荷载后的孔结构是会发生很大变化的。故用纯材料形式测出来的混凝土耐久性可能与实际服役混凝土的相去甚远。要解决服役混凝土耐久性测试问题，首先必须解决如何在实验室里模拟服役混凝土受载，使得混凝土测试试件的孔结构与服役混凝土的相当，并能简单方便地进行后续耐久性能测试的问题。本项目拟对测试试件的加载方式及加载制度作详细地研究，得出服役混凝土耐久性测试方法。在此基础上，还拟对孔结构、应力水平与耐久性之间的关系作进一步的研究，探明服役混凝土耐久性的规律，为今后能较准确地设计和预估混凝土结构寿命奠定坚实基础。

《水工混凝土耐久性的研究和应用》总结了作者近20年来在水工混凝土耐久性研究领域中的主要成果，其中不少是国家"九五"和"十五"科技攻关的最渐成果。《水工混凝土耐久性的研究和应用》共分七章，包括:概述、混凝土的抗冻性、混凝土的渗漏溶蚀、混凝土的抗裂性、混凝土的水质侵蚀、混凝土的抗冲磨技术、水工钢筋混凝土的防碳化技术。书后还附有水工混凝土工程老化病害典型图例。

《水工混凝土耐久性的研究和应用》介绍了许多提高混凝土耐久性的新技术、新材料，如:HBC低热高抗裂新型大坝混凝土、高抗冻超抗冻混凝土、柔性全封闭抗冲耐磨混凝土、大坝保温防渗抗裂技术及防碳化技术、混凝土抗冻性的定量化设计及坷施工等，将进一步推动我国水工混凝土及其他工程混凝土耐久性研究及应用的发展。

耐久性是混凝土材料的重要性能之一，它涉及混凝土结构或构筑物的服役寿命和使用安全。但耐久性问题涉及面广、实际服役环境复杂、多因素耦合试验缺乏、现有理论不够完善，故本项目针对四个方面开展了多尺度、多因素耐久性问题的理论分析、试验研究及精细化数值模拟。 在混凝土及预应力混凝土结构冻融机理及耐久性评估中，材料试验发现：随着细观冻融损伤的增长，混凝土的宏观抗压强度呈三段式下降；在预应力构件试验中，建议寒冷地区轴心预应力构件的冻融预应力损失的取值不小于5%；在有限元模拟分析研究中，开发了一套混凝土细、宏观冻融损伤的模拟程序，给出了冻融寿命预测的建议方法 。 在对混凝土碳化过程的精细化数值模拟研究中，从化学反应动力学的角度出发，建立了偏微分方程组，并基于骨料级配理论和孔隙概率密度函数，用ABAQUS模拟了二氧化碳在混凝土中的扩散。 在对普通混凝土结构受氯盐侵蚀的耐久性试验研究中，开展模拟浸没区、浪溅区以及大气区 的复合氯盐侵蚀试验，研究不同工况、不同氯盐侵蚀对混凝土耐久性的影响。 在对氯盐侵蚀自密实混凝土过程的精细化数值模拟与试验研究中，首先，分别进行了氯盐溶液浸泡、氯盐盐雾侵蚀和RCM法测氯离子扩散系数试验。然后对不同龄期的自密实混凝土的氯离子扩散系数进行预测。最后，建立偏微分方程组，并通过ABAQUS二次开发和MATLAB计算，实现了氯盐侵蚀自密实混凝土的多尺度精细化数值化模型。 2100433B

重点针对多因素协同作用下混凝土坝长效健康服役主题，开展荷载与环境多因素协同作用下混凝土坝材料与结构交互演化机理研究，揭示混凝土坝长效服役性态的多因素协同驱动规律，创建服役机理的宏、微、细观多尺度融合研究理论；开展影响要素－工程质量－工程长效服役性态一体化研究，揭示工程质量的多要素组合作用规律和工程质量对混凝土坝服役性态的长效影响机理，提出工程质量监测与控制方法，构建长效服役的基础保障方法；综合考虑确定性与不确定性因素交互影响，研究混凝土坝服役性态监控与评估的时空四维场理论和方法，提出长效服役性态多指标组合预警体系，构建长效服役的预警理论与方法；基于长效服役风险管理理念，研究混凝土坝服役模式调控与补强修复方法，提出提升效果评估方法和决策优化模型，构建混凝土坝长效服役的提升方法。