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)和運營提供科學(xué)支撐，對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、地震作用等瞬時效應(yīng)綜合作用的結(jié)果，由于所建造的時間和所處的環(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)與瞬時效應(yīng)作用下結(jié)構(gòu)的安全問題，并在運營階段對結(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，周期長、費用高，再現(xiàn)或者重復(fù)各種條件非常困難甚至不可能。因此需要創(chuàng)建一個室內(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。
現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)人工模擬環(huán)境試驗技術(shù)包括環(huán)境模擬試驗的設(shè)計、多種耦合環(huán)境的實現(xiàn)、加速試驗與自然環(huán)境試驗的相關(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室即人工氣候試驗室，可從時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，并實現(xiàn)多種環(huán)境因素的耦合作用，同時能夠與加載裝置聯(lián)合運用，模擬真實的荷載效應(yīng)。在模擬的實際環(huán)境中進(jìn)行各種工程材料與構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的試驗，可對環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行定性、定量、全面、系統(tǒng)的仿真分析，對土木工程結(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現(xiàn)從源頭創(chuàng)新，有積極的推動作用。
我公司和國內(nèi)各大院校合作研發(fā)的混凝土（結(jié)構(gòu)）耐久性試驗室即ZHS系列多功能氣候擬試驗室，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)境模擬試驗室分為2部分，一部分為高低溫濕熱交變?nèi)照沼炅軐嶒瀰^(qū)，另一部分為鹽霧、腐蝕氣體環(huán)境、海洋環(huán)境實驗區(qū)。兩部分可獨立運行，單獨進(jìn)行有關(guān)試驗，也可交替進(jìn)行同批次結(jié)構(gòu)模型試件的試驗，即實現(xiàn)試驗環(huán)境的綜合性。實驗室為30m3，60m3，120m3（具體尺寸可根據(jù)實際需要設(shè)計定制）
試驗室各分系統(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，保證試驗系統(tǒng)的可靠性和長期運行。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)項目和國家重點（重大）工程項目提供試驗研究平臺。各大院校建成擁有功能全、規(guī)模大、自動化控制的大型步入式人工環(huán)境模擬試驗室，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科研計劃項目和國家省部級重點土木工程科研項目提供科學(xué)研究平臺。
可以實現(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；
- 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；
- 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；
- 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；
- 其他有關(guān)的環(huán)境試驗(綜合環(huán)境、可靠性試驗等)。
目前環(huán)境模擬試驗技術(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)展動態(tài)和技術(shù)水平，根據(jù)土木工程結(jié)構(gòu)環(huán)境試驗的具體要求，研究土木工程結(jié)構(gòu)環(huán)境模擬試驗室關(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。
因此，利用環(huán)境模擬技術(shù)，建設(shè)大型多功能自動控制混凝土結(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)境試驗及相關(guān)理論研究。在實驗室對混凝土材料、結(jié)構(gòu)的基本熱學(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，真實再現(xiàn)工程實際環(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，裂控研究將會有較大的突破。因此研究混凝土環(huán)境模擬試驗室技術(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。
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