不同地区的气候、地理等环境条件都会随着侵蚀介质的不同而直接导致混凝土结构耐久性劣化的地区差异。由于我国地理跨度大、气候多变,环境的地域差异较大,混凝土结构耐久性病害表现出“南锈北冻”的区域特征:北方严寒地区的混凝土结构(海港、公路等)破坏特征一般为冻融或盐冻破坏,而处于东南和南方湿热地区的混凝土结构一般表现为混凝土碳化或氯盐侵蚀。一些国内外的设计规范和规程都给出了混凝土结构的工作环境分类,一般都是以环境侵蚀机理特征为主并结合各自在不同情况下的对结构侵蚀程度进行定性的分类分级描述[1-29,1-30]。然而,对于工程实际,若不具备量化的指标,即使对于同一环境对象,工程人员对于环境级别的选取也有可能产生差异;而且对于环境温度、湿度及侵蚀介质浓度等对结构耐久性劣化有直接影响且影响较大的指标,仅以定性的指标加以描述或对其不加以明确的考虑,相应的耐久性设计将会出现适用性上或安全性上的问题,或不能满足设计使用寿命期的功能要求。
耐久性设计环境区划正是以混凝土结构耐久性的设计方法为研究对象,围绕结构服役环境和结构内部因素之间的相互作用,关注环境因素对结构耐久性的作用效应和结构对环境作用的抵抗能力之间的相互关系,考虑环境的水平区域分布差异(“大环境”),按照不同地区环境对结构耐久性的作用程度对国家或地区版图实际环境进行区域等级的划分,并考虑局部竖向差异(“小环境”)对上述大环境的区划结果进行修正,结合构件的重要性和具体位置特点,最终建立混凝土结构的耐久性设计区划标准。
(1)混凝土结构耐久性设计的本质是处理混凝土结构自身抗力与所处环境及工作条件之间的关系,目的是提出能够保障混凝土结构耐久性的材料和构造指标取值。混凝土结构耐久性设计的环境区划工作需要把多种多样的环境从空间上进行分区,从区域上定点,同时考虑“大环境”与“小环境”,以及结构自身的个体差异。针对以上的考虑,研究工作可以有针对性地进行和得到有效实施。
(2)针对不同的混凝土结构耐久性劣化机理,更为合理地考虑具体区划指标和分区界限,用现象更加客观地反映环境对结构耐久性作用效应强弱的地域特征。
(3)对于混凝土结构耐久性的研究多为室内试验研究,而环境区划研究中更多关注的是复杂多样的室外环境。为了解决这两者之间的矛盾,考虑室内外环境下混凝土结构耐久性劣化的差异,建立两者之间的量化关系。(www.xing528.com)
(4)在已有的研究工作中,所得的成果和数据的参考环境或试验环境存在着差别,不同参照基准间的对比该如何实现;对于已研究较多的混凝土碳化、氯离子侵蚀,该如何从大量的研究成果中选择并建立适合于环境区划工作的内容;而对于研究成果较少的冻融循环环境又该如何考虑;对于缺少的环境数据,如环境氯离子浓度、现场冻融循环次数等又该如何解决。
(5)在区划工作的实施中,将环境对结构耐久性的影响作用进行量化是贯穿始终的,这必然涉及一个共同的参照基准,如相同的结构内部条件(标准试件)、环境基准(代表性环境条件)等,即这些需要预先设定或定义的内容又该如何考虑。
(6)研究内容与现行相关规范的衔接如何考虑,如若自成一体,应用推广是否可行。
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