混凝土结构环境响应成果

外界环境因素对结构的影响是从表面开始并逐步向结构内部扩展的，环境温度、湿度对混凝土内部的影响过程其实是一个传热、传质的过程。自然环境指标和混凝土内微环境指标是不相同的［4-4～4-17］。结构性能的退化受其内部微环境的直接影响。

文献［4-15］采用在混凝土上钻孔并埋入温湿度探头（距混凝土表面13 cm深度处）的方法测定了混凝土内部的温湿度，得到混凝土内部微环境下的气候条件随室外自然气候条件昼夜变化的响应曲线，明确了混凝土内部微环境对自然环境响应存在的滞后效应。

Janssen［4-18］在美国伊利诺伊州的野外测定表明：对于距表面较深处（如＞5 cm）或底层未暴露在大气中的混凝土，因较少感受到大气的干湿影响，其湿度变化仅随空气相对湿度或降水等变化而变化，能维持在一个较为稳定的状态（如＞80％的水饱和度）。这主要是由于混凝土表面接触水分时，水可通过渗透和吸附作用使内部空隙水增加。

Andrade等［4-19］认为在温湿度一直处于变化的自然条件下，混凝土内部的湿度响应与实验室内在某一稳定温湿度条件下测得的RH～Sat（环境相对湿度RH与混凝土内部孔隙水饱和度Sat）关系差别较大。通过分析自然条件和人工条件下混凝土内部（3.5 cm深度处）的湿度响应，认为：①实验室测得的混凝土外部和内部的RH～Sat吸附曲线不能用于自然环境下混凝土内湿热性能的预测；②RH不能明确描述暴露于自然环境条件下的混凝土内的含湿量，而应以混凝土的水饱和度（含水量）来表征；③自然条件下，对于有防雨措施的混凝土结构，影响其内部相对湿度的主要因素是气温，而对于无防雨措施的结构，则为降水持续时间。

Liu等［4-20］通过对7组不同厚度砂浆在自然环境条件下混凝土孔隙水饱和度测量，发现20 mm深度以下的混凝土内部孔隙水饱和度不再受外界相对湿度快速变化的影响。这个结论与Parrott［4-21］和Geiker［4-22］的研究结论类似，并与文献［4-17］持相同观点，即实验室测得的RH～Sat曲线与实际环境并不一致，用于工程实践会有很大的误差。文献［4-23］也给出了实验室试验测定得到的孔隙水饱和度Sat与空气相对湿度RH之间的对应关系。

综上所述，关于混凝土内外湿热关系的研究大部分是在实验室条件中，按照预先确定的温湿度控制条件，研究水分吸附与温湿度的关系（水分吸附等温线）；也有学者研究了自然环境条件下混凝土内外温湿度的关系。然而研究只是针对特定地区以及特定材料特性（混凝土饱水程度与水胶比、含气量、掺合料掺量等［4-24］），而且，数据有限，不能作为广泛的用途。(www.xing528.com)

但是，基于以下的考虑，利用自然环境来考虑混凝土的耐久性对于混凝土结构耐久性设计区划研究是合理的。

（1）不管外部环境条件（温度、降水时段或降水时长等）的影响如何，或是混凝土对其响应的滞后性或一致性，从大的趋势上讲，在较长的时间段内（如寿命期），混凝土内的饱水程度与外界环境的相对湿度是相对一致的。因此，在相对湿度大或者降水丰沛的环境中，混凝土内的孔隙水饱和度也相应较高。

（2）对于环境温度和湿度，长期以来的研究都是把混凝土所处的周围环境气候条件作为混凝土内部的微气候条件来考虑的，大量研究在根据外部环境参数基础上，基于试验研究或现场检测等建立了一系列的经验模型，如大量的混凝土碳化深度预测模型和氯离子侵蚀深度预测模型。

对于其他环境因素与混凝土的相互作用，例如冻融循环次数与氯离子浓度，在后续章节中将针对不同的耐久性侵蚀机理与环境类型具体阐述。