混凝土结构耐久性以及早期特性研究中,结构环境行为、环境效应是其性能发展变化的重要影响因素。研究混凝土环境模拟试验技术,在试验室内创建模拟环境开展各种仿真研究,进行混凝土加速耐久性试验及相关理论分析,对外界环境条件影响下混凝土早期收缩开裂特性进行研究,可以从微观到宏观分析材料结构的形成过程、分析多种影响因素作用下的材料损伤劣化规律,对提高混凝土结构的安全性、耐久性有重要作用。本文的研究内容与成果如下: (1)研究现代混凝土结构环境模拟试验室技术,通过探讨混凝土结构的环境模拟、试验设计、耦合环境实现以及特种设备仪器的应用等关键技术,提出大型多功能自动控制混凝土环境模拟试验室的建设方案,合理确定试验室的布局、功能、技术性能指标。 (2)利用环境模拟技术,详细研究混凝土环境模拟试验室各分系统的实现技术。分析主室体系统、空气循环系统、日照系统、淋雨系统、加湿系统、除湿系统、制冷系统、加热系统、控制系统以及加载系统等各子系统的工作原理,采用先进合理的技术工艺建设混凝土环境模拟人工气候试验室。环境模拟试验室内可进行单因素环境模拟、多因素综合环境模拟,实现各种环境下的混凝土环境模拟试验。 (3)研究大气环境、工业腐蚀环境和海洋环境的特定情况下的混凝土环境试验方案。设计各种单独的环境因子作用、综合环境作用以及耦合环境作用下的试验研究模式,为下一步开展混凝土基本热学、力学参数以及整体结构的环境效应试验奠定基础。 (4)对混凝土结构加速耐久性研究策略进行分析,分析加速耐久性研究的主要内容,探索加速耐久性试验的设计原理及试验数据分析方法,并对加速耐久性分析模型进行初步研究。通过研究耐久性加速试验的环境参数作用以及加速侵蚀环境的综合效应,可获得加速条件下的耐久性试验相似准则,在试验室进行加速耐久性试验预计实际结构的使用寿命。 (5)通过对混凝土早期收缩机理的探讨,在混凝土成熟度、水化度概念基础上分析了自生收缩的发展变化,基于湿度扩散理论并结合有关试验成果建立了干燥收缩的计算模型。通过与有关文献的试验结果对比,混凝土早期收缩的计算结果吻合较好。研究混凝土早期约束收缩线粘弹性计算模型,建立了基于广义Maxwell模型的线粘弹性本构关系,利用该模型可以预测混凝土早期约束应力的发展。提出利用强度降低因子与早期强度发展相结合的方法建立开裂破环准则,进行混凝土早期开裂风险评估。