1 引言

近海結構橋梁、鐵路等在承受荷載作用的同時還受到海洋環境中氯離子、二氧化碳等的長期侵蝕，長期處于帶損傷服役狀態，導致耐久性不足工程使用壽命達不到設計要求。國內外學者對混凝土結構耐久性進行了大量的試驗研究，早期的混凝土結構耐久性研究大多是單因素作用或不同因素交替作用試驗研究。

隨著研究的深入，國內外學者針對荷載與腐蝕耦合作用下的耐久性問題進行了研究。本文對荷載和環境作用下混凝土結構的耐久性試驗方法進行了系統總結。

2 受腐蝕混凝土結構試驗方法

2.1 受腐蝕混凝土結構靜力試驗方法

早期的混凝土結構耐久性試驗研究通常先使鋼筋腐蝕，再對腐蝕后的鋼筋混凝土結構進行靜力性能試驗。鋼筋腐蝕的方法有：①電化學加速腐蝕；②混凝土中摻加氯鹽；③人工氣候環境；④室外自然環境長期腐蝕。對采用上述方法經受腐蝕的構件進行靜力學性能試驗，主要研究腐蝕后：受彎構件剩余承載力、受壓構件的力學性能、銹蝕鋼筋與混凝土之間的粘結性能等。

2.2 受腐蝕混凝土結構疲勞試驗方法

受腐蝕鋼筋混凝土結構疲勞性能的研究相對較晚。試驗研究大多是先對構件進行加速腐蝕，再進行疲勞試驗研究鋼筋銹蝕率與疲勞強度和疲勞壽命的關系。王海超和 W.ahn、D.V.Reddy進行了腐蝕環境作用下鋼筋混凝土梁疲勞壽命問題。易偉建等研究了銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞性能。

3 腐蝕環境與荷載共同作用下試驗方法

實際的混凝土結構都是在承受荷載的同時遭受腐蝕，因此國內外學者不斷探索荷載和環境耦合作用的試驗方法，研制出了不同的加載試驗方法。

3.1 恒定荷載與腐蝕環境共同作用下的試驗方法

1\\) 自錨式、千斤頂加載Vidal采用了自錨式加載裝置，用拉桿施加荷載，試驗裝置簡便易操作，但只適用于承載力較小的試件。何世欽等的試驗研究采用 千斤頂加載的方法。加載方便，更適合于荷載較大的情況；但荷載穩定性差，需要定期調整千斤頂的行程進行補載。

2\\) 杠桿式加載Malumbela采用的單杠桿三點加載裝置如圖 1 所示； Yoon改進了帶滾軸的單杠桿加載裝置，在現有單杠桿加載裝置的基礎上在水平臂上設置滾軸，可以通過移動滾軸控制荷載加載等級，如圖 2 所示。試驗梁反向加載，在上部砌筑溶液槽作為腐蝕介質。試驗梁反向加載便于觀察裂縫、砌筑溶液槽實現腐蝕?！緢D1-2】


林毓梅等設計采用了雙杠桿加載試驗裝置；El Maaddawy也改進了雙杠桿式加載裝置如圖 3 所示。雙杠桿式的加載裝置相比單杠桿式有效的減少了杠桿臂的長度和砝碼的質量。此類加載裝置不受溫度變化影響、荷載可控性好、荷載配重小、干擾因素少；但試驗裝置復雜且占地空間大、場地要求比較高、一次加載試件少?！?-4】


3\\) 彈簧式加載中國水利水電科學研究院設計了三點加載的試驗裝置。孫偉等設計改進為帶彈簧的三點 － 彈簧加載裝置，如圖 4 所示。通過彈簧來施加所需的彎曲荷載，使混凝土試件的彎曲受力比較合理，荷載控制精度高，可以通過調整彈簧的大小實現對不同尺寸、不同強度等級混凝土試件荷載的施加。荷載施加時受人為影響因素大，荷載受螺桿變形影響大。焦楚杰在此基礎上改設計將傳感器應用到加載裝置中，用電動推桿和力傳感器來施加荷載，更加提高了荷載控制的精確度，加載過程實現自動化，減少了人為因素誤差。但此類加載裝置大多適用于小構件材料性能試驗，且不便于實現腐蝕和觀察裂縫開展情況。使用范圍較小。Ballim采用如圖 5 所示彈簧加載裝置?？梢杂糜诖笤嚰脑囼?，增加了彈簧裝置的實用性?！?】


4\\) 配重式加載趙新設計采用了吊籃砝碼加載試驗裝置。李鵬飛也用加混凝土配重的試驗方法來施加荷載。此類試驗方法荷載穩定性好，受力明確，但需要大量重物，拆卸比較困難。

基于國內外現有的加載裝置，設計了一種加配重塊實現持續荷載的試驗方法。如裝置圖 6 所示，設計在混凝土梁兩端加載配重塊來實現試驗梁加載，試驗梁反向加載，在上部砌筑溶液槽作為腐蝕介質。這種加載裝置荷載穩定且精度高，節約成本，加工制作方便，裝置操作簡便方便批量試驗。采用反向加載方法，方便觀測裂縫和采集數據。但是試驗程序復雜，裝置整體穩定性較差，試驗裝置占地較大。

3.2 疲勞荷載和腐蝕環境共同作用下試驗方法

目前對鋼筋混凝土結構腐蝕-疲勞耦合作用的試驗研究較少。王海超等將試驗梁先在溶液中浸泡 12h，然后利用MTS液壓伺服疲勞試驗機,通過剛性分配梁對試件施加兩點集中荷載,荷載大小由計算機控制系統控制來進行試驗.但是該試驗裝置腐蝕環境持續性不足?！?-7】


基于現有的疲勞-腐蝕耦合試驗方法，提出了一種實現交變荷載和腐蝕環境耦合作用試驗方法。如圖 7所示。在梁純彎段噴灑氯鹽實現腐蝕環境，在電液伺服液壓器上安置力傳感器并控制頻率實現交變荷載加載。此類加載可以在實驗室實現交變荷載加載，并且實驗裝置荷載加載精確度高且方便在試驗時采集數據，可以多次重復進行加載。

4 結語

本文總結了現有受腐蝕鋼筋混凝土結構靜力與動力性能試驗方法，荷載與腐蝕環境耦合作用下鋼筋混凝土結構的試驗方法。提出了鋼筋混凝土結構恒載-腐蝕耦合試驗，交變-腐蝕耦合作用試驗方法。為混凝土耐久性能試驗研究提供了借鑒。

參考文獻：

[1] 李金玉，曹建國.水工混凝土耐久性的研究和應用.北京：中國電力出版社，2004.
[2] Dinh T.h,Yamada H,Katsuchi H.Present condition of highway bridges in Vietnam: an analysis of current failure modes andtheir main causes. Structure an Infrastructure Engineering. 2007.3\\(1\\):61-73.
[3] 袁迎曙，章鑫森，姬永生.人工氣候與恒電流通電法加速腐蝕鋼筋混凝土梁的結構性能比較研究[J].土木工程學報，2005,39\\(3\\)：42-46.
[4] 王海超.鋼筋混凝土構件腐蝕疲勞試驗研究與理論分析[D].大連：大連理工大學，2004.