混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)基地的實(shí)際情況、混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室相關(guān)技術(shù)要求及管理要求統(tǒng)籌考慮某實(shí)驗(yàn)基地未來三十年建設(shè)規(guī)劃。

1、前言

混凝土是一種可塑性強(qiáng)、性價(jià)比較高的大綜建筑材料，其結(jié)構(gòu)往往作為土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的形式之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、道路、橋梁、水利工程等建筑和構(gòu)筑物，而且越來越多地應(yīng)用于海洋、嚴(yán)寒地區(qū)、遭受化學(xué)腐蝕等復(fù)雜工業(yè)環(huán)境的特殊建筑中。這些惡劣的環(huán)境使混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性受到嚴(yán)重影響，在施工建設(shè)和服役過程也暴露出許多值得關(guān)注的新問題，混凝土早期開裂導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能的劣化等問題造成混凝土工程失效以至破壞崩塌的事故在國內(nèi)外也是屢見不鮮，并有愈演愈烈之勢(shì)。

很多混凝土結(jié)構(gòu)往往達(dá)不到預(yù)期的使用壽命，就受惡劣環(huán)境的影響而過早破壞以致拆除，或因混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性不足導(dǎo)致加固維修費(fèi)用高昂，國際上許多發(fā)達(dá)國家每年用于建筑維修的費(fèi)用甚至都超過新建的費(fèi)用，由此造成很大的經(jīng)濟(jì)損失及資源浪費(fèi)，與當(dāng)今國家大力提倡的低碳經(jīng)濟(jì)背道而馳，有必要加強(qiáng)混凝土耐久性方面的研究。

作為一個(gè)復(fù)雜的世界性難題，長期以來混凝土耐久性研究還處在一個(gè)逐步發(fā)展階段，耐久性技術(shù)體系不完善，測(cè)試方法單一，測(cè)試技術(shù)落后，評(píng)定及設(shè)計(jì)規(guī)范還是一片空白，存在著大量的空白和不足[1-3]，尤其是測(cè)試及評(píng)估方法是試驗(yàn)研究的難點(diǎn)。研究人員缺乏必要的研究方法和檢測(cè)手段，設(shè)計(jì)人員難以對(duì)實(shí)際工程提出量化的耐久性指標(biāo)，許多混凝土工程的技術(shù)設(shè)計(jì)往往只停留在滿足荷載等基本力學(xué)性能要求，沒有或很難提出耐久性方面要求，工程技術(shù)人員缺乏必要的實(shí)施手段和依據(jù)，對(duì)耐久性技術(shù)的應(yīng)用往往只停留在紙面上，難以對(duì)實(shí)際工程起到指導(dǎo)性的作用，使已建成的混凝土工程存在耐久性隱患，現(xiàn)有的混凝土耐久性的研究水平還有待更進(jìn)一步提高。

隨著國家對(duì)混凝土工程耐久性能越來越需要重視，并相繼推出《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50476、《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50082、《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T192等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，混凝土耐久性技術(shù)體系得到不斷完善。大量重點(diǎn)工程建設(shè)面臨混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)咨詢、耐久性設(shè)計(jì)的可行性研究等實(shí)際需求，國家迫切需要建設(shè)一批混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室對(duì)混凝土耐久性進(jìn)行檢測(cè)及評(píng)定，從而滿足大型重點(diǎn)工程建設(shè)以及科研工作的需要。通過科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)室規(guī)劃，建設(shè)國內(nèi)一流的混凝土專業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)本學(xué)科領(lǐng)域及學(xué)科建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起到重要作用，對(duì)培養(yǎng)高水平、高質(zhì)量的復(fù)合型的人才、大力提升本行業(yè)在國際的核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2.實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃

混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室建設(shè)首先要立足于滿足國家重點(diǎn)工程建設(shè)的需要，主要承擔(dān)和解決大中型建筑工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行中提出的結(jié)構(gòu)與材料應(yīng)用基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)問題，以及國家相關(guān)科技攻關(guān)課題項(xiàng)目的實(shí)施，為工程設(shè)計(jì)與施工及國家宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)。在滿足現(xiàn)有科研項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃要充分考慮到未來三十年試驗(yàn)技術(shù)及混凝土技術(shù)發(fā)展的需要，在規(guī)劃上還需留有余地?？芍贫▽?shí)驗(yàn)室發(fā)展近期、中期及長期規(guī)劃，按照規(guī)劃部署確定實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施的投資規(guī)模、試驗(yàn)設(shè)備的到位及安裝時(shí)間等，原則上能做的工作往前做，目前不能做的可以根據(jù)發(fā)展需要給予預(yù)留，以后再做。

根據(jù)試驗(yàn)工作的目的和規(guī)模、功能、服務(wù)對(duì)象的主體及研究方向確定實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃，主要內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)室功能分區(qū)、試驗(yàn)設(shè)備配置、水電供應(yīng)、采暖通風(fēng)及空氣凈化、廢棄物處理及環(huán)境保護(hù)等基礎(chǔ)設(shè)施和基本條件。目前混凝土耐久性試驗(yàn)研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室階段，耐久性實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的對(duì)象可分為混凝土試件、混凝土結(jié)構(gòu)兩類，以測(cè)試混凝土試件為主，隨著耐久性測(cè)試技術(shù)及測(cè)試設(shè)備不斷的發(fā)展及完善，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性試驗(yàn)研究及評(píng)估技術(shù)也有一定程度的深入，如混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)、結(jié)構(gòu)混凝土耐久性無損檢測(cè)技術(shù)、耐久性評(píng)估方法等[4-6]，耐久性測(cè)試技術(shù)應(yīng)用的工作場(chǎng)所已從傳統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)逐步擴(kuò)展到室外檢測(cè)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)要求各不相同。本文以某試驗(yàn)基地建設(shè)為例，結(jié)合混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn),重點(diǎn)圍繞實(shí)驗(yàn)室平面布局、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配置、配套的試驗(yàn)設(shè)施及試驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)室信息化等幾方面，就混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃提出一點(diǎn)建議。

 3.實(shí)驗(yàn)室平面布局
從實(shí)驗(yàn)室管理的角度出發(fā)，提供一個(gè)安全、舒適、美化的實(shí)驗(yàn)室工作環(huán)境，是保證耐久性試驗(yàn)工作質(zhì)量的重要條件之一，實(shí)驗(yàn)室布局一方面要求辦公區(qū)域與實(shí)驗(yàn)區(qū)域分開，即形成非受控區(qū)域和受控區(qū)域；另一方面又要根據(jù)儀器設(shè)備類別，試驗(yàn)工作流程，符合各項(xiàng)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求、設(shè)備安裝及檢修要求、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)及管理要求及其它各方面要求進(jìn)行綜合考慮實(shí)驗(yàn)室布局，合理地布置試驗(yàn)儀器設(shè)備，避免不同的實(shí)驗(yàn)室相互交叉影響，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室不同的設(shè)備之間不會(huì)造成相互干擾，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不必要的影響，保證試驗(yàn)工作正常進(jìn)行。

 3.1整體布局

按照各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室使用功能及環(huán)境要求，混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室主要?jiǎng)澐譃榭節(jié)B室、抗凍室、碳化室、收縮室、徐變室，熱物理室等，盡量功能齊全，又不相互干擾。同時(shí)，考慮耐久性實(shí)驗(yàn)室與混凝土常規(guī)性能實(shí)驗(yàn)室聯(lián)系緊密，是在混凝土常規(guī)性能實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上的延伸，通常都分別布置在成型室周圍；耐久性試驗(yàn)設(shè)備及混凝土試件體積、重量較大，設(shè)備及試件搬運(yùn)非常不便；部分設(shè)備如徐變儀還有設(shè)備基礎(chǔ)安裝要求，盡量考慮放置在一層；如果一層實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃面積不夠，不需基礎(chǔ)安裝設(shè)備也可放置在二樓，但要考慮設(shè)計(jì)適合的貨運(yùn)電梯以便運(yùn)輸。然后結(jié)合以下混凝土試驗(yàn)工作流程（圖1）來科學(xué)布置試驗(yàn)儀器設(shè)備，可使試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到最小，盡量避免不必要的重復(fù)搬運(yùn)，以便達(dá)到較高的試驗(yàn)效率。

混凝土制備→混凝土試件制作→混凝土試件養(yǎng)護(hù)→試件處理→耐久性能測(cè)試→試件廢棄或保留

圖1混凝土試驗(yàn)工作流程

3.2內(nèi)部布局

混凝土耐久性室內(nèi)檢測(cè)分為混凝土碳化試驗(yàn)、混凝土凍融試驗(yàn)、混凝土抗?jié)B試驗(yàn)、混凝土耐硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)、混凝土電通量試驗(yàn)、化學(xué)分析試驗(yàn)等項(xiàng)目，以大型箱體式設(shè)備為主，要求較大的使用面積；室外檢測(cè)主要是結(jié)構(gòu)混凝土耐久性檢測(cè)，多為便攜式無損檢測(cè)設(shè)備，設(shè)備體積小, 沒有土建方面的安裝要求，放置設(shè)備所占用的使用面積不大，該類實(shí)驗(yàn)室可布置于樓上。分別按試驗(yàn)類別、使用面積大小及安裝要求、順序流程劃分儀器設(shè)備布置區(qū)域，把這些同類別的儀器設(shè)備相對(duì)集中放在一個(gè)或幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室。有些試驗(yàn)儀器或設(shè)備，既不能按類別原則也不能按順序流程原則來安排，例如有些儀器設(shè)備需要特定的環(huán)境要求，需要安裝溫濕度控制系統(tǒng)，配套的壓縮機(jī)安裝需要外置，在保證其他試驗(yàn)?zāi)苷＿M(jìn)行的前提下，通常把有這類設(shè)備的試驗(yàn)室布置在臨外墻處，以便安裝設(shè)備，如收縮室、徐變室、凍融室等。結(jié)合以上原則，按基地地塊形狀，可對(duì)混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相應(yīng)的整體及內(nèi)部布局，如圖2、圖3所示。

 圖2混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部布局（一層）

圖3混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部布局（二層）

4、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配置及相關(guān)要求

首先要全面了解混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室中需要配置哪些最基本的設(shè)備及工作環(huán)境，按照實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)和科研及檢測(cè)任務(wù)確定實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配置，可根據(jù)現(xiàn)有檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)或參考文獻(xiàn)推薦的較成熟的試驗(yàn)方法，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行充分調(diào)研，以便因地制宜地根據(jù)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，完成實(shí)驗(yàn)室基本設(shè)備配置，做好實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備選型及論證工作。目前比較成熟的混凝土耐久性試驗(yàn)項(xiàng)目主要有：工程材料的收縮及徐變性能、鋼筋銹蝕及材料碳化性能、抗凍性能、動(dòng)彈模性能、抗?jié)B性能、抗氯離子滲透性能、抗裂性能、抗壓疲勞性能、抗硫酸鹽侵蝕性能、堿骨料反應(yīng)性能等耐久性能測(cè)試技術(shù)，實(shí)體工程耐久性能測(cè)試技術(shù)、耐久性綜合評(píng)估體系等。圍繞測(cè)試指標(biāo)、測(cè)試范圍、測(cè)試精度選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備型號(hào)，確定試驗(yàn)設(shè)備配置要求。在進(jìn)行設(shè)備選型及配置的過程中需遵循選擇技術(shù)先進(jìn)、功能使用、經(jīng)濟(jì)合理的原則，通過明確的標(biāo)準(zhǔn)和詳細(xì)的論證，全面掌握試驗(yàn)儀器設(shè)備性能要求及市場(chǎng)價(jià)格行情信息，盡量配置性價(jià)比高的儀器設(shè)備，做一個(gè)先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的儀器設(shè)備配置計(jì)劃。

根據(jù)設(shè)備配置計(jì)劃選擇相關(guān)設(shè)備型號(hào)，確定儀器設(shè)備具體尺寸、自重、試驗(yàn)操作要求，對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的所需基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行更深層次的規(guī)劃，如確定每個(gè)實(shí)驗(yàn)室主要儀器設(shè)備的布置方式以及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等的安裝位置。對(duì)于目前位置無法確定的，把空間預(yù)留出來；確定每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備構(gòu)成及實(shí)驗(yàn)室用電總功率、用水量、實(shí)驗(yàn)室工作環(huán)境（溫度、濕度等）；設(shè)備安裝要求等，需要開挖設(shè)備基礎(chǔ)且設(shè)立減震溝等措施對(duì)基礎(chǔ)作減震處理的，如徐變儀（圖4），需提前對(duì)設(shè)備進(jìn)行平面布置（圖2），并與廠家溝通，由對(duì)方提供必要的設(shè)備基礎(chǔ)及布置圖（圖5、圖6），并安裝恒溫恒濕控制系統(tǒng)；安裝、運(yùn)輸需要很大的空間的，如部分大型儀器設(shè)備，需要安裝大尺寸的門、較寬大的運(yùn)輸通道、設(shè)備運(yùn)行有足夠的空間等等諸如此類的要求，涵蓋了大量的實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，是一項(xiàng)非常繁瑣卻又十分重要的工作，都需要設(shè)備技術(shù)性能逐一確認(rèn)以后，才能逐一落實(shí)，使建成的實(shí)驗(yàn)室配備的設(shè)備能高效的運(yùn)行，滿足試驗(yàn)工作的需要。

圖4混凝土徐變儀

圖5混凝土徐變儀基礎(chǔ)圖

5．實(shí)驗(yàn)室信息化

混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室，涉及到大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳遞、相關(guān)設(shè)備測(cè)試軟件使用、升級(jí)、實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)管理等一系列工作，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)有著巨大的需求。在未來實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中應(yīng)充分考慮信息化建設(shè)規(guī)劃，借助現(xiàn)代信息技術(shù)和仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)資源共享、提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量、優(yōu)化資源配置和提升管理水平，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)工作的全面建設(shè)和發(fā)展。規(guī)劃建設(shè)的重點(diǎn)是將各種儀器設(shè)備資料、原始試驗(yàn)資料、檢測(cè)軟件及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有質(zhì)量管理體系的應(yīng)用與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和科學(xué)的模擬仿真技術(shù)相結(jié)合，使基于傳統(tǒng)模式概念下的實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)工作在現(xiàn)代信息理念和信息規(guī)范的引導(dǎo)下發(fā)生質(zhì)的演變，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室工作的現(xiàn)代化、開放化和高效化。通過安裝適合的實(shí)驗(yàn)室信息化管理軟件，在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中設(shè)置專門的網(wǎng)絡(luò)接口，配置數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等主要設(shè)備，使大中型試驗(yàn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)上傳、試驗(yàn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控等眾多功能。實(shí)驗(yàn)室信息化進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室在檢測(cè)和科研方面對(duì)信息資源的應(yīng)用效率，提高實(shí)驗(yàn)室管理水平，突出實(shí)驗(yàn)室綜合信息管理平臺(tái)、數(shù)字實(shí)驗(yàn)室和虛擬實(shí)驗(yàn)室的特色，不斷促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的全面發(fā)展，提升實(shí)驗(yàn)室的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，為實(shí)驗(yàn)室的高效運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。

混凝土耐久性實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，涉及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的方方面面,需要綜合考慮實(shí)驗(yàn)室合理布局及平面設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)備合理配置、實(shí)驗(yàn)室信息化、以及供電、供水、供氣、通風(fēng)等基礎(chǔ)設(shè)施和基本條件。只有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整體規(guī)劃,用先進(jìn)的科學(xué)儀器設(shè)備和完善的實(shí)驗(yàn)室管理提升現(xiàn)代科技水平，才能為實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造一個(gè)安全、高效、舒適的理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境，促進(jìn)科研成果增長，使其能更好地為生產(chǎn)、科研、工程項(xiàng)目服務(wù)。

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