牛荻濤團(tuán)隊(duì)：服役混凝土結(jié)構(gòu)性能退化與評(píng)估

長(zhǎng)期以來(lái)，混凝土被認(rèn)為是一種耐久性能良好的建筑材料，在工業(yè)與民用建筑、橋梁等工程結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用。 然而，我國(guó)早期規(guī)范偏重混凝土結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性缺乏足夠重視，導(dǎo)致部分關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大工程結(jié)構(gòu)過(guò)早破壞，甚至提前退役。冶金、化工等重工業(yè)廠房和南方潮濕炎熱地區(qū)的室外工程結(jié)構(gòu)使用20～30年就會(huì)因鋼筋嚴(yán)重銹蝕而需要大修；處于海水、鹽堿等惡劣環(huán)境下的土建工程不到20年就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷，亟需修復(fù)或拆除重建；而“三北”地區(qū)水工混凝土結(jié)構(gòu)凍融破壞率接近100%，有效運(yùn)行年限通常不超過(guò)30年，港口碼頭等涉海工程破壞尤為突出。

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷案例

2019年8月，由西安建筑科技大學(xué)主持編制的我國(guó)第一部專門針對(duì)既有混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《既有混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51355-2019)正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)明確了不同腐蝕環(huán)境下既有混凝土結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)，提出了基于剩余使用壽命或耐久性損傷狀態(tài)的耐久性評(píng)定方法，建立了“兩層次三等級(jí)”既有混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定理論與方法體系，一定程度上解決了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定無(wú)章可循的問(wèn)題。

2020年，牛荻濤教授出版了專著《 》（牛荻濤著. 北京：科學(xué)出版社，2020.01），系統(tǒng)揭示了復(fù)雜環(huán)境下混凝土材料的性能劣化機(jī)理與演變規(guī)律，建立了混凝土和鋼筋性能劣化預(yù)測(cè)模型，構(gòu)建了鋼筋混凝土材料耐久性基礎(chǔ)理論體系，實(shí)現(xiàn)了混凝土結(jié)構(gòu)材料時(shí)變性能精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。然而，如何建立混凝土材料耐久性損傷與結(jié)構(gòu)性能的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而科學(xué)評(píng)估既有混凝土結(jié)構(gòu)的服役性能，仍是當(dāng)前土木工程領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵難題。尤其在“城市更新”國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，相關(guān)研究不僅關(guān)乎安全隱患的識(shí)別與重大事故的預(yù)防，也是既有混凝土結(jié)構(gòu)加固改造的理論依據(jù)。

復(fù)雜環(huán)境混凝土耐久性

牛荻濤 著

北京：科學(xué)出版社，2020.01

ISBN 978-7-03-061731-6

為攻克“服役混凝土結(jié)構(gòu)性能退化與評(píng)估”這一關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，西安建筑科技大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究團(tuán)隊(duì)，自1992年開(kāi)始，陸續(xù)在“八五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃子課題“服役結(jié)構(gòu)抗力衰減模型與可靠性研究”、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“服役結(jié)構(gòu)可靠性分析與剩余壽命預(yù)測(cè)”（59578010）、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“大氣與凍融環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及其對(duì)策的基礎(chǔ)研究”（50538086）的支持下，圍繞不同環(huán)境作用下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與服役性能退化開(kāi)展了系統(tǒng)深入的研究，創(chuàng)建了既有混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和承載能力相互關(guān)聯(lián)的評(píng)定方法，將耐久性評(píng)定推向了考慮性能劣化的結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定新高度。

混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化進(jìn)程

2025年11月，在國(guó)家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金的資助下，牛荻濤教授總結(jié)團(tuán)隊(duì)多年研究成果，出版專著《 》（牛荻濤，徐善華著. 北京：科學(xué)出版社，2025.11）。從引起混凝土結(jié)構(gòu)性能劣化的因素和機(jī)理出發(fā)，系統(tǒng)分析了碳化、凍融損傷、硫酸腐蝕和硫酸鹽侵蝕等腐蝕作用對(duì)混凝土力學(xué)行為的影響，揭示了銹蝕鋼筋與損傷混凝土的黏結(jié)性能退化機(jī)理，系統(tǒng)論述了混凝土腐蝕和鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能退化的影響機(jī)理、性能退化規(guī)律和服役混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力計(jì)算方法，為既有混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估和安全性評(píng)定奠定了理論基礎(chǔ)。

服役混凝土結(jié)構(gòu)性能退化與評(píng)估

牛荻濤, 徐善華著

北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 11

ISBN 978-7-03-083131-6

責(zé)任編輯：劉寶莉 喬麗維

全書(shū)共7章。

• 第1章通過(guò)碳化混凝土、凍融損傷混凝土、硫酸腐蝕混凝土和硫酸鹽侵蝕混凝土等系列力學(xué)性能試驗(yàn)，提出了損傷混凝土受壓本構(gòu)模型。

• 第2章和第3章詳細(xì)探討了鋼筋與腐蝕混凝土、銹蝕鋼筋與混凝土的黏結(jié)性能退化機(jī)理，提出鋼筋與腐蝕混凝土以及銹蝕鋼筋與混凝土極限黏結(jié)強(qiáng)度計(jì)算模型與黏結(jié)-滑移本構(gòu)模型。

• 第4章針對(duì)凍融損傷、硫酸腐蝕混凝土受彎構(gòu)件，分析混凝土腐蝕對(duì)受彎構(gòu)件承載性能的影響，提出了腐蝕混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算方法。

• 第5章通過(guò)銹蝕鋼筋混凝土梁受彎性能試驗(yàn)和數(shù)值分析，闡明了銹蝕鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的受力機(jī)理和承載性能退化規(guī)律，建立了銹蝕鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力與抗彎剛度計(jì)算方法。

• 第6章考慮混凝土腐蝕和箍筋銹蝕對(duì)受彎構(gòu)件斜截面受剪性能的影響，提出了損傷鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計(jì)算方法。

• 第7章探討了銹蝕鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的受力性能與破壞特征，提出了銹蝕鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算方法。

本書(shū)可供土木工程專業(yè)研究人員、工程技術(shù)人員和高等院校師生參考使用。

（本文編輯：劉四旦）

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