混凝土耐久性实验室规划是一项复杂的系统工程，需要结合实验基地的实际情况、混凝土耐久性实验室相关技术要求及管理要求统筹考虑某实验基地未来三十年建设规划。
1、前言
混凝土是一种可塑性强、性价比较高的大综建筑材料，其结构往往作为土木工程结构设计中的形式之一，广泛应用于工业与民用建筑、道路、桥梁、水利工程等建筑和构筑物，而且越来越多地应用于海洋、严寒地区、遭受化学腐蚀等复杂工业环境的特殊建筑中。这些恶劣的环境使混凝土结构的耐久性受到严重影响，在施工建设和服役过程也暴露出许多值得关注的新问题，混凝土早期开裂导致结构性能的劣化等问题造成混凝土工程失效以至破坏崩塌的事故在国内外也是屡见不鲜，并有愈演愈烈之势。
很多混凝土结构往往达不到预期的使用寿命，就受恶劣环境的影响而过早破坏以致拆除，或因混凝土结构的耐久性不足导致加固维修费用高昂，国际上许多发达国家每年用于建筑维修的费用甚至都超过新建的费用，由此造成很大的经济损失及资源浪费，与当今国家大力提倡的低碳经济背道而驰，有必要加强混凝土耐久性方面的研究。
作为一个复杂的世界性难题，长期以来混凝土耐久性研究还处在一个逐步发展阶段，耐久性技术体系不完善，测试方法单一，测试技术落后，评定及设计规范还是一片空白，存在着大量的空白和不足[1-3]，尤其是测试及评估方法是试验研究的难点。研究人员缺乏必要的研究方法和检测手段，设计人员难以对实际工程提出量化的耐久性指标，许多混凝土工程的技术设计往往只停留在满足荷载等基本力学性能要求，没有或很难提出耐久性方面要求，工程技术人员缺乏必要的实施手段和依据，对耐久性技术的应用往往只停留在纸面上，难以对实际工程起到指导性的作用，使已建成的混凝土工程存在耐久性隐患，现有的混凝土耐久性的研究水平还有待更进一步提高。
随着国家对混凝土工程耐久性能越来越需要重视，并相继推出《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082、《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T192等技术标准，混凝土耐久性技术体系得到不断完善。大量重点工程建设面临混凝土结构耐久性设计咨询、耐久性设计的可行性研究等实际需求，国家迫切需要建设一批混凝土耐久性实验室对混凝土耐久性进行检测及评定，从而满足大型重点工程建设以及科研工作的需要。通过科学严谨的实验室规划，建设国内一流的混凝土专业重点实验室，对本学科领域及学科建设和社会经济发展将起到重要作用，对培养高水平、高质量的复合型的人才、大力提升本行业在国际的核心技术竞争力具有重大的现实意义。
2.实验室规划
混凝土耐久性实验室建设首先要立足于满足国家重点工程建设的需要，主要承担和解决大中型建筑工程设计、施工和运行中提出的结构与材料应用基础理论和应用技术问题，以及国家相关科技攻关课题项目的实施，为工程设计与施工及国家宏观决策提供科学依据。在满足现有科研项目的基础上，实验室规划要充分考虑到未来三十年试验技术及混凝土技术发展的需要，在规划上还需留有余地。可制定实验室发展近期、中期及长期规划，按照规划部署确定实验室的建设规模、基础设施的投资规模、试验设备的到位及安装时间等，原则上能做的工作往前做，目前不能做的可以根据发展需要给予预留，以后再做。
根据试验工作的目的和规模、功能、服务对象的主体及研究方向确定实验室的规划，主要内容包括实验室功能分区、试验设备配置、水电供应、采暖通风及空气净化、废弃物处理及环境保护等基础设施和基本条件。目前混凝土耐久性试验研究主要集中在实验室阶段，耐久性实验室测试的对象可分为混凝土试件、混凝土结构两类，以测试混凝土试件为主，随着耐久性测试技术及测试设备不断的发展及完善，对混凝土结构的耐久性试验研究及评估技术也有一定程度的深入，如混凝土结构环境模拟实验室技术、结构混凝土耐久性无损检测技术、耐久性评估方法等[4-6]，耐久性测试技术应用的工作场所已从传统的室内试验逐步扩展到室外检测，对实验室的技术要求各不相同。本文以某试验基地建设为例，结合混凝土耐久性实验室的特点,重点围绕实验室平面布局、实验室设备配置、配套的试验设施及试验环境、实验室信息化等几方面，就混凝土耐久性实验室规划提出一点建议。
3.实验室平面布局
从实验室管理的角度出发，提供一个安全、舒适、美化的实验室工作环境，是保证耐久性试验工作质量的重要条件之一，实验室布局一方面要求办公区域与实验区域分开，即形成非受控区域和受控区域；另一方面又要根据仪器设备类别，试验工作流程，符合各项规范、标准要求、设备安装及检修要求、实验室技术及管理要求及其它各方面要求进行综合考虑实验室布局，合理地布置试验仪器设备，避免不同的实验室相互交叉影响，每个实验室不同的设备之间不会造成相互干扰，对试验结果产生不必要的影响，保证试验工作正常进行。
3.1整体布局
按照各专业实验室使用功能及环境要求，混凝土耐久性实验室主要划分为抗渗室、抗冻室、碳化室、收缩室、徐变室，热物理室等，尽量功能齐全，又不相互干扰。同时，考虑耐久性实验室与混凝土常规性能实验室联系紧密，是在混凝土常规性能实验室基础上的延伸，通常都分别布置在成型室周围；耐久性试验设备及混凝土试件体积、重量较大，设备及试件搬运非常不便；部分设备如徐变仪还有设备基础安装要求，尽量考虑放置在一层；如果一层实验室规划面积不够，不需基础安装设备也可放置在二楼，但要考虑设计适合的货运电梯以便运输。然后结合以下混凝土试验工作流程（图1）来科学布置试验仪器设备，可使试验人员的劳动强度达到最小，尽量避免不必要的重复搬运，以便达到较高的试验效率。
混凝土制备→混凝土试件制作→混凝土试件养护→试件处理→耐久性能测试→试件废弃或保留
图1混凝土试验工作流程
3.2内部布局
混凝土耐久性室内检测分为混凝土碳化试验、混凝土冻融试验、混凝土抗渗试验、混凝土耐硫酸盐侵蚀试验、混凝土电通量试验、化学分析试验等项目，以大型箱体式设备为主，要求较大的使用面积；室外检测主要是结构混凝土耐久性检测，多为便携式无损检测设备，设备体积小, 没有土建方面的安装要求，放置设备所占用的使用面积不大，该类实验室可布置于楼上。分别按试验类别、使用面积大小及安装要求、顺序流程划分仪器设备布置区域，把这些同类别的仪器设备相对集中放在一个或几个实验室。有些试验仪器或设备，既不能按类别原则也不能按顺序流程原则来安排，例如有些仪器设备需要特定的环境要求，需要安装温湿度控制系统，配套的压缩机安装需要外置，在保证其他试验能正常进行的前提下，通常把有这类设备的试验室布置在临外墙处，以便安装设备，如收缩室、徐变室、冻融室等。结合以上原则，按基地地块形状，可对混凝土耐久性实验室进行相应的整体及内部布局，如图2、图3所示。
图2混凝土耐久性实验室内部布局（一层）
图3混凝土耐久性实验室内部布局（二层）
4、实验室设备配置及相关要求
首先要全面了解混凝土耐久性实验室中需要配置哪些最基本的设备及工作环境，按照实验室建设目标和科研及检测任务确定实验室设备配置，可根据现有检测标准或参考文献推荐的较成熟的试验方法，对试验设备进行充分调研，以便因地制宜地根据实验室规模，完成实验室基本设备配置，做好实验室的设备选型及论证工作。目前比较成熟的混凝土耐久性试验项目主要有：工程材料的收缩及徐变性能、钢筋锈蚀及材料碳化性能、抗冻性能、动弹模性能、抗渗性能、抗氯离子渗透性能、抗裂性能、抗压疲劳性能、抗硫酸盐侵蚀性能、碱骨料反应性能等耐久性能测试技术，实体工程耐久性能测试技术、耐久性综合评估体系等。围绕测试指标、测试范围、测试精度选择实验设备型号，确定试验设备配置要求。在进行设备选型及配置的过程中需遵循选择技术先进、功能使用、经济合理的原则，通过明确的标准和详细的论证，全面掌握试验仪器设备性能要求及市场价格行情信息，尽量配置性价比高的仪器设备，做一个先进性、实用性、可靠性、经济性相结合的仪器设备配置计划。
根据设备配置计划选择相关设备型号，确定仪器设备具体尺寸、自重、试验操作要求，对每一个实验室的所需基础设施进行更深层次的规划，如确定每个实验室主要仪器设备的布置方式以及实验平台等的安装位置。对于目前位置无法确定的，把空间预留出来；确定每个实验室的设备构成及实验室用电总功率、用水量、实验室工作环境（温度、湿度等）；设备安装要求等，需要开挖设备基础且设立减震沟等措施对基础作减震处理的，如徐变仪（图4），需提前对设备进行平面布置（图2），并与厂家沟通，由对方提供必要的设备基础及布置图（图5、图6），并安装恒温恒湿控制系统；安装、运输需要很大的空间的，如部分大型仪器设备，需要安装大尺寸的门、较宽大的运输通道、设备运行有足够的空间等等诸如此类的要求，涵盖了大量的实验室基础设施建设，是一项非常繁琐却又十分重要的工作，都需要设备技术性能逐一确认以后，才能逐一落实，使建成的实验室配备的设备能高效的运行，满足试验工作的需要。
图4混凝土徐变仪
图5混凝土徐变仪基础图
5．实验室信息化
混凝土耐久性实验室，涉及到大量的试验数据存储、传递、相关设备测试软件使用、升级、实验室平台管理等一系列工作，对网络信息技术有着巨大的需求。在未来实验室建设中应充分考虑信息化建设规划，借助现代信息技术和仿真技术优势，实现优质实验资源共享、提高实验质量、优化资源配置和提升管理水平，促进实验室各项工作的全面建设和发展。规划建设的重点是将各种仪器设备资料、原始试验资料、检测软件及实验室现有质量管理体系的应用与先进的计算机技术、多媒体技术、网络技术和科学的模拟仿真技术相结合，使基于传统模式概念下的实验室各项工作在现代信息理念和信息规范的引导下发生质的演变，实现实验室工作的现代化、开放化和高效化。通过安装适合的实验室信息化管理软件，在每一个实验室中设置专门的网络接口，配置数据采集器、数据存储器等主要设备，使大中型试验设备实现数据实时采集、实时上传、试验过程实时监控等众多功能。实验室信息化进一步加强实验室在检测和科研方面对信息资源的应用效率，提高实验室管理水平，突出实验室综合信息管理平台、数字实验室和虚拟实验室的特色，不断促进实验室的全面发展，提升实验室的综合竞争力，为实验室的高效运行奠定了良好的基础。
混凝土耐久性实验室规划是一项综合性很强的系统工程，涉及实验室建设的方方面面,需要综合考虑实验室合理布局及平面设计，试验设备合理配置、实验室信息化、以及供电、供水、供气、通风等基础设施和基本条件。只有科学严谨地对实验室进行整体规划,用先进的科学仪器设备和完善的实验室管理提升现代科技水平，才能为实验室创造一个安全、高效、舒适的理想实验环境，促进科研成果增长，使其能更好地为生产、科研、工程项目服务。
上一篇：红外热像仪用于隧道检测与监测
下一篇：贯入式混凝土强度检测仪操作方法
35
449717568