Page 94 - 2022年第53卷第8期

试件（结构）初始时的状态。因此，现场混凝土芯样和室内混凝土试样的终止条件并不相同。
现场取芯试样进行冻融循环得到的相对动弹性模量是针对取芯时的混凝土状态，而此时的混凝
土已经经历若干年服役，已有一定的损伤。而按照配合比新成型的混凝土试件可以看作未损伤的混
凝土试件。此时，现场取芯混凝土冻融循环试验时混凝土试样的动弹性模量要比新浇筑时的动弹性
模量低。因此为了更为准确 地确 定混 凝土 相对于未 损伤 时的 混凝 土状 态，本 文 设 计 采 用 迭 代 逼 近
方法。
第一次迭代：首先利用损伤模型计算出室内长方体试样和工程实体钻芯试样损伤度为 ０．４时的冻
融循环次数，两者的冻融循环差为 Ｎ，Ｎ 对应的室内长方体试样损伤值作为工程实体的初始损伤值
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Ｄ。则与室内长方体试样损伤度为 ０．４相对应的工程实体钻芯试样损伤度应为 ０．４?（１ － Ｄ）。
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第二次迭代：利用损伤模型计算出工程实体钻芯试样损伤度为 ０．４?（１ － Ｄ）时的冻融循环次数，它
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与室内长方体试样损伤度为 ０．４时的冻融循环次数差为 Ｎ，Ｎ对应的室内长方体试样损伤值作为工程
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实体的初始损伤值为 Ｄ。则与室内长方体试样损伤度为 ０．４相对应的工程实体钻芯试验损伤度应为
２
０．４?（１ － Ｄ）。
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同理依次进行迭代，得到稳定的循环次数差 Ｎ，这个 Ｎ就表征工程实体建成之后冻融损伤所对应
的快速冻融次数，结合混凝土室内试验的抗冻数据即可得到工程实体的寿命预测结果。
４．２ 基于冻融损伤的混凝土寿命预测应用实例 石门
水库枢纽工程位于辽宁省盖州市，工程始建于 １９７０年，
１９７１年 １１月基本竣工，现场照片如图 ３。分别在 ２００６
年 ５月和 ２０１６年 ９月对石门水库溢洪道左边墙进行钻
芯取样，进行混凝土 抗冻 性能检 测。为对 此部位混 凝
土进行寿命预测，进行了以下工作：（ １）试样制取：间
隔 １０ａ进行了两次钻芯取样，同时在室内按此部位混
凝土配合 比 按 《水 工 混 凝 土 试 验 规 程》 （ ＳＬ?Ｔ３５２—
２０２０）制备了长方体混凝土抗冻试件；（２）同时对现场
图 ３ 石门水库溢洪道
取芯、室内 取 芯 和 室 内 成 型 试 样 进 行 快 速 冻 融 试 验，
测量混凝土的相对动弹性模量；（３）根据测量结果确定寿命预测模型的 ４个待定系数；（４）应用迭代逼
近法确定现场芯样的损伤度，并进行寿命预测。
试验部位混凝土使用的配合比为水泥 ∶水 ∶砂 ∶卵石（２０～３０ｍｍ） ＝３０７∶１７２∶６２４∶１２９７ ，设计混凝
土强度等级为 Ｃ２０，设计坍落度为 ４０ｍｍ。
将 ３种类型试件置于相同环境进行冻融循环试验，得到试验结果见图 ４。
利用式（１６）确定混凝土芯样冻融循环的损伤度，从图 ４中的数据可以看出室内长方体试样的相对
动弹性模量变化趋势同室内圆柱体钻芯试样的基本一致。运用最小二乘法确定 Ｗｅｉｂｕｌｌ模型（式（１０））
中的待定系数，结果见表 ２，冻融损伤理论预测值和实测值的比较如图 ５。

图 ４ ４种试样快速冻融试验结果（３５ａ和 ４５ａ） 图 ５ ４种试样待定系数计算结果（３５ａ和 ４５ａ）

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