牛荻濤團隊：服役混凝土結構性能退化與評估

長期以來，混凝土被認為是一種耐久性能良好的建筑材料，在工業與民用建筑、橋梁等工程結構中得到了廣泛應用。 然而，我國早期規范偏重混凝土結構安全性設計，對混凝土結構耐久性缺乏足夠重視，導致部分關系國計民生的重大工程結構過早破壞，甚至提前退役。冶金、化工等重工業廠房和南方潮濕炎熱地區的室外工程結構使用20～30年就會因鋼筋嚴重銹蝕而需要大修；處于海水、鹽堿等惡劣環境下的土建工程不到20年就會出現嚴重損傷，亟需修復或拆除重建；而“三北”地區水工混凝土結構凍融破壞率接近100%，有效運行年限通常不超過30年，港口碼頭等涉海工程破壞尤為突出。

混凝土結構耐久性損傷案例

2019年8月，由西安建筑科技大學主持編制的我國第一部專門針對既有混凝土結構耐久性評定的國家標準《既有混凝土結構耐久性評定標準》(GB/T 51355-2019)正式實施。該標準明確了不同腐蝕環境下既有混凝土結構耐久性極限狀態，提出了基于剩余使用壽命或耐久性損傷狀態的耐久性評定方法，建立了“兩層次三等級”既有混凝土結構耐久性評定理論與方法體系，一定程度上解決了混凝土結構耐久性評定無章可循的問題。

2020年，牛荻濤教授出版了專著《 》（牛荻濤著. 北京：科學出版社，2020.01），系統揭示了復雜環境下混凝土材料的性能劣化機理與演變規律，建立了混凝土和鋼筋性能劣化預測模型，構建了鋼筋混凝土材料耐久性基礎理論體系，實現了混凝土結構材料時變性能精準預測。然而，如何建立混凝土材料耐久性損傷與結構性能的關聯，進而科學評估既有混凝土結構的服役性能，仍是當前土木工程領域面臨的關鍵難題。尤其在“城市更新”國家發展戰略的背景下，相關研究不僅關乎安全隱患的識別與重大事故的預防，也是既有混凝土結構加固改造的理論依據。

復雜環境混凝土耐久性

牛荻濤 著

北京：科學出版社，2020.01

ISBN 978-7-03-061731-6

為攻克“服役混凝土結構性能退化與評估”這一關鍵科學技術問題，西安建筑科技大學混凝土結構耐久性研究團隊，自1992年開始，陸續在“八五”國家科技攻關計劃子課題“服役結構抗力衰減模型與可靠性研究”、國家自然科學基金面上項目“服役結構可靠性分析與剩余壽命預測”（59578010）、國家自然科學基金重點項目“大氣與凍融環境混凝土結構耐久性及其對策的基礎研究”（50538086）的支持下，圍繞不同環境作用下混凝土結構耐久性與服役性能退化開展了系統深入的研究，創建了既有混凝土結構耐久性和承載能力相互關聯的評定方法，將耐久性評定推向了考慮性能劣化的結構可靠性評定新高度。

混凝土結構耐久性劣化進程

2025年11月，在國家科學技術學術著作出版基金的資助下，牛荻濤教授總結團隊多年研究成果，出版專著《 》（牛荻濤，徐善華著. 北京：科學出版社，2025.11）。從引起混凝土結構性能劣化的因素和機理出發，系統分析了碳化、凍融損傷、硫酸腐蝕和硫酸鹽侵蝕等腐蝕作用對混凝土力學行為的影響，揭示了銹蝕鋼筋與損傷混凝土的黏結性能退化機理，系統論述了混凝土腐蝕和鋼筋銹蝕對鋼筋混凝土結構性能退化的影響機理、性能退化規律和服役混凝土結構構件的承載力計算方法，為既有混凝土結構耐久性評估和安全性評定奠定了理論基礎。

服役混凝土結構性能退化與評估

牛荻濤, 徐善華著

北京 : 科學出版社, 2025. 11

ISBN 978-7-03-083131-6

責任編輯：劉寶莉 喬麗維

全書共7章。

• 第1章通過碳化混凝土、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性能試驗，提出了損傷混凝土受壓本構模型。

• 第2章和第3章詳細探討了鋼筋與腐蝕混凝土、銹蝕鋼筋與混凝土的黏結性能退化機理，提出鋼筋與腐蝕混凝土以及銹蝕鋼筋與混凝土極限黏結強度計算模型與黏結-滑移本構模型。

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

• 第5章通過銹蝕鋼筋混凝土梁受彎性能試驗和數值分析，闡明了銹蝕鋼筋混凝土受彎構件的受力機理和承載性能退化規律，建立了銹蝕鋼筋混凝土受彎構件正截面承載力與抗彎剛度計算方法。

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

• 第7章探討了銹蝕鋼筋混凝土偏心受壓構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件承載力計算方法。

本書可供土木工程專業研究人員、工程技術人員和高等院校師生參考使用。

（本文編輯：劉四旦）

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