混凝土结构裂缝的成因评价和修复.docx
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混凝土结构裂缝的成因评价和修复
混凝土结构裂缝的成因、评价和修复
1．开裂的原因和控制
1.1塑性混凝土的开裂
塑性混凝土的开裂主要包括塑性收缩裂缝和沉降裂缝。
塑性收缩裂缝的出现是由多种因素共同作用下引起水分快速丧失而造成的，这种因素包括空气和混凝土的温度、相对湿度和混凝土表面的风速。
在炎热或寒冷条件下，这些因素共同作用会引起告诉的表面蒸发。
当新浇筑混凝土表面的水分蒸发速度大于泌水速度时，混凝土表面就会收缩，由于干燥表面层以下的混凝土约束作用，在脆弱、干硬的塑性混凝土内部将产生拉应力，导致不同深度的浅裂缝，形成一种随机的多边形分布，或者看上去基本平行的分布状态。
这种裂缝在表面通常相当宽，长度从几英寸到几英尺，相互间隔从几英寸到十英尺（3m）。
塑性收缩裂缝起初是浅的，但可能变成贯穿裂缝。
既然塑性收缩裂缝是由于塑性混凝土中各部分体积变化不均匀造成的，成功的控制措施是要减小混凝土表面和其余部分间的相对体积变化。
可采取一些措施防止由于天气炎热和干风引起的快速水分损失，这些措施包括采用喷雾使混凝土表面上方的空气处于以及在饰面工序间使用塑料薄膜覆盖混凝土表面。
使用防风墙来降低风速和阳光屏蔽物来降低表面温度也是有用的。
沉降缝是在初始浇注、振捣和抹面之后，混凝土继续密实的过程中产生的。
在此阶段，塑性混凝土会受到加强钢筋、已浇筑混凝土或模板的约束作用，这种局部约束会导致在毗邻约束物的区域出现空洞或裂缝。
当考虑加强钢筋的时候，沉降裂缝随着钢筋尺寸和塌落度的增加及保护层厚度的减少而增加。
振捣不充分或使用漏浆或很软的模板会促进沉降开裂。
合理的模板设计和振捣、在柱子或深梁或深梁与板或梁二者的混凝土浇筑之间提供一个时间间隔、使用尽可能小的塌落度、增加混凝土保护层厚度等都可以减少沉降裂缝。
1.2.硬化混凝土的开裂
硬化混凝土的开裂主要是因为以下几种原因：
干燥收缩、温度应力、化学反应、风化、钢筋腐蚀、不恰当的工程施工、施工超载、设计和细节的错误外加荷载。
干燥收缩是造成混凝土开裂的一个常见原因。
干燥收缩是由于水泥浆组分中水分的损失造成的，其收缩量可达到1%。
但集料提供的内部约束把这种体积变化大大减小，大概是0.06%。
这种水分引起的体积变化是混凝土的一个特征，如果混凝土收缩时没有约束就不会开裂，正是由于收缩和约束的同时存在导致了拉应力的产生，当拉应力超过一定范围时，开裂就会发生。
裂缝扩展所需的拉应力比造成初始开裂所需的应力要小得多。
在大体积混凝土构件中，拉应力是由混凝土表面和内部收缩程度不同造成的，表面较大的收缩将导致裂缝随着时间的延长扩展到混凝土的内部深处。
混凝土结构内部的温度差异可能是由结构各部位水化放热的速率不同，或气候条件对结构各部位以不同程度或速率加热或冷却所致。
这种温度差异会导致不同的体积变化，当体积变化差异一起的拉应力超过极限时，混凝土将会开裂。
由于水泥水化放热速率的差异引起的温度差异的影响通常与大体积混凝土有关，而周围环境温度变化引起的温度差异可影响所有的结构。
内部温度高于外包温度能造成大体积混凝土开裂。
减少热裂缝的方法包括降低最高内部温度、推迟开始冷却的时间、控制混凝土冷却的速率和提高混凝土抗拉强度。
有害化学反应会引起混凝土开裂，这些反应可能是由混凝土原料或硬化后混凝土所接触的材料引起的。
含有活性二氧化硅的集料与来自水泥水化、外加剂或外部物质所含的碱之间产生缓慢的膨胀反应，会导致混凝土随着时间而开裂。
这种碱硅酸反应的结果会形成能从其他部位吸水的膨胀凝胶，是局部发生膨胀并伴随着拉应力，最终导致结构的完全损坏。
相应的控制措施包括合理选择集料、使用低碱水泥、使用细密的具有高活性二氧化硅的火山灰材料。
引起开裂的风化过程包括冻融、干湿交替和冷热交替。
自然风化引起的混凝土开裂通常是显著的，可能给人以混凝土处在瓦解边缘的印象，尽管破坏尚没有达到表面以下很深的地方。
冻融损伤时最常见的与气候条件相关的物理破坏。
水泥浆体、集料或两者中的水的结冰都会损伤混凝土。
结冰对硬化水泥的损伤是由于水向受冻区域运动和冰晶生长产生的水压力引起的。
保护混凝土抵御冻融作用的最佳方法是使用最低的实际水灰比和总用水量、使用耐久的集料和适当的引起。
在暴露于冰冻条件之前适当的养护也是重要的，养护后使结构干燥将提高其抗冻融能力。
干湿和冷热交替两种作用都会产生引起开裂的体积变化。
金属腐蚀是一个电化学过程，需要氧化剂、水和金属内的电子流，在金属表面和邻近区域会发生一系列的化学反应。
混凝土中的钢筋通常不会腐蚀，因为在高碱环境中形成了一层致密的保护性氧化层，这成为惰性保护。
然而随着碳化进行，混凝土的碱度降低，或者钢筋的惰性保护层被侵蚀性离子（通常是氯离子）破坏，钢筋将发生腐蚀。
钢筋腐蚀形成氧化铁和氢氧化物，体积增大，这种体积增加会引起钢筋周围高径向开裂应力，并导致局部径向裂纹。
这些裂纹会沿着钢筋扩展，导致纵向裂缝或混凝土散裂。
平行于混凝土表面的钢筋所在的平面也会形成款裂缝，导致众所周知的桥面板的分层现象。
对于普通的混凝土结构防止腐蚀引起的开裂最佳的方法是使用低渗透性的混凝土和足够的保护层厚度。
在非常严重的暴露条件下，可以使用钢筋涂层、混凝土表面使用密封剂或覆盖物、使用抑制腐蚀的外加剂和阴极保护等措施。
许多不恰当的施工方法会导致混凝土结构的开裂。
其中最重要也是最常见的是为太高工作性而给混凝土加水。
加水会降低强度、增加沉降和增加干燥收缩。
混凝土结构缺乏足够的养护也会增加开裂的程度，过早的停止养护会增加混凝土在低强度时的收缩。
其他可能引起开裂的施工问题包括模板支撑不足、振捣不充分和高应力点处设置施工缝等。
施工过程中引起的荷载往往远大于使用工程中所受的荷载，这些情况又是发生在混凝土最易受到损害的早龄期，并常导致永久性裂缝。
设计不当的影响和细节范围从外观不佳到缺少适用性再到灾难性失效，要将这些问题最小化只有彻底理解结构行为。
可能导致不可接受的开裂和细节错误包括，在墙、预制构件和板上使用构造不佳的凹角、不恰当的选择或配置钢筋、限制构件因温度和湿度变化引起的体积变化、基础设计不当等。
2.对开裂的评价
2.1确定混凝土开裂位置和程度
开裂的位置和程度，以及一个结构中混凝土在一般条件下的信息，能够通过直接和间接观察、无损和有损测试、从结构中取芯测试等方法确定。
也可以从设计图纸、施工和维护记录中获得信息。
2.1.1直接和间接观察
裂缝的位置和宽度应该记录在结构上，在结构表面标上网格有助于在草图上精确确定裂缝的位置。
使用裂缝比测器能够将裂缝测量宽度精确到0.025mm，这是一台小型的，在靠近观察表面的镜头上有刻度的手持显微镜。
也可以使用标有特定宽度线条的清晰比较卡来估计裂缝的宽度。
观察到散裂、钢筋暴露、表面腐蚀和锈斑应记录在草图上。
在特地裂缝位置的内部情况可以用软轴纤维显微镜或刚性管道镜来观察。
使用机械运动指示器可以检测裂缝的运动。
机械指示器具有不需要湿气保护的优点。
如果需要更详细的时间关系曲线，可以使用大量程的传感器或数据采集系统。
可以用调查时拍摄的结构照片来补充草图的内容。
2.1.2无损检测
可以用无损检测来确定内部裂缝、空隙是否存在，以及表面可见裂缝的贯入深度。
用锤子轻击表面或使用链式刮板是确定近表层薄片状开裂的简单方法。
空的回响表明表面以下或平行处存在一个或多个裂缝。
使用测厚计可以确定钢筋的存在。
许多测厚计的能力范围可以从仅仅指示钢筋的存在到经校准可以让有经验的使用者进一步确定钢筋的深度和尺寸。
然而在某些情况下，需要去除混凝土保护层来确定钢筋的尺寸或来校准保护层的厚度，尤其是钢筋密布的区域。
如果怀疑腐蚀是开裂的一个原因，研究腐蚀最容易的方法是去除混凝土的一部分来直接观察钢筋。
经过适当训练的人员仔细的评价，可以使用超声波无损检测仪来探测裂缝。
最普通的方法是用商业设备进行穿透传播测量。
在混凝土构件的一面发射一束机械脉冲，在相对的另一侧接收，电子设备记录下脉冲穿过构件耗费的时间，如果已知接收和发射传感器间的距离，就可以计算出脉冲速率。
超声波设备应该由一位受过训练的人员操作，并由一名有经验的人员对结果进行仔细的评价。
因为湿气、钢筋和预埋件可能影响到结果。
例如，对于充分水饱和的裂缝，超声波测试一般都是无效的。
在某些情况下，要辨别究竟是一组紧密裂缝还是一条大的裂缝是很困难的。
另一种穿透传播测试方法是脉冲-回波技术，它使用简单的传感器来发射和接受超声波。
对混凝土进行实际的脉冲回波测试是困难的，因此技术人员开发了一套使用独立发射和接收传感器的间隙捕获系统。
放射线照相技术也可用来探测内部的不连续。
这种方法最适合探测与射线发射方向平行的裂缝面，而不容易辨别与发射方向垂直的裂缝面。
无损检测的一项重要用途是发现结构中那些需要更详细研究部分的位置。
2.1.3混凝土取芯测试
从结构中挑选位置取出的芯样可以获得重要的信息。
芯样和芯样取出后留下的孔洞提供了精确测量裂缝宽度和深度的机会。
而且，从抗压强度试验中可以获得混凝土质量的信息；然而，含有裂缝的芯样不应用来测定混凝土的强度。
开裂混凝土的岩相学检测能确定引起开裂的物质，例如活性碱、冻融损伤、“D”型开裂、集料颗粒膨胀、与火相关的损伤、收缩和腐蚀。
岩相学分析也能确定与开裂相关的其它因素，例如水灰比、相对水泥浆体体积和混凝土组分分布。
岩相学分析常常能确定裂缝的相对年龄和断裂面上的二次沉积，这些对制定修补方案是有影响的。
化学分析出过量氯化物，则表明存在钢筋腐蚀的可能。
2.1.4查阅设计图纸和建造数据
应该翻阅原始的结构设计和配筋或其他施工图来确定混凝土的厚度和质量，已经已配置的钢筋是否满足或是超过了建筑物管理规范中提出的强度和适用性要求。
应特别重视实际施加的荷载和设计荷载的详细比较。
在计算混凝土变形（徐变、收缩、温度等）导致的拉应力时，混凝土构造、约束条件、施工缝和其他接缝的存在都应该考虑。
对于支撑在梁上，同时又架在支撑该梁的桁架上的单向板，应特别关注平行发展的裂缝。
2.2选择修补方案
在仔细评价开裂程度和原因的基础上，可以选择方案来实现以下一个或多个目的：
恢复和提高强度；恢复和提高硬度；改善功能；提供不透水性；改善混凝土表面的外观；提高耐久性；防止钢筋周围腐蚀环境的发展。
根据损伤的本质，可以选择一种或多种修补方案。
例如，通过注射环氧树脂或其他高强粘结剂可以在裂缝处恢复拉伸强度。
然而，可能需要通过增加钢筋或后张应力来提供额外强度。
如果预期不会进一步可以单独通过注射环氧树脂来恢复弯曲强度。
在蓄水或其他贮存结构中引起渗漏的裂缝应该修补，除非这种渗漏被认为是次要的，或有迹象表明裂缝正被自愈合所密封。
对于服役结构，通过修补来阻止渗漏可能是复杂的。
处于美化的考虑可能需要修补混凝土裂缝。
然而，裂缝的位置可能仍是可见的，可能需要在整个表面覆盖某种形式的涂料。
为了将钢筋腐蚀引起的进一步破坏最小化，应该密封那些暴露在湿气或腐蚀性环境中的裂缝。
3.裂缝修复方法
对开裂结构进行评价之后可以选择适当的修补方法。
成功的修补方法应考虑开裂的原因，例如，如果主要由开裂收缩引起的开裂，经过一段时间之后裂缝很可能会稳定下来；另一方面，如果是由于基础持续沉降引起的裂缝，沉降问题未解决之前修补是徒劳的。
这一节将主要介绍一些常用的裂缝修复方法，包括每种方法可能需要的裂缝特征的概要，所修补结构的类型和使用方法概要。
3.1环氧树脂注射
宽度为0.05mm的窄裂缝可用环氧树脂连接。
这一技术一般包括沿着裂缝每隔一小段距离建立入口和出气口、在暴露表面密封裂缝和在压力下注入环氧树脂等步骤。
环氧树脂注射已经成功应用于建筑物、桥梁、大坝和其他类型混凝土结构的裂缝修补。
然而，除非已解决了引起开裂的原因，否则裂缝可能在原裂缝旁再次出现。
如果不能消除裂缝产生的原因，存在着两种选择。
一种是刻槽并密封，将其处理成一条接缝；另一种是设置一条能容纳运动的接缝，然后再裂缝处注入环氧树脂或其他适合的材料。
除了某些耐水环氧树脂以外，这一技术不适用于既有渗漏且无法干燥的裂缝。
湿裂缝可注入防水材料，但裂缝中的污染物可能降低环氧树脂对裂缝的修补效果。
环氧树脂注射的一般步骤包括：
清洁裂缝、密封表面、安设入口和出气口、拌和环氧树脂、注入环氧树脂、拆除表面密封、备选方法。
3.2开槽和密封
若只需进行小幅维修而不需要进行结构上的修缮，则可只对裂缝进行开槽和密封即可，这种方法包括在沿裂缝暴露面扩大裂缝开口，然后选用适当的裂缝密封材料进行填充和密封。
这是一种处理裂缝的较为常用的方法，与注射环氧树脂相比在工序和操作人员培训上均较简单。
这种处理方法特别适用于近乎水平的平面修复，如楼面、路面等。
开槽和密封方法对细裂纹网和大的独立裂纹修复均可使用。
一种常见的也是行之有效的用途是密封蓄水或静水压力的混凝土表面裂缝实现防水功能。
这种方法能降低水分到达钢筋或穿过混凝土的能力，避免表面湿迹或其他问题。
这种密封剂可以是：
环氧树脂、聚氨酯橡胶、硅橡胶、聚硫橡胶、沥青材料或聚合物砂浆。
水泥浆尽量不要采用，因为它容易产生裂纹。
对路面板，密封材料应有足够的刚度以抵抗交通荷载作用。
理想的密封材料应能抵抗反复变形，且不是脆性的。
这一过程包括在表面开一道凹槽，深度一般为6~25mm，必须使用混凝土切割机、手工工具或气泵工具。
采用通空气、细沙或水清理凹槽，然后干燥。
密封材料灌入干燥的槽中并进行养护。
3.3缝合
缝合包括在裂缝两侧钻一些孔，用短脚的U型金属钉进行嵌固，搭接在裂缝的两侧。
当拉应力由于裂缝的作用而必须重新分配时，可以采用这种方法。
缝合可以增强裂缝的牢靠度，这种增强作用也使结构产生结构抗力，从而使得混凝土在其他地方产生裂缝。
因此，采用正确的技术手段对裂缝相邻区域进行加固、增强是必须的，因为这些地方容易产生应力集中现象，用这种方法配合其他方法是应当的。
缝合过程包括在裂缝两侧钻一些孔洞，清洁这些孔洞，将这些U型钉脚采用无收缩的胶或环氧树脂锚固在孔洞中。
U型钉长度和方向上应是可变的，而它们的位置应当是确定的，以便通过裂缝传递的拉应力能分不到一个区域内，而不是在截面内的单个平面上。
3.4补充加强筋
3.4.1普通钢筋
开裂钢筋混凝土桥梁可以采用植入钢筋并用环氧树脂固定的方法进行修补。
这项技术包括密封裂缝，与裂缝面约成90°角的位置钻孔，在这些孔和裂缝注入环氧树脂并将加强钢筋安置在这些孔中。
一般而言，10mm和15mm的钢筋用的较多，深处裂缝两侧至少0.5m。
钢筋间距可以根据修不需要设置。
它们可以根据设计指标和已有钢筋的位置，按任何需要的形式植入。
环氧树脂将钢筋粘结到孔壁，填充裂缝内面，将开裂混凝土形成整体，从而增强了截面。
用来粘结裂缝的环氧树脂必须有非常低的粘度，其相关技术参数应符合相关要求。
3.4.2预应力筋
当构件的主要部分必须加固或裂缝必须闭合时，往往可以采用后张应力实现。
这种技术采用预应力索或筋对混凝土施加压应力。
对预应力筋必须提供足够的锚固，应小心谨慎，以避免问题转移到结构的其它部位。
张拉力（包括偏心）对结构内力产生的影响应认真加以分析。
对后张超静定结构使用这种方式时，应考虑二次弯矩及其引发的作用的影响。
3.5钻孔和封塞
钻孔和封塞包括沿裂缝长度方向钻孔，并灌浆形成一个栓塞。
这项技术只要当裂缝沿近似直线方向发展并在一段可及的情况下才可使用，通常用于修复挡土墙的垂直裂缝。
沿裂缝中心钻一孔，直径一般为50mm至70mm。
孔必须足够大，并沿裂缝的整个长度与裂缝相交。
修复材料的数量应足以承受作用在栓塞上的结构荷载。
所钻的孔应清理干净、不会松动，并用灌浆材料填充。
灌浆的栓塞可以避免裂缝邻近的混凝土截面产生横向位移。
栓塞可以缓解裂缝处的严重渗漏，减少因挡土墙渗漏而引起的土壤损失。
如果对水密性要求较高而且不传递结构荷载，这些孔则应填充一些低弹性具有回弹特性的材料，用以代替灌缝材料。
若栓塞作用是必须的，那么弹性材料放在第二个孔中，而第一个孔则灌浆。
3.6重力填充
低粘度单体或树脂可以用来灌注表面宽度在0.03mm至2mm之间的裂缝，主要靠重力作用注入。
高分子物质如甲基丙烯酸、聚氨酯橡胶以及一些低粘度的环氧树脂已经成功的应用。
粘度越小，可灌入越细的裂缝。
典型的工序包括，采用吹气或用水冲洗裂缝表面，潮湿的表面允许干燥几天以获得最好的裂缝填充效果。
单体或树脂可以浇在裂缝表面，然后用刷子或橡皮辊铺开。
因为单体或树脂灌入裂缝非常缓慢，应将修复材料在裂缝表面来回滚压多次，以获得最大的填充效果。
剩余材料应清理掉，防止养护后修复区域出现溜滑、闪光现象。
3.7灌浆
对于宽裂缝，一般可采用水泥灌浆或化学灌浆。
水泥灌浆对于阻止渗水是有效的，但不能使裂缝面在结构上粘结在一起。
这种方法包括沿裂缝方向清理混凝土、横跨裂缝两侧每间隔一段距离安装注浆嘴、在注浆嘴之间的裂缝用水泥涂层密封、用水清洗裂缝并测试密封情况，然后对整个区域进行灌浆。
根据裂缝的宽度，灌浆液体可以是水泥加水。
化学浆液包含两种或两种以上化学物质复合形成凝胶体、固体沉淀物或泡沫，而水泥浆是固体颗粒在液体中的悬浮体。
化学灌浆的优点是可以在潮湿环境中使用，浆液的凝胶时间长，可以对很细的裂纹进行修复。
不足之处是它需要熟练的技术才能达到满意的效果，它的强大也不是很高。
3.8干装
干装就是采用手工的方法将低含水量的砂浆通过夯击或锤击方法固定在某一位置，从而使砂浆和混凝土之间紧密结合。
由于材料的水灰比较低，从而产生的收缩小，补丁能保持密封，因而其在耐久性、强度和防水性方面有着良好的性能。
干装可用于填充因修补静止裂缝而开的窄槽，不建议填充和修复活动裂缝。
3.9裂缝控制
在大体积混凝土施工过程中，由于表面冷却或其他原因产生的裂缝会随着施工的进行向新混凝土发展和扩展。
这些裂缝可以通过阻碍裂缝并将拉应力分布到较大区域来控制。
可以在裂缝上设一层防粘膜或钢筋网片来使混凝土保持连续，也可以在裂缝上设置一道截面为半圆形的软管。
在大体积混凝土结构的施工过程中，可以用一下方法来安装软管：
①半圆界面管的制作方法是将直径200mm、壁厚1.525mm的软管剖开，将其弯曲成两侧含75mm翼的半圆形截面管；②清洁裂缝两侧的区域；③沿裂缝中心铺设管子；④与混凝土接触的软管截面被焊接到混凝土上；⑤在管子顶端开孔与注浆管连接；⑥注浆管连接之后，在软管上部手工铺设混凝土覆盖整个装置。
安装的注浆管用于今后的裂缝注浆，从而恢复部分或全部结构的连续性。
混凝土服役寿命预测方法
2.1前言
混凝土的原料及拌合物配比通常是按照混凝土拌合物的试验室和现场表现的经验公式来进行选择。
这种方法假定所选择的混凝土材料能满足期望的结构服役寿命的需要。
另一种选择混凝土材料的方法与结构服役寿命预测有关，它基于结构可能发生退化的机制及其作用频率来测算服役期。
由于工程应用要求服役寿命大大提高、更多混凝土用于严峻环境、基础设施的重建和维修的费用巨大及高性能混凝土还没有长期使用性能的记录，虽然这种方法还不是太常用，但它在今后混凝土材料配选中会占有日益重要的地位。
另外进一步理解控制混凝土服役寿命的因素，也会促进高性能混凝土的发展。
许多混凝土服役寿命预测方法注重于单一的劣化作用过程，然而，经验揭示，某个或多个损伤进程会同时发生，或者存在环境与荷载的交互作用，都会导致劣化。
对于新建混凝土结构因环境与荷载未完全稳定，而既有结构物因各种导致劣化的因素难以识别，这种交互作用效应使混凝土寿命预测复杂化。
制约混凝土结构的服役寿命的主要因素包括：
氯离子侵蚀、碳化作用、化学物质侵蚀、冻融循环、荷载（疲劳、振动、局部超载）。
特殊情况下，只考虑一个主要制约因素的作用并据此进行寿命预测；当多因素作用时，因可用的交互作用影响资料有限，此处主要关注前者显著环境因素的影响，讨论新建和既有混凝土结构服役寿命的预测方法。
2.2新制混凝土服役寿命预测方法
已经采用过的预测建筑结构材料的服役寿命的方法包括：
基于经验的估计方法、从相似的材料性能进行推测的方法、加速试验方法、基于化学或物理的预期劣化过程的数学模型方法以及应用可靠度与随机概念的方法。
2.2.1基于经验的预测
这是一种基于试验室、现场测定以及累积的经验知识来预测混凝土材料服役寿命的半定量方法。
这种方法包含了经验知识和直观推断，同样，这些经验对混凝土标准的制订贡献最大。
这种方法假定，如果混凝土是遵循标准化工业准则来配置生产的，它就拥有预期的需求寿命期。
此方法提供了一种假定混凝土服役寿命预测方法，尤其是当设计寿命相当短和混凝土处于非严酷工作环境时，在设计寿命期内混凝土能充分地满足性能要求。
但这一理论使用时存在如下一些局限性：
1要预测的混凝土服役期大于已有期限内混凝土的经验知识时。
2遇到新的环境或存在侵蚀性的环境时。
3应用全新的混凝土材料时。
应用这个方法的分析实例表明，对混凝土耐久性的经验性或者定性评价仅仅是一种预测，尚不能形有效的预测服役寿命的基础。
2.2.2性能相似对照法预测
这种预测方法未能普遍应用于混凝土材料，但随着老化混凝土结构数量的增长，其应用将会增加。
用这种相似对照材料性能的方法假定，如果混凝土在确认时间内是可靠的，则处于相似环境内的类似混凝土也应具有相同的可靠期。
此方法存在的问题之一是任何混凝土结构由于材料、此存、修建情况、所处环境与荷载的不同都具有一定的唯一性；而且多年来混凝土材料的性能也发生了改变。
此预测法的另一个问题是不同的微气候会对混凝土耐久性造成不可预期的影响。
相对应的是化学和矿物外加剂的发展也促进了高耐久性混凝土的应用，因为，即使所处环境是基本相同的，相似对照法预测新旧混凝土的耐久性仍然不能十分准确。
2.2.3加速试验法的预测
大量的混凝土耐久性试验都是采用提高荷载或者设置更严酷的环境，比如更高的反应物浓度、更高温度和湿度来加速退化。
如果能正确设计、实施和解释，加速试验会对预测混凝土的性能和服役期有所帮助，此方法已用来预测几种建筑材料的服役寿命。
加速试验中材料的退化机理应当跟在役材料的相应退化是一致的，如果相同机制下加速试验与长期服役条件下的结构退化进程成比例，则加速因子K可由下式获得：
式中，
为加速试验中的退化速率，
为长期服役条件下的退化速率。
如果两者的关系时非线性的，建议通过退化机理的数学模型来建立其相应关系。
用加速试验方法来预测服役寿命的困难在于缺乏服役混凝土性能的长期数据；但其能够提供求解预测混凝土服役寿命的数学模型所需的材料退化信息。
应用加速试验方法来预测混凝土服役寿命的例子中，试件的加速试验寿命
与结构服役寿命
见的关系为：
。
式中
为试验中导出的常数。
这个方法应用于如下所述的混凝土冻融试验，在混凝土冻融加速试验中，试样的性能用达到特定破坏水平的冻融循环次数来表示。
假定一年中结构所经受的冻融循环次数是常数，则混凝土结构的服役寿命可通过下式来估算：
。
式中
为环境相关系数，
为试验室中试件达到破坏的冻融循环次数。
2.2.4数学模型法的预测
数学模型法依赖于其本身的概念基础，所以任何应用模型计算出来的解答都有与模型以及材料与环境参数相关的不确定性。
已经提出好几种应用于预测处于腐蚀、硫酸盐侵蚀、溶析作用、冻融循环等劣化过程中的混凝土服役寿命的模型。
这些数学模型也曾用来预测地下深层处理低放射性核废料的混凝土坑槽的服役寿命，此时的混凝土结构就处于硫酸盐腐蚀、钢筋锈蚀、溶蚀，冻融循环中。
处荷载作用外，许多造成混凝土劣化的过程都与水、盐或气等物质中的一种或多种侵入到混凝土中有关。
针对这些过程，可通过考虑侵蚀性物质入侵混凝土的速率及化学、物理反应速率推导出预测混凝土服役寿命的数学模型。
1990年，Pommersheim和Clifton提出水、盐、气以对流和扩散方式侵入混凝土中，导致混凝土劣化的数学模型。
大部分预测混凝土服役寿命的数学模型包含与传输过程相关的数值变量，如腐蚀模型中的氯离子扩散系数。
2.2.5随机方法预测
已有多位学者研究过随机概念应用于预测结构材料服役寿命，运用随机方法的寿命预测模型的前提，是
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