提高混凝土耐久性有助于延長結(jié)構(gòu)使用壽命，減輕維護(hù)與重建需求，是水泥、混凝土行業(yè)重要的碳減排途徑之一，對我國的雙碳戰(zhàn)略意義重大。混凝土生產(chǎn)、使用等過程產(chǎn)生的碳排放可通過生命周期評價（LCA）進(jìn)行計算，而混凝土材料與結(jié)構(gòu)的高耐久化既需要材料、結(jié)構(gòu)層面的設(shè)計，也影響其使用壽命與維護(hù)頻次。提高混凝土耐久性能否產(chǎn)生環(huán)境收益、如何利用LCA準(zhǔn)確量化這一效應(yīng)，受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

文章首先回顧了混凝土耐久性設(shè)計的基本方法、混凝土耐久性破壞基本原理及壽命計算模型，指出了與混凝土環(huán)境效應(yīng)有關(guān)的耐久性問題，并提出三種量化混凝土耐久性的基本方法：實驗參數(shù)、原材料用量及使用壽命（圖1）。對比認(rèn)為，實驗參數(shù)具有靈活便捷的特點，但其往往與混凝土制備、使用等過程產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)不具備直接關(guān)聯(lián)；原材料用量受材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計，維修方式等多因素影響，計算較為復(fù)雜。相比來說，使用壽命是量化耐久性最直接的方式，但其依賴于可靠的壽命預(yù)測模型，比較適合碳化、氯離子等環(huán)境。

圖1 影響混凝土環(huán)境效應(yīng)的耐久性問題及其量化方法

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土（結(jié)構(gòu)）設(shè)計階段引入壽命預(yù)測模型，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，可以有效降低混凝土（結(jié)構(gòu)）生命周期內(nèi)的環(huán)境影響總量（圖2）。這一設(shè)計方法被稱為基于性能的耐久性設(shè)計方法（Performance-based design method），與傳統(tǒng)的條文型設(shè)計方法（Perspective design method）形成對應(yīng)。通過計算基于性能的耐久性設(shè)計所需的材料總量，能夠量化混凝土（結(jié)構(gòu)）耐久性，并減少結(jié)構(gòu)使用壽命不足、維修頻次過高產(chǎn)生的負(fù)面作用，是準(zhǔn)確評價混凝土耐久性相關(guān)環(huán)境效應(yīng)的關(guān)鍵（圖3）。

圖2 通過基于性能的設(shè)計方法優(yōu)化混凝土（結(jié)構(gòu)）的環(huán)境影響總量

通過梳理各方法，文章提出了基于耐久性的LCA方法框架（圖4）。這一方法框架整合了上述兩種耐久性設(shè)計方式，利用基于性能的設(shè)計方法實現(xiàn)碳化、氯離子等環(huán)境下的耐久性優(yōu)化，并通用于其他環(huán)境類別。在此基礎(chǔ)上，文章論述了該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢：開發(fā)適用于不同環(huán)境的壽命預(yù)測模型，探索更加便捷的耐久性量化方法，開展新材料、新技術(shù)的耐久性與環(huán)境效應(yīng)研究，制訂基于環(huán)境效應(yīng)的混凝土設(shè)計規(guī)范等。

圖4 基于耐久性的LCA框架簡圖