海工混凝土结构现场暴露试验综述

蒋琼明，农忠霖

(1.广西大学土木建筑工程学院，南宁 530004；2.北部湾大学建筑工程学院，钦州 535011)

近年来，随着沿海经济带的飞速发展，中国在不同沿海地区建立了大量港口码头、跨海大桥、防波堤等海工建筑物。研究表明，氯盐环境下氯离子对钢筋的腐蚀是造成海工混凝土结构及其耐久性破坏的主要原因。海工建筑物的侵蚀与破坏是一个长期的动态渐变过程，为研究该过程机理，提高已建或未建海工建筑物的耐久性，有必要对混凝土结构进行耐久性试验研究。根据海工混凝土腐蚀试验场所的不同，混凝土耐久性试验方法可分为现场暴露试验与实验室人工模拟试验两大类[1]。目前，国内外已针对室内模拟加速试验进行了大量研究，各方面都已达到比较完善的程度，但无论具备多么先进的人工模拟设备与技术，都无法完全还原现场真实的自然环境。为此，有必要对混凝土结构进行长期现场暴露试验。

现场暴露试验是一种通过建立暴露试验站，将制作的试件长期暴露于天然环境中使其自然劣化发展的一种试验方法，同时也常被称为自然扩散试验。通过建立海洋暴露试验站并开展现场暴露试验研究已成为耐久性领域专家的广泛共识，试验的劣化环境是真实的海洋环境，试验结果更为可靠。因此，试验结果对混凝土耐久性的研究具有较高的参考价值。同时，由于工作面好、操作方便、对于混凝土建筑物和结构本身无损伤，现场暴露试验逐渐成为将科研成果应用于工程实践、转化为生产力的极为有效的途径。目前，国内外已针对不同目的建立了各种海洋暴露试验站，如中国在华东、华北、东北、华南等较为典型的海域均设有暴露试验站，所积累的数据年份超过30 a。美国、挪威等国家早在20世纪40年代就建有暴露试验站，为中国早期试验站的建立提供了良好的参考与借鉴。随着对混凝土结构耐久性的深入研究，现已有不少试验成果被相关规范、标准所采纳，现场暴露试验对各类工程材料与施工技术的应用和发展起到了极大的推动作用[2]。

1 暴露试验站设计与选址

1.1 建站选址原则

现场暴露试验站是研究海工建筑物材料在海洋环境下不同结构部位、不同环境分区、不同高程下的耐久性试验基地[3]。暴露试验站的建造是进行现场暴露试验的重要前期工作，试验站选址与设计的合理性将直接影响暴露试验站的试验效果。暴露试验站需具备代表性、安全性、交通便利性、规划合理性等原则[4]，即既能代表某地区地理气候环境，又具备因地制宜、与海洋环境相协调的特点。

站址的选择通常决定了试验站的结构形式、使用寿命与建造费用，因此，理应对影响试验站建设的各方面因素进行综合分析与评价，在遵循选址原则的基础上进行最优化选址。

1.2 试验站平台设计

试验平台作为现场暴露试验站的主体，其设计合理性也对暴露试验站的试验效果尤为重要。考虑到不同的海洋环境，可自下而上设置水下区、潮汐区、浪溅区、大气区4个分区。其中，由于潮汐区受到干湿循环交替的影响，物理化学作用较复杂，可将其作为试验平台重点研究区域，必要时可适当扩大平台面积，以保证暴露试验站的劣化要求。

除了试验平台的分区，建站时还需确定各试验平台的顶面高程。确定顶面高程的原则是在能够充分反映海洋环境不同垂直区域对结构物和材料的不同影响因素的前提下，使每层放置试块的暴露试验结果足以代表典型环境区划的试验要求[5]。因此在充分考虑海区设计低水位与设计高水位对试验站的影响的同时，结合防腐技术规范与地区水文地质勘察统计资料即可确定试验站各试验平台高程。

2 国内外暴露试验站概况

2.1 国外暴露试验站

在国外,美国是世界上最早建立暴露试验站的国家之一。早在1936年，美国率先在缅因州的芬迪湾建立了名为Treat Island的海洋暴露试验站，并由此开展了耐久性试验研究。该暴露站依靠其良好的暴露环境条件，成为了混凝土耐久性研究的理想场所[6]。同在1936年，挪威技术大学在挪威的Trondheim港暴露站[7]开展了耐久性试验研究，将不同水灰比以及不同矿渣掺量的混凝土试块放置至暴露站进行长达30 a的现场暴露试验，得出水灰比与矿渣掺量对混凝土抗压抗弯性能的影响规律。加拿大矿产与能源技术中心于1978年在芬迪湾暴露站开展了海洋混凝土耐久性试验[8]，将3种不同水灰比的混凝土试块放在潮汐区进行长达28 a的现场暴露，试验得出降低水灰比对提高混凝土耐久性具有积极作用。英国相关部门于1987年在英格兰东南沿海的海洋潮汐区进行了不同种水泥掺一定量粉煤灰与矿渣的高性能混凝土的现场暴露试验[9]，试验周期为8 a，最终提出了混凝土中游离氯与总氯含量之间的线性关系。

2.2 国内暴露试验站

中国水运行业早在20世纪60年代即开展了海洋环境暴露试验的研究工作，但由于早期试验站结构布置简易，试验规模小，无法形成系统性长期研究。对此，原交通部于1982年组建了海港工程腐蚀暴露试验协作组，在全国建造具有代表性的海洋环境暴露试验站，分别是广东湛江港、海南八所港、华北天津港和辽宁的锦州港暴露试验站。

2.2.1 湛江港暴露试验站

湛江港暴露试验站位于湛江港一区的突堤码头，地处高温高湿的典型亚热带气候地区，对以氯离子侵蚀为主要特征的华南沿海地区混凝土结构耐久性具有良好代表性。自1986 年建成以来，已开展30余年的暴露试验研究，获得了大量宝贵的混凝土耐久性数据。该站将水下区细分为深水区和浅水区，试验站各分区平台高程如表1所示。

表1 湛江试验站分区及平台高程

2.2.2 海南八所港

位于海南岛西海岸的八所港，由于高温、强光照，是中国腐蚀环境最严重的地区之一。南京水科院于20世纪末在海南岛八所港暴露试验站进行首批暴露试块的放置，该试验将对普通混凝土、掺量矿渣和粉煤灰的高性能混土及钢筋混凝土进行长达 14 a 的现场暴露。试验通过检测不同暴露时间下的混凝土坑蚀深度、钢筋腐蚀失重率与钢筋锈蚀面积等数据,应用类比法预测混凝土的服役寿命[10]。试验最终表明了通过降低水灰比以及掺入掺合料可显著提高混凝土耐久性。

2.2.3 华北天津港

天津港暴露试验站作为全国站网中最大的试验站，同时也是站网中第一个建立的暴露试验站，其地理位置代表了华北地区典型的冰冻气候条件。该试验站由上至下设大气区、水位变动区以及水下区，顶面标高与码头顶面齐平，便于对暴露试验站进行日常使用和管理。该站常结合锦州港暴露试验站同时开展多材料、多角度的海工混凝土建筑物的耐久性试验研究，为编制相关技术规范提供了经验和依据，同时创造了可观的社会经济效益[11]。

2.2.4 辽宁锦州港

锦州港是中国继湛江、连云港、天津之后又一个永久性暴露试验站，该站建成后，将在中国华南、华北、华东、东北等地建立起系统性的暴露试验站网，分别代表了南方不冻、华东微冻、华北受冻、东北严重受冻等环境状况，逐步形成全国性暴露试验网络。试验站设水下区、潮差区、浪溅区三层试验平台，并对钢筋、焊点、试件栏、爬梯等自身结构进行防腐处理，有效保证了试验站的使用年限。锦州港暴露试验站作为永久试验基地，具有易使用、易管理、对码头作业无冲突等优势[3]。

除此之外，中国仍有依托于大规模混凝土工程所建立的暴露试验站，如杭州湾跨海大桥[12]、青岛胶州湾跨海大桥[13-14]、港珠澳大桥等。这些工程有部分设计年限突破百年，暴露试验站的建立对于工程的实时监控，评估混凝土结构耐久性方面起到重要作用。

3 暴露试验方案与流程

3.1 混凝土成型与养护

根据试验需求，暴露试件可制作边长为100 mm、150 mm的立方体试块，以及不同尺寸、不同保护层厚度的钢筋混凝土梁试件，一般常见钢筋混凝土试件为100 mm×100 mm×200 mm。试件的成型过程可按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080—2016)[15]标准进行。对于海工混凝土建筑物，使用海砂替换河沙可在一定程度上缓解河沙资源短缺的压力[16]。若要提高混凝土试块密实性，养护龄期可根据试验研究条件适当延长至56 d及以上。养护完成后常用石蜡或树脂等密封材料将试块5个面进行封闭，以确保氯离子的一维扩散，亦可根据需要设计氯离子二维扩散或三维扩散。

3.2 现场放置

养护结束后将试件运至暴露试验站，放置在相应试验平台上。由于浪溅区、潮汐区以及水下区容易受到水流的冲击，所以需在用钢丝网加固套牢，以防止试块脱落。受暴露区环境恶劣程度差异的影响，各暴露区的设计暴露龄期往往有所不同；潮汐区与浪溅区受氯盐侵蚀影响较为严重，因此设计暴露龄期一般短于大气区和水下区。综合国内有关暴露试验研究，现场暴露试验龄期宜在90 d以上，使现场暴露更接近真实情况。

3.3 氯离子浓度测定

3.3.1 取样方法

达到暴露试验龄期的混凝土试块从暴露站运回实验室后，为保证试件内部干燥，应将其放入高温烘箱内烘至恒重。在烘干结束后，可将试块放在干燥处使其自然冷却直至室温。

1)钻孔取样法

钻孔取样法是一种利用小型钻机钻取混凝土粉末的一种取样方法，常应用于现场检测试验和现场暴露试验的取样。该方法一般可用于立方体试块与钢筋混凝土梁试件的取样检测，其操作方便且适用性较强，基本不受试块样式的约束。朱雅仙等[17]利用台钻对暴露试块的中部进行了不同深度的粉末取样，Real等[18]对暴露5 a的轻骨料混凝土试件进行钻孔取样，得到氯离子浓度分布并应用于预测模型的验证。赵晖等[19]以5 mm深度为一个单位，对宁波码头的混凝土进行了等间距钻孔取样。冯超等[20]将暴露在干湿交替作用下的棱柱体试块侵蚀面进行钻孔取样，并检测游离氯离子浓度。范志宏等[21]对暴露于湛江港的试件进行了钻孔取样，检测了同一渗透方向上不同深度的混凝土氯离子浓度。为了达到精准取样，可在待钻取的试块上画上均匀大小的小方格，以便确定钻孔的位置，方格的大小应根据钻孔钻头的尺寸进行设计，以方格大小略大于钻头尺寸为宜。徐彧[22]、窦雪梅等[23]采用直径为6 mm的合金钻头，对立方体试块对角线位置钻出不同深度的混凝土粉末样品，使试块取样位置达到统一。Liu等[24]将立方体试块固定在钻床上进行深度为2 mm的钻孔取样，并采用游标卡尺确保检查深度的准确性。延永东等[25]对混凝土暴露表面进行5 mm深度为单位的钻孔取样，并对同一深度取3个粉样进行混合。李鹤等[26]为得到氯离子浓度随深度、时间的变化规律，对所试验的长方体试件进行5 mm钻孔取样。

在钻取时还需注意粉末的耗损，应尽可能收集足够多的可用粉末，粉末颗粒较大时需进一步研碎过筛以去除粗骨料，而目前国内对混凝土样品粉末粒径的过筛仍缺乏具体规定，粒径对氯离子浓度检测的影响亦可作为一个研究变量。尽管国内已对混凝土试块进行过多次钻孔取样研究，但对于具体要在试块或试件的哪些位置取样，钻孔的数量和深度如何确定，还尚未形成统一的标准；同时，这些因素的确定对取样效果又有何影响等问题仍需进一步研究，为此，赵金凤[27]对混凝土试块最优取样方法以及数量进行了探索，针对随机取样法、网络线法以及对角线法设置了不同温度下不同取样数量对混凝土性能检测的影响，该研究为混凝土试块试验的取样与设计提供了指导。

2)分层取样法

分层取样法是较为传统的一维取样方法，通过借助磨粉机沿着氯离子一维扩散的方向逐层磨取混凝土粉末，该方法对深度的把控较准确、取样粉末量大，但由于研磨机不便携带，分层取样法往往适用于混凝土的室内取样。分层取样一般针对立方体试块与圆柱体混凝土芯样，其中对圆柱芯样的粉末取样应用较广，范宏等[28]以1 mm为单位对青岛码头的混凝土芯样进行分层研磨。曾俊杰等[29]沿侵蚀方向对暴露3 a的混凝土试件进行分层磨粉，每个试件共磨取8层，每层2 mm。Gao等[30]、Wu等[31]对混凝土梁试件取圆柱体芯样，将芯样研磨、烘干、冷却后测量游离氯离子浓度。Liu等[32]使用分层研磨机在混凝土试块0～16 mm深度区间内按1 mm为单位研磨一次，16～30 mm内按2 mm研磨一次，成功测定降雨前后混凝土试件的游离氯离子浓度。Edward等[33]对暴露在美国缅因州的棱柱体试块进行钻芯，通过分层研磨的方式进行取样。文献[34-38]同样采用切片分层磨粉的方式获取混凝土样品粉末。钟志勇等[39]对深圳某码头浪溅区暴露10 a的梁构件进行钻芯取样，并对其进行10 mm逐层磨粉取样，得到了不同深度的氯离子浓度。

目前，市面上出现了SRHFM-Ⅱ、RY-H5、DRB-H1等新型混凝土粉样分层研磨机。SRHFM-Ⅱ型研磨机主要适用于打磨混凝土芯样粉末收集的专用试验设备，夹持样本为圆柱体，RY-H5型研磨机可夹持一定尺寸的圆柱试块以及立方体试块，适用性强且操作方便，可满足规范中[40-41]混凝土制样和取粉的要求。同时，研磨机对于样品的微观检测也有所帮助，曾俊杰等[29]利用研磨机对芯样进行5 mm切层捣碎，过筛后采用微观手段进行粉末的微观形貌观测，使研究同时具有微观与宏观意义。

相比于钻孔取样，分层取样的取样量大，同时在研磨机的研磨下使其分层更为精确，如文献[37]中采用的研磨机可精确到0.03 mm。但分层取样一般适用于无钢筋试块或试件，对于钢筋混凝土梁等试件还需进一步钻芯，流程更烦琐，因此较适用于混凝土暴露后的室内检测，适用性有限。钻孔取样适用性极强，该方法不受暴露试件样式的限制，可结合快速氯离子含量检测法对现场暴露的试件直接取样并检测，满足室内室外检测的需求。但在使用该方法过程中，粉末的收集与损耗、钻孔直径对取样点的影响以及取样点的数量与位置等因素都是需要考虑的。此外，在部分文献中，有学者将钻孔取样称为钻孔分层取样，该“分层”与所提的分层取样法有所区别，在查阅时应加以区分。

3.3.2 检测方法

根据氯离子在混凝土中存在形式的不同，可分为游离氯离子浓度与结合氯离子浓度，二者之和即为总氯离子浓度。目前普遍认为游离的氯离子对钢筋的腐蚀是起主要作用，然而结合氯离子并不稳定，在一定条件下可转化为游离氯离子并对钢筋混凝土造成侵蚀，因此结合氯离子对钢筋混凝土结构服役寿命的影响不可忽视[42]。

1)化学分析法

该方法一般采用滴定法，是将所取粉末溶解在不同酸碱度溶液中，通过化学反应滴定程度确定各组分含量，结合经验公式分别计算出游离氯离子浓度或总氯离子浓度。常用的化学分析法有佛尔哈德法、莫尔法、电位滴定法等，这些方法各有优劣，需根据实际试验情况进行选择。一般佛尔哈德法在酸性溶液中检测总氯离子浓度，莫尔法则在中性或弱碱性样品溶液中检测出游离氯离子浓度，电位滴定法因操作、计算以及滴定仪器的不同，可测定游离或总氯离子浓度。

佛尔哈德法是测定氯离子的常用方法之一[43]，有学者将其应用到海工混凝土的氯离子检测中。杨海成等[44]、窦雪梅[45]采用佛尔哈德法测量了酸性样品溶液中的总氯离子含量。但该方法对高浓度氯离子溶液的测定效果较好，对低浓度氯离子溶液效果产生的误差较大，为此，陈正等[46]通过调整溶液配比，对普通佛尔哈德法进行了改良，使其满足更高的检测精度与适用条件。尽管该方法可满足一定精度，但由于操作较复杂，人为因素影响较大，更适用于小批量滴定分析[47]，且相比于海工混凝土耐久性领域，佛尔哈德法近几年在食品、医药等领域的应用更为广泛。

莫尔法是用铬酸钾作为指示剂的一种手工滴定法。该方法简单有效，是《建设用砂》(GB/T 14684—2011)和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ 52—2006)检测标准中所提到的方法，其应用范围较广，可用于检测砂中或混凝土粉末中的氯离子含量，但由于其只能在中性或弱碱性溶液中进行滴定[48]，因此常用来检测游离氯离子浓度。常洪雷等[37]采用莫尔滴定法对每层混凝土样品粉末进行氯离子浓度检测。潘文佳等[49]采用莫尔滴定法检测氯离子浓度，研究在干湿循环作用下各因素对氯离子传输过程的影响。孙保库等[50]采用莫尔法检测暴露在舟山岱山海域的混凝土试块中的氯离子浓度。姚大立等[51]为研究自密实再生骨料混凝土的抗渗性与暴露时间的影响，采用莫尔法检测游离氯离子浓度。乔允等[52]则为探究砂浆在干燥过程中氯离子反向传输规律，采用莫尔法对暴露试件进行游离氯离子浓度检测。赵晖等[19]采用莫尔法检测了宁波海工码头建筑物的氯离子浓度并拟合出表观氯离子扩散系数。苏卿等[53]采用莫尔法测定了混凝土试块的游离氯离子浓度，并将测试结果与MATLAB拟合曲线相比较，二者吻合度高，检测结果真实可靠。窦雪梅[45]利用莫尔法进行游离氯离子浓度检测，并通过回归分析得到了表面游离氯离子浓度。莫尔法虽然简单省时，但由于滴定的终点是通过肉眼观察，用肉眼判断可能会造成较大的误差，当样品数量比较庞大时，容易引起检测人员的疲劳，并不适合大量检测[54]。

电位滴定法则有效地避免了颜色变化对人工识别滴定终点的视觉影响，具有较高的准确度，同时可适用于有颜色干扰的混凝土试件样品中氯离子含量的测定，适用性强，是目前国内外十分常用的检测氯离子的滴定方法，通常在室内进行检测。范宏等[28]通过电位滴定法对暴露试件和芯样进行了游离氯离子浓度的测定，Geiker等[55]对暴露25 a的梁试件进行取样检测，采用电位滴定法测定其氯化物含量。但早期由于电极结构不够稳定，检测重复性差，操作烦琐且计算量较大，往往导致检测耗时较长[56-57]。而随着氯离子检测技术的发展，自动电位滴定仪逐渐进入人们的视野，检测的效率与精度得到了提高。范志宏等[58]利用自动电位滴定仪测定了混凝土粉样中的总氯离子含量。罗霆[59]采用自动电位滴定法对通明海特大桥混凝土粉样进行氯离子含量测试。黎鹏平等[60]采用自动电位滴定法对暴露在海洋浪溅区的钢筋混凝土梁进行耐久性试验，以氯离子浓度和氯离子扩散系数来评价混凝土的抗渗透性能。张建球[61]对暴露在钦州港老码头的混凝土进行现场取样，采用电位滴定法测定研究不同深度、不同水位区域的氯离子浓度分布规律。Huang等[36]对暴露的珊瑚混凝土样品粉末进行干燥、溶解、过滤，通过电位滴定法测定滤液中的游离氯离子浓度。Liu等[24]用自动电位滴定仪测定溶液中的总氯离子浓度，对每个样品滴定3次且取平均值作为实验结果。Liu等[32]采用自动电位仪进行游离氯离子浓度的测量，用于研究降雨环境对混凝土中氯离子扩散行为的影响。Sofia等[62]、Moffatt等[63]通过电位滴定法确定了暴露试件的总氯离子浓度。王慧等[64]对手动电位滴定和自动电位滴定法进行了比较，得出二者结果基本相同，精确度与准确度均在可接受范围内，但自动滴定可减少人为误差，节省更多时间。

在氯离子含量检测过程中，受工程条件或试验实际应用的不同，加上取样、制样过程不严密等因素的影响，会使检出结果出现误差；传统的氯离子含量测定方法在实际计算中可能会出现大量偏离实际测量数据的数据点，因此在选用氯离子测定方法时，应根据不同的样品及其特性选用一种或多种合适的检测方法，确保所测数据的准确性。然而无论是以上何种化学检测方法，样品的前期处理、检测过程以及试剂配置都应参考国内混凝土氯离子含量检测规程[65]。

2)快速氯离子含量检测法

快速氯离子含量检测法(rapid chloride test，RCT)是一种基于氯离子含量快速测定仪的检测方法，常用于现场快速检测与室内检测。该类仪器早期由丹麦Germann公司生产并应用，早期进口的RCT仪器曾占领我国进口市场，但随着仪器本身价格昂贵、售后不便等问题的出现，影响了RCT法的进一步推广[66]。如今国内也有不少公司生产该类仪器，技术与设备精度已相对成熟。与其他方法类似，检测前需采用酸溶液或水溶液溶解粉末，萃取氯离子，仪器在进行标准液标定后，利用探头可直接检测混凝土样品中的氯离子浓度，仪器会根据标准电位差曲线自动计算出氯离子含量。RCT法操作快速、简单、且无需额外设备，所得结果一目了然[67]，因此可作为一种快捷有效的现场检测手段。李佩珍等[67]利用RCT法对高性能混凝土进行氯离子浓度快速检测。王仕龙等[68]通过氯离子快速检测法检测氯离子浓度，以研究绿色堆石混凝土的氯盐侵蚀性能。Cristina等[69]采用德国仪器公司生产的RCT-500检测了试块不同深度的总氯离子含量。张奕等[70]用RCT法对嘉兴港码头进行氯离子质量分数检测，以得到干湿交替区域氯离子浓度分布随高度变化的规律。周丽萍等[71]通过RCT法检测构件中自由氯离子含量并计算表面氯离子浓度值，分析表面氯离子浓度的时变模型。吴灵杰等[72]采用RCT法对北部湾的海港码头进行氯离子浓度检测，得到该地区既有码头的氯离子侵蚀状况。张荣亮等[73]为揭示表面氯离子浓度与氯离子扩散系数相关性规律，使用快速测定仪测定出游离氯离子浓度。兰瑞鑫等[74]采用RCT法测量试件的氯离子含量，并将数据进行线性拟合。延永东等[25]通过RCT法检测暴露近1 a的混凝土中的游离氯离子浓度，得到再生骨料混凝土的氯离子浓度分布情况并验证了模型的模拟结果。

RCT法可结合室内滴定法，使研究人员对混凝土中氯离子含量的检测效果有更好的控制。而目前该方法及相关仪器尚未有统一的国家检定规程或校准规范，李红亮等[75]通过参考《混凝土中氯离子含量检测技术规程》(JGJ/T 322—2013)[65]对该类RCT仪器进行了量值溯源及仪器示值误差不确定度评定，为RCT法及快速测定仪器的校准提供了参考。RCT快速测定法适用性强，可满足室内外检测，且误差小不易受人为因素影响，现已广泛应用与各大高校与科研机构。但由于市场上快速测定仪的质量参差不齐，该方法还是存在一定不确定性，因此在涉及工程安全领域时应结合滴定法进行检测则较为稳妥[76]。

4 试验数据处理

4.1 表面氯离子浓度

氯离子在混凝土中的扩散过程常用Fick第二扩散定律来描述[77]。混凝土表面氯离子浓度作为该扩散方程的重要边界条件，是进行海工混凝土结构耐久性设计与研究的重要参数。因此，基于现场暴露试验开展有关表面氯离子浓度的研究，对于混凝土服役寿命预测、耐久性定量分析等方面具有重要科学研究意义和工程应用价值。

根据现场暴露试验所测得的氯离子浓度，可对其进行拟合计算，得到表面氯离子浓度。目前，国内外已基于暴露试验对表面氯离子浓度进行定量研究，将其进行拟合并建立各影响因素的理论模型。江大虎等[78]根据现场暴露试验所测定的不同侵蚀深度下游离氯离子浓度数据，利用Excel数学分析软件进行回归分析拟合，得到了混凝土内部氯离子浓度与扩散深度之间的一元二次关系。Song等[79]收集了英国水下区、日本和委内瑞拉浪溅区的海工混凝土建筑的暴露数据，通过测定总氯离子浓度并推算出了表面氯离子浓度。周丽萍等[71]通过RCT法检测连云港各泊位现场暴露构件的氯离子浓度并计算表面氯离子浓度值，建立室外与室内环境的时间相似关系。许泽启等[80]在大连市实海现场进行8个月的现场暴露试验，利用试验结果研究了海洋混凝土结构寿命计算结果与表面氯离子含量时变性的关系。蔡荣等[81-82]结合国内外大量现场暴露的试验数据资料，利用两阶段多元回归分析法建立了多因素计算模型，并通过对比分析该模型的预测值和现场监控数据，验证了该模型的科学有效性和适应范围。同时，蔡荣与深圳大学以及美国密苏里大学的学者进行合作[83]，通过建立涵盖世界各地的浪溅区、潮汐区、水下区642个野外暴露数据的大型数据库，共同研发并应用集成机器学习模型对混凝土表面氯离子浓度进行预测；与常规模型相比，该集成模型考虑因素多达12个，具有更好的预测表面氯离子浓度的性能和效率。陈昌等[84]基于631组海洋潮汐区野外暴露试验数据，建立了一种综合考虑凝胶材料种类和暴露时间耦合影响的潮汐区混凝土表面多因素时变模型。该研究所收集的暴露试验数据水胶比范围广(0.3～0.68)，暴露时间区间长(0.08～44.36 a)，数据具有较好的代表性，在后期对模型的验证中同样体现了这一点。

目前，国内外基于暴露试验数据对表面氯离子浓度的研究大部分停留在潮汐区，浪溅区以及水下区等海洋环境，以大气区环境进行暴露试验的表面氯离子浓度研究仍不多见，因此造成海洋大气区暴露试验的数据较为缺乏。Meira等[85-87]在巴西东部热带海洋大气区进行长期暴露试验，基于大气环境特征以及氯离子浓度分布两个侧重点讨论了大气中的氯离子与混凝土内部积累的氯离子之间的关系。Akiyama等[88]根据日本沿海地区3年的现场暴露试验资料，提出了一种将气载氯离子影响纳入海洋环境下钢筋混凝土结构耐久性设计的方法，由此计算在风速、风向以及距海岸距离等因素影响下混凝土结构钢筋腐蚀的概率。但该模型方法是基于假设大气中氯离子的危害仅取决于以上3个因素，若同时考虑如降雨量、湿度等其他因素对氯离子的影响，模型则更为精确。

4.2 氯离子扩散系数

氯离子扩散系数是决定混凝土中氯离子迁移速率和扩散时间的重要参数，它将直接影响混凝土结构的使用寿命。张宝兰等[89]利用湛江暴露试验站20多年的暴露数据以及华南地区港口码头调查获得的相关资料，采用Fick第二定律对钢筋保护层厚度、氯离子扩散系数等耐久性参数进行定量化设计，以达到设计服役寿命。翁龙[90]将边长为100 mm的水下混凝土试块在浪溅区与潮汐区暴露5 a，将所测不同深度层下的氯离子浓度数值进行数据处理，得到了氯离子扩散系数，并进一步验证氯离子扩散系数随着暴露龄期的延长而逐渐减少，随暴露区域高程的降低而逐渐增大。Wu等[91]对北部湾地区已建混凝土结构的氯离子浓度进行现场测试，研究发现氯离子扩散系数随时间变化的衰减系数是正态分布的随机参数，它代表了氯离子扩散系数的时变特性。李冰黎等[92]在大连海洋地区开展现场暴露试验，得到高性能混凝土在不同海洋暴露环境中的表观氯离子扩散系数。Zhang等[93]基于现场暴露试验建立了考虑时变性的氯离子扩散系数模型，并分析了水胶比、外加剂以及暴露时长对扩散系数的影响。黎鹏平等[60]开展浪溅区现场暴露试验，以研究表面横向裂缝宽度对混凝土氯离子扩散系数的影响规律。朱雅仙等[17]在海南八所港的浪溅区进行了现场暴露试验，通过测定三种不同配合比的混凝土试件中氯离子的含量，在考虑有效氯离子扩散系数随扩散时间与侵蚀深度的变化规律的条件下建立了有效扩散系数的时空模型，为预测混凝土的使用寿命提供了理论依据。Yoon等[94]对海洋水下区、潮汐区和浪溅区3个区域进行暴露试验，暴露时间分别为180、365、730 d；试验考虑了3种水胶比与两种粉煤灰掺量，在环境影响评定的基础上对粉煤灰混凝土的氯离子扩散系数进行了评价。

4.3 室内试验与现场暴露试验的相关性研究

室内加速试验是耐久性试验普遍采用的室内试验方法，在对工程进行耐久性试验研究和施工质量控制时，若只依靠室内快速试验已无法满足现实际工程需求，因此，有必要将室内试验和暴露试验相关联，掌握室内试验与现场暴露试验的差异与联系，以实现科学、准确的耐久性设计与服役寿命研究。

范宏等[28]对暴露了26 a的码头和21 a的挡浪坝钻取了一批直径为100 mm的混凝土芯样，同时在实验室制作了3组相同配合比的混凝土试件进行对比试验。试验根据真实暴露环境下混凝土结构的试验数据，结合室内对比试验，研究并分析了混凝土材料、水灰比、暴露环境、暴露时间等因素对混凝土中氯离子侵入规律的影响。

相似理论常常用来设计室内人工模拟试验与现场环境构件的关系，周丽萍等[71]利用RCT法分别对连云港室内试件和室外构件进行氯离子浓度检测，基于相似理论与表面氯离子浓度的时变性计算出时间相似系数及其表达式，最终建立室内加速模拟环境与室外真实环境的相似关系模型，为地区混凝土结构服役寿命的预测提供理论基础。曹杰荣[95]在青岛海洋环境和室内模拟条件下，研究了不同矿物掺合料、腐蚀龄期和干湿比对混凝土氯离子结合能力和表观氯离子扩散系数的影响。该试验将混凝土块暴露于青岛麦岛海洋暴露试验站的水下区、大气区和潮汐区3 a，试验结果揭示了海洋环境下混凝土表面氯离子浓度的分布和时变规律。Grinon等[96]为了解铝锌合金涂层材料的防腐性能，采取实验室模拟试验与暴露试验相结合的方式开展研究，通过收集暴露90 d内的电化学数据，证明室内结果与室外有良好的相关性，该合金涂层在全浸条件下表现出更好的防腐性能。李冰黎等[92]在室内与大连湾海洋现场两个暴露条件下进行暴露试验，将室内与室外的表观扩散系数进行对比，以确定混凝土在大连海洋环境中的劣化效应系数。Mehdi等[97]将暴露于伊朗南部4 a以上的长期暴露试验与短期室内试验相结合，开发了能预测潮汐环境下混凝土试件氯离子分布的有限元模型，暴露试验的结果证实了该模型与数值程序的可行性。徐翔宇[38]将混凝土试块暴露于大气区和潮汐区中，并在室内做对比试验，以研究荷载对氯离子传输作用的影响。朱红兵等[98]对复杂环境下混凝土耐久性的劣化进行研究，提出有必要开展真实侵蚀环境与实验室侵蚀环境下混凝土的损伤劣化对比试验，并建立两者之间的关联规律。Zhang等[99]在现有现场暴露试验的基础上，设计了与潮汐环境下暴露试验相同的混凝土配合比加速模拟试验，得到了不同暴露时间和不同混凝土扩散系数下混凝土中游离氯离子浓度，分析了龄期因子与水灰比的关系。最后还研究了加速模拟和现场暴露试验对混凝土中氯离子时变特性的相似性。

王胜年等[100]基于长期性能观测的海工结构混凝土耐久性研究，提出了建立室内试验-暴露试验-实体工程三者相关性的新思路。该研究思路将具有相同原材料以及配合比的室内试验、暴露试验和实体工程的耐久性研究结果进行对比分析，针对氯离子扩散系数这一耐久性退化的关键因素，建立三者耐久性退化的相关关系，以对实际工程耐久性设计和施工提供指导。该项研究的暴露试验周期为20 a，并分别以0.5、1、3、5、7、10、15和20 a进行了8次暴露试件取样，暴露周期较长，因此试验数据具有一定代表性；该试验每次取样后均对暴露试件进行重新固定，且对试验平台进行了防腐处理，保证了试验的可持续性。张宝兰等[89]为了确定暴露试验中氯离子快速扩散系数与实测氯离子扩散系数之间的关系，将长期暴露试验数据与快速试验数据之间的相关性转化为换算系数。从而改善二者之间的相关性，提高耐久性和安全保证率。

4.4 新型混凝土材料在暴露试验中的应用

4.4.1 掺合料

采用掺合料来制备高性能混凝土是提升海工混凝土耐久性的重要途径之一。目前，国内外已采用粉煤灰、矿粉、硅灰等掺合料配制出许多优质的高性能混凝土，此类混凝土强度高，耐久性更优良，在实际工程中得到了很好的应用，掺合料与配合比技术也因此成为混凝土耐久性的关键技术之一。为研究新型掺合料在海工混凝土工程中的应用效果，不少学者针对掺入新型掺合料的高性能混凝土，对其开展了现场暴露试验，以研究其耐久性。

受到经济条件、交通运输、河沙原材料匮乏等因素的影响，工程师们不得不考虑引用新的建筑材料来解决混凝土原材料的问题。珊瑚骨料作为一种新型海洋建筑材料，在我国南方沿海地区的工程建设领域拥有十分广泛的应用前景。余红发课题组在中国南海岛礁海洋环境进行了现场勘查以及现场暴露试验，取得了较为丰硕的成果，窦雪梅等[23,101]等研究了养护龄期、环境差异性和暴露时间等因素对珊瑚混凝土表观氯离子扩散系数的影响，为海洋环境下珊瑚混凝土结构的服役寿命预测和耐久性积累重要基本数据，并指出在进行实际岛礁混凝土结构设计时，应充分考虑现场环境与实验室的差异。

偏高岭土是一种通过500～800 ℃范围内煅烧高岭土所得到的新型高活性矿物掺合料。与硅灰、粉煤灰、矿粉等工业废料或副产品不同的是，其主要制备方式为工业生产，因此相对于其他掺合料而言，其品质更容易控制。同时，偏高岭土具有高活性、颗粒小等特点，其水化产物使得混凝土在抗压、抗弯以及耐久性方面得到一定提升，有关偏高岭土在海工混凝土中的应用也逐渐得到各专家与学者们的关注[102-103]。Mohammad等[104]为研究含硅灰、偏高岭土的混凝土在长期现场暴露条件下的氯离子扩散系数和力学性质，将普通混凝土试块与掺入硅灰、偏高岭土的混凝土试块在波斯湾潮汐区海洋环境下暴露至3、9、27和50个月，并在每个深度分析样品粉末氯离子含量；研究表明水灰比与表面氯离浓度之间没有特定关系，在长期野外暴露条件下，不同配合比的混凝土的氯离子扩散系数与表面氯离子浓度含量都达到了相近的水平，而加入火山灰来提高混凝土的耐久性比降低水灰比更有效。Rafat等[105]使用偏高岭土代作为掺合料替部分水泥进行混凝土的力学与耐久性研究，并对偏高岭土混凝土的作用效果与性能进行综述，指出偏高岭土通过火山灰效应优化了水泥砂浆以及混凝土的孔隙结构，并显著降低渗透性，对于提高混凝土强度、改善混凝土抗渗以及抗侵蚀能力有促进作用。

然而从目前有关偏高岭土混凝土的研究来看，基于现场长期暴露试验环境下的偏高岭土混凝土耐久性研究还处在起步阶段，对于其在真实海洋环境下耐久性影响规律和机理的研究还比较少见。鉴于此，曾俊杰等[29]围绕偏高岭土混凝土在中国华南地区实际海洋环境开展了耐久性试验研究。该试验采用常见的一维侵蚀方式将试块暴露在湛江海洋环境暴露试验站，并放置在浪溅区，进行暴露龄期为3、4、5、8、10 a的长期暴露试验。笔者针对已暴露3 a的混凝土试件进行取样研究，得出采用掺量为6%的偏高岭土可降低实际海洋浪溅区环境下混凝土中不同深度的总氯离子含量和游离氯离子含量，并显著降低在实际海洋环境下的氯离子扩散系数。同时，偏高岭土明显改善了混凝土在实际海洋环境下的氯离子固化能力，且在复掺粉煤灰时效果更优。

在未来环境保护和可持续发展的要求下，合理使用掺合料以及新型海洋材料成为海工混凝土结构发展的一个重要突破口。在节能环保的前提下，追求高质量的海工混凝土结构，保证其安全性、稳定性和耐久性是当下实现海洋强国战略，促进中国海洋经济协调发展的重要一环；因此，研究新型混凝土材料在海洋暴露试验中的应用意义重大。

4.4.2 表面涂层材料

表面涂层技术作为防止钢筋混凝土锈蚀的重要手段，是提高海工建筑物耐久性的一种经济、便捷、有效的措施。混凝土表面有机涂层能有效防止氯离子等有害介质渗入混凝土，为研究涂层对海工混凝土结构的防腐效果，国内外开展了许多基于涂层防腐技术的现场暴露试验研究。

青岛海湾大桥属于中国北方微冻海洋环境的典型代表，杨海成等[14]为了研究不同防腐技术在该地区中对混凝土耐久性防护能力的影响，制作了采用硅烷、聚脲等防腐技术的混凝土暴露试件，在青岛海湾大桥常规暴露试验站进行现场暴露试验，并总结了各防腐技术的优劣。Yong等[106]通过长期现场暴露试验，验证了烷基三乙氧基硅烷以及无机防腐蚀剂亚硝酸钙可作为混凝土防腐缓蚀剂。Moradllo等[107]将6种不同的涂层材料应用于混凝土表面，并研究了这些涂层在波斯湾潮汐区暴露5 a的性能裂变规律。由于涂层材料也具有一定服役寿命，因此在涂层老化之前需对其重新喷涂，以确保涂层的防护效果；为此，Moradllo还提出一种评价表面涂层性能的新方法，可用于判断涂层的劣化程度。同样是在波斯湾，Sadati等[108]通过对暴露9、36和88个月的涂层混凝土进行取样与检测，研究了不同暴露时间下5种涂层材料混凝土的表面氯离子浓度与氯离子扩散系数，最终得出在所研究的5种涂层材料中，脂肪族丙烯酸和聚氨酯是降低氯离子浓度最有效的涂料，该研究对延长波斯湾海工建筑物的耐久性具有重要意义。

透水模板布是一种新型的有机内衬模板材料，常用作改善混凝土表面质量、提高混凝土性能的防腐蚀附加措施。透水模板布可提高混凝土构件内外密实性，有效改善混凝土抗冻、抗渗能力，由于其使用方便，效果明显，目前已逐渐应用在各种海洋环境下的海工建筑物中，如中国的青岛海湾大桥[109-110]、杭州湾跨海大桥[111]、公安长江大桥[112]等。作为一种新型表面处理技术，透水模板混凝土的研究主要集中在提高混凝土外观质量和耐久性方面[113]，如运用抗渗法、碳化法、抗收缩法等研究其劣化机理[114]；而对于现场暴露试验，国内外通过该试验研究有关透水模板布的耐久性性能的内容并不多见，仍缺乏采用透水模板布混凝土的现场暴露试验数据。杨海成等[44]通过室内自然浸泡试验与26个月的现场暴露试验，研究了透水模板布对混凝土抗氯离子渗透性及结构使用年限的影响。Mccarthy等[115]将透水模板布混凝土与非透水模板布混凝土共同暴露在浪溅区与潮汐区，通过对比两种混凝土的吸水率情况，研究透水模板布混凝土在两个暴露区磨损下的表层性能。

5 研究热点与趋势

5.1 暴露试验与微观测试的结合

混凝土内部的密实性以及孔隙率对其耐久性有着重要的影响，为进一步探索各掺合料对混凝土内部孔隙的作用与效应，有学者通过微观检测手段获取混凝土的内部形貌，并对混凝土微观组成和化学结构进行分析，使研究结论具有微观和宏观意义。

范志宏等[58]通过华南地区12 a的现场暴露试验，结合扫描电子显微镜-能谱仪(scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer，SEM-EDS)、红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer，FTIR)、示差扫描量热法(thermogravimetric analysis-differential scanning calorimetry，TG-DSC)等技术，研究分析了暴露混凝土微观产物的演化过程、水化产物的形态和孔隙结构，以及对混凝土耐久性的影响机理。刘勇[116]为了研究氯离子腐蚀对混凝土微观结构的损伤规律，进行了不同浓度氯离子溶液的浸泡试验，并对浸泡28、56和84 d的混凝土样品进行了低场核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)和扫描电镜(scanning electron microscope，SEM)图像分析，该研究结果为混凝土耐久性在氯盐侵蚀条件下的劣化规律认识提供了一定参考。Grinon等[96]采用SEM微观技术，对暴露180 d的样品涂层外观进行微观测试，分析了涂层表面形貌与沉积物，最终评价该类涂层对试件样品的腐蚀影响程度。盛建松等[117]对暴露1.5 a的掺加改性辅助胶凝材料混凝土试件进行SEM测试，得出掺加改性辅助胶凝材料能有效改善混凝土的微观结构，增强体系密实度与耐久性。Geiker等[55]采用X射线衍射(X ray fluorescence，XRF)光谱分析法对暴露25 a的混凝土梁试件进行光谱分析，得出梁裂缝的效果图，证实了氯离子侵入深度随大气区到水下区逐渐增大。Chen等[118]结合微观技术建立了一个多尺度微观数值模型，用以模拟氯离子长期侵入的过程，该模型为氯盐环境下钢筋混凝土耐久性预测提供了依据。目前，由于该类研究所在侵蚀环境多为室内模拟环境，试验及研究仍缺乏一定准确性与代表性，因此，若采用微观测试技术与现场暴露试验相结合，耐久性试验结果将会更直观具体。

5.2 暴露试验站信息化建设

面对大数据与信息化时代，数据的传送与共享效率在一定程度上影响着行业领域的发展。目前，国内已有不少研究人员和机构对有关混凝土耐久性的传感器进行研制和开发。宋晓冰等[119]研制了一种钢筋腐蚀长期监测传感器，可对钢筋进行直接实时测量；该传感器埋入混凝土后可定期进行数据采集，确定氯离子等腐蚀介质入侵侵蚀面与钢筋的距离，并通过电极保护的方式对钢筋进行防腐保护。梁大开等[120]基于耐久性结构以及光纤传感技术发明了长周期光纤光栅传感器，可用于检测各种腐蚀环境下混凝土钢筋的腐蚀程度和腐蚀速率，在钢筋混凝土结构的耐久性检测与评估方面得到了良好的应用。汤雁冰等[121]则研制了一种可实时监测混凝土中钢筋锈蚀电位、氯离子浓度、pH等数据的嵌入式多功能传感器，并已应用于香港珠海澳门大桥。方翔等[122]发明了一种基于氯离子浓度监测的钢筋混凝土构件寿命预测方法，氯离子浓度的数据获取源自事先预埋于钢筋混凝土内的传感器，通过所获取的数据序列计算出结构的临界使用年限，该发明弥补了现有基于氯离子浓度监测的钢筋混凝土构件寿命预测方法的不足。

为实现试验站的信息化与智能化，将传感器技术应用于暴露试验站中已成为一种发展趋势。以杭州湾跨海大桥为例，工程已采用电极阵列传感器进行耐久性实时跟踪监测[123]。针对大气区、浪溅区、潮汐区和水下区4个不同区域分别放置设有电极阵列的混凝土试件，并通过传输导线将监测数据输送到数据记录端口，最后通过无线传输传递至浙江大学与杭州湾跨海大桥监控室。传感器技术使得钢筋腐蚀检测技术研究迈上了新台阶，但在现场暴露试验以及暴露试验站的研究应用上还有所欠缺，随着大数据与信息智能化的发展，该领域或将成为新的发展趋势。

6 存在的问题与建议

6.1 现场实测数据匮乏

(1)试验缺乏主导性。海工混凝土结构耐久性的研究仍主要依据室内模拟加速试验，以现场暴露试验为主导的研究较少。

(2)试验缺乏连续性。尽管中国在20世纪80年代建立了一批具有代表性的现场暴露试验站，但由于经费不足以及人员流动、地区规划等原因导致部分试件丢失，直接影响原始数据的采集。现场数据的采集需要花费大量时间、财力、人力和物力，持续性跟踪面临较大挑战。

(3)试验缺乏代表性。虽然各地的暴露试验站已针对当地的海洋环境开展了暴露试验，也已取得一定成果，但由于暴露时间较短，所获数据往往不具有代表性。尤其是高性能混凝土，在其具备较强的抗侵蚀能力下，短期的试验并不能体现出相应规律[21]。

对于试验主导性问题，建议现场暴露试验的研究适当增加暴露时长，以室内加速试验适应暴露试验为目标，而不是为尽快达到试验目的而缩短暴露时长。中国具备优良的海工建筑物基础，各类工程遍布沿海地区。针对试验的代表性问题，可通过依托工程自身的结构形式，建设具有地方代表性的工程配套暴露试验平台，开展暴露试验，该做法既节省了成本，又不影响地区发展规划，同时解决了暴露数据缺乏代表性的问题。如中国著名的港珠澳大桥、杭州湾大桥、青岛胶州跨海大桥等大型海工建筑物都建有依托暴露平台。对于连续性数据的缺失，应及时根据需要在暴露站安装传感系统，对海工建筑物进行人工智能监测，结合部分现场检测可对数据保持一定连续性。

6.2 缺乏建立室内与室外现场暴露试验的相互联系

(1)缺乏试验持续性。许多有关耐久性研究的试验只进行了室内的加速试验，而没有开展现场暴露试验，即一旦室内试验结束则意味着该研究结束，并没有体现混凝土受侵蚀与破坏过程的持续性。

(2)缺乏试验相关性。室内加速试验与现场暴露试验对混凝土材料的破坏机理不同。室内加速试验主要通过电场加速钢筋混凝土的腐蚀，而现场暴露试验则是通过自然的氯盐锈蚀或者碳化所带来的锈蚀，二者的侵蚀机理与破坏形态不同，因此在建立模型时应充分考虑二者相关性，如在进行室内模拟试验时，实验室使用的合成海水的盐浓度必须与目标海洋环境中实际海水的盐浓度相似，除非使用更高的盐浓度加速腐蚀[106]。在必要时还可引入暴露系数、环境系数、荷载系数等相关性系数。

(3)试验结果多呈离散性。不少有关混凝土室内与室外耐久性试验的试验结果具有较大离散性，不利于研究进程的推进。因此对于制定合理的室内模拟方案显得尤为重要，试验模拟参数、试验方法、试验装置等条件应进一步完善[124]。

室内与室外试验相关性可通过试验研究、数值模拟、理论分析等角度建立联系。目前许多有关暴露试验或耐久性试验的研究主要从宏观方向出发，而缺乏考虑微观方向描述氯离子的扩散过程，因此在试验研究时可利用微观技术，考虑毛细孔隙度[125]、临界孔径[126]等微观因素进一步加深联系。如今，利用数值分析方法描绘氯离子在混凝土的扩散过程已成为一种有效方法，为建立更准确的室内与室外试验相关性的数值法分析模型，应考虑多尺度、多因素的三维数值分析模型，使模型满足广泛性与实用性。

6.3 缺乏暴露试验站的维护方案

中国大部分暴露试验站年代久远，尽管在建站时已考虑试验站的维护与管理，但目前还未形成统一的体系与方案。同时，有关暴露试验站的建设、防腐维护的研究文献年份跨度较大，在该领域有延续性研究的人员较少，研究容易出现断层。且受到地域条件的限制，不同区域的建站方案与维护又各有异同，建站原则与维护方案的适用性也面临挑战。

7 结语与展望

总结了海工混凝土结构现场暴露试验的主要过程，包括前期暴露试验站的建设、中期暴露试验方案的实施以及后期暴露试验数据的处理，对过程中涉及的方法与技术进行了阐述。其次，还着重总结归纳了学者们如何通过暴露试验对表面氯离子浓度和氯离子扩散系数这两个重要耐久性参数进行研究，并找出参数与模型的相应规律。文末主要介绍现场暴露试验研究的热点、趋势和存在问题，为海工混凝土现场暴露试验的创新与发展提供一定帮助。

现场暴露试验的利弊是耐久性领域热议的话题，各类耐久性模型和室内加速试验结果的验证离不开现场暴露试验的数据结果，试验的实海环境为耐久性研究的科学性提供重要保障。但现场暴露试验推广性弱、周期长、不可控因素较多，为此，专家学者们把重点放在了室内加速试验与现场暴露试验的相关性研究上，室内加速试验可以有效控制环境条件参数并缩短试验周期，可有效弥补现场暴露试验的不足。因此，如何建立一个相似性模型将二者进行数据关联成为了现场暴露试验的一个重点与难点。同时，由于混凝土构件的劣化往往受到荷载作用与氯离子侵蚀的共同影响，因此对暴露试件荷载施加的把控也是一个值得关注的问题。除了结合室内试验，现场暴露试验还可对实体工程取样试验进行关联，部分实体工程暴露时间长，对于混凝土结构耐久性设计有重要作用。从混凝土的自身材料角度出发，为提高混凝土结构的耐久性，可通过开发、引进新型参合料代替水泥或粗细骨料，对可再生混凝土进行现场暴露试验研究，可有效解决一部分海洋资源短缺问题，提高海洋生态环境效益。

随着现代化技术的发展，微观测试技术与现场暴露试验的结合成为了新的研究热点，该技术有助于学者对氯离子传输过程有更深刻的理解和认知，暴露试验的真实性与微观影像的直观性使研究结果更具说服力。暴露试验站的信息化建设对于顺利开展现场暴露试验起到了关键作用，新型传感器的研发实现了暴露试验的智能化，但该类技术在中国中小型暴露试验站的推广使用还有待提高。