氯鹽腐蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與安全性研究.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性失效問題已成為當(dāng)今困擾土建工程的一個(gè)世界性問題，大量實(shí)際工程和研究表明，已建的海港工程多數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命的要求，嚴(yán)重的甚至影響正常使用，需長期進(jìn)行維修加固，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。氯鹽和鋼筋腐蝕是影響我國沿海地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的首要因素，加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究，提高設(shè)計(jì)水平和施工質(zhì)量，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，是擺在我們面前的一個(gè)很重要的現(xiàn)實(shí)課題和任務(wù)。對(duì)北部灣港主要泊位混凝土碼頭耐久性進(jìn)行調(diào)查研究，主要調(diào)查混凝土碼頭的使

2、用狀況，分析混凝土碼頭的破損類型、原因和特點(diǎn)。對(duì)北部灣港混凝土碼頭進(jìn)行耐久性檢測(cè)試驗(yàn)，主要檢測(cè)其混凝土強(qiáng)度、保護(hù)層厚度、裂縫的深度和寬度、鋼筋直徑及其位置、混凝土碳化程度和氯離子濃度，分析研究其損壞程度和實(shí)際受力狀態(tài)。
　　結(jié)合北部灣港口工程的特點(diǎn)，基于Fick第二定律建立了氯鹽腐蝕環(huán)境下考慮環(huán)境溫度、混凝土材料對(duì)氯離子結(jié)合作用、氯離子擴(kuò)散系數(shù)的時(shí)間性、混凝土應(yīng)力狀態(tài)和材料劣化效應(yīng)的氯離子擴(kuò)散理論模型，與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析表明該理論

3、模型有較好的適用性。在此基礎(chǔ)上研究氯鹽腐蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算方法，并對(duì)相對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行研究，研究表明，氯離子有效擴(kuò)散系數(shù)在水位變動(dòng)區(qū)、浪濺區(qū)相對(duì)大氣區(qū)較大，相對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨著距混凝土表面深度的增加而增大但增大趨勢(shì)趨于減緩。提出了氯鹽腐蝕環(huán)境下預(yù)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的方法，對(duì)北部灣港混凝土碼頭使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)與分析并提出設(shè)計(jì)建議，為混凝土碼頭今后定期檢測(cè)與維護(hù)提供科學(xué)的依據(jù)。對(duì)氯離子侵蝕造成混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋

4、銹蝕的主要過程進(jìn)行了分析并建立鋼筋均勻銹蝕和局部銹蝕模型，結(jié)合耐久性檢測(cè)試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)氯鹽腐蝕環(huán)境下均勻銹蝕和局部銹蝕鋼筋的凈截面面積隨時(shí)間變化的規(guī)律進(jìn)行研究，為氯鹽腐蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)抗力衰減的研究提供理論基礎(chǔ)。
　　由于混凝土結(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo)估計(jì)值存在隨機(jī)性問題，可靠性指標(biāo)的精度對(duì)結(jié)構(gòu)的安全判別至關(guān)重要，提出混凝土結(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo)置信區(qū)間的計(jì)算方法，并指出可靠性指標(biāo)置信區(qū)間研究的意義?；诼塞}腐蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)建立考慮氯離子

5、滲透與鋼筋腐蝕影響的污染分布模型，對(duì)污染分布模型在氯鹽腐蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)可靠度研究中的應(yīng)用進(jìn)行推導(dǎo)，推導(dǎo)出的數(shù)學(xué)模型能夠科學(xué)合理地考慮氯離子滲透與鋼筋腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)抗力參數(shù)的影響，計(jì)算所得可靠性指標(biāo)能真實(shí)地反映混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性。基于模糊理論和層次分析法對(duì)氯鹽腐蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行研究，以重力式混凝土碼頭為例，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出重力式碼頭結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)分析的模糊綜合評(píng)價(jià)方法，基于層次性原則建立在役重力式碼頭結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

6、系統(tǒng)模型和碼頭結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，劃分安全風(fēng)險(xiǎn)分析考核指標(biāo)的等級(jí)，其中，把考慮氯離子滲透與鋼筋腐蝕影響的污染分布模型應(yīng)用于研究重力式碼頭承載能力退化，采用可靠性指標(biāo)表征碼頭結(jié)構(gòu)的承載能力并建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。碼頭各組成部件及其影響因素的權(quán)重采用層次分析法確定，通過實(shí)際工程證明了該方法的合理性與實(shí)用性，為在役重力式混凝土碼頭現(xiàn)狀分析和維修決策的制定提供依據(jù)，基于模糊理論和層次分析法建立的重力式碼頭結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)方法