自然環(huán)境下混凝土氯離子侵蝕的隨機性及壽命預(yù)測.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最為普遍、范圍最廣的結(jié)構(gòu)形式。在氯鹽侵蝕環(huán)境下，氯離子侵入混凝土導(dǎo)致鋼筋脫鈍并發(fā)生銹蝕。隨著銹蝕的發(fā)生與加劇，銹蝕產(chǎn)物體積膨脹導(dǎo)致混凝土保護層脹裂或剝落，造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生耐久性破壞。鋼筋混凝土構(gòu)件耐久壽命的預(yù)測是鋼筋混凝土耐久性設(shè)計、評估和結(jié)構(gòu)維修決策急需解決的問題。 本文基于自然環(huán)境下混凝土芯樣中氯離子侵蝕實測數(shù)據(jù)及室內(nèi)模擬試驗，主要進行了以下研究工作： 1．基于自然環(huán)境下混凝土芯樣中氯離子侵蝕實

2、測數(shù)據(jù)，分析了混凝土中氯離子濃度分布和壽命因素等的隨機性。研究了基于Fick第二定律的混凝土氯離子侵蝕壽命影響因素的概率分布特征，建立了基于Fick第二定律的鋼筋初銹時間的概率模型。通過Monte Carlo法模擬得到背景工程鋼筋初銹時間服從對數(shù)正態(tài)分布，給出其概率密度函數(shù)并研究了各影響因素的統(tǒng)計參數(shù)對鋼筋初銹時間概率分布的影響。 2．采用Kim模型，對混凝土中鋼筋銹蝕速率及其影響因素進行了分析，建立了基于保護層開裂時間的隨機模

3、型。以背景工程水閘閘墩為例，通過Monte Carlo法模擬得到自然侵蝕環(huán)境下的閘墩保護層開裂時間服從對數(shù)正態(tài)分布，并得到其概率密度函數(shù)。 3．依據(jù)背景工程混凝土配合比和北歐的試驗標準（NT Build433—94）設(shè)計了室內(nèi)自然擴散法試驗，對混凝土中氯離子濃度分布的隨機性進行了分析，進而建立了實驗室條件下混凝土中鋼筋初始銹蝕時間的隨機模型。應(yīng)用Monte Carlo法模擬發(fā)現(xiàn)：實驗室條件下鋼筋初銹時間與自然環(huán)境下同樣服從對數(shù)正

4、態(tài)分布而離散性較小。 4．在上述研究的基礎(chǔ)上，對自然擴散法試驗條件下氯離子侵蝕模型進行修正?；谛拚蟮哪Ｐ?，用Monte Carlo法模擬得到了室內(nèi)自然擴散法試驗條件下與自然環(huán)境下不同時期混凝土中鋼筋表面氯離子濃度，二者之間有較好的線性關(guān)系，加速系數(shù)K=264?；谧匀画h(huán)境下侵蝕數(shù)據(jù)的修正模型可實現(xiàn)利用試驗室數(shù)據(jù)對背景工程耐久性壽命的預(yù)測。 5．分析了氯鹽侵蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性壽命的評定標準—鋼筋初始銹蝕時間標準、