干濕交替區(qū)預應力混凝土構件氯離子傳輸?shù)沫h(huán)境-時間相似模型及應用.pdf

1、現(xiàn)代預應力混凝土結構（簡稱PC結構）相較于傳統(tǒng)的混凝土結構（簡稱RC結構）或鋼結構，不僅在結構性能方面有著明顯的優(yōu)勢，還具有節(jié)材、節(jié)能和經(jīng)濟等眾多優(yōu)點，被廣泛應用于土木工程領域。然而在服役過程中，由于環(huán)境中氯離子、二氧化碳等有害物質(zhì)的侵蝕，預應力筋與普通鋼筋極易銹蝕，這些耐久性問題嚴重制約著 PC結構的使用范圍和使用效果，尤其是在氯離子含量較高的沿海環(huán)境。受海水長期侵蝕的影響，PC結構內(nèi)部會提前出現(xiàn)耐久性問題。相對于單純的干燥或潤濕環(huán)境

2、，氯離子在干濕交替區(qū)侵入混凝土的速度明顯加快，導致混凝土內(nèi)鋼筋更容易發(fā)生電化學腐蝕。本文在國家自然科學基金項目“海工預應力混凝土結構耐久性試驗相似理論探索與工程應用研究（51278230）”的資助下，采取現(xiàn)場取樣與人工氣候模擬加速試驗相結合的方式，探索干濕交替區(qū) PC結構在氯離子侵蝕過程中的耐久性劣化問題。主要內(nèi)容如下：
　　（1）制定干濕交替區(qū)人工模擬加速試驗方案?；诮?jīng)典相似理論，分析連云港港口地區(qū)服役結構所處侵蝕環(huán)境的各參數(shù)

3、影響，確定三種主要環(huán)境影響參數(shù)：溫度、氯離子濃度與干濕比。對比已有理論，確定一種相似度較高的模擬海洋環(huán)境的侵蝕制度與干濕交替區(qū)人工模擬加速試驗方案；
　?。?）研究氯離子在現(xiàn)場結構與實驗室混凝土內(nèi)傳輸規(guī)律。開展干濕交替區(qū)PC構件人工加速模擬試驗，通過對連云港港口地區(qū)的PC結構現(xiàn)場取樣與對實驗室內(nèi)人工模擬加速侵蝕試驗環(huán)境下試件定期取粉檢測，采集不同深度下混凝土內(nèi)自由氯離子含量。對比分析試驗數(shù)據(jù)，得到應力、水膠比及干濕比對混凝土耐久性

4、能的影響；
　?。?）建立環(huán)境-時間相似模型。由相似性理論及Fick第二定律，并考慮干濕交替區(qū)混凝土內(nèi)對流區(qū)深度x’對氯離子擴散的影響，得出現(xiàn)場結構與人工氣候模擬環(huán)境下試件在擴散系數(shù)與時間上的相似系數(shù)計算公式：此處公式省略。根據(jù)已有的齡期衰減系數(shù)模型，考慮應力比的影響，對已有模型進行修正。利用現(xiàn)場取樣與人工氣候模擬加速試驗的數(shù)據(jù)進行擬合，得出不同應力狀態(tài)、應力比下，預應力混凝土試件的齡期衰減系數(shù)模型：拉應力試件：nA=(0.7?0

5、.3√η)(2.5W/B?0.6+2?％FA)，壓應力試件：nb=(0.9?ε-0.15η)(2.5W/B?0.6+1.5?%FA)，無應力試件：nc=2.5W/B?0.6+2?%FA；
　　（4）基于環(huán)境-時間相似模型，提出現(xiàn)場PC結構耐久性壽命的預測方法。以連云港港口60號泊位PC結構為例，利用室內(nèi)人工模擬加速試驗結果，分析得到該港口現(xiàn)場環(huán)境與室內(nèi)加速試驗環(huán)境下，氯離子侵蝕的時間相似系數(shù)λt=7.55。根據(jù)該結果和應用方法，設