自然環(huán)境下混凝土氯離子侵蝕的隨機(jī)性及壽命預(yù)測(cè).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(hù)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(cè)是鋼筋混凝土耐久性設(shè)計(jì)、評(píng)估和結(jié)構(gòu)維修決策急需解決的問(wèn)題。 本文基于自然環(huán)境下混凝土芯樣中氯離子侵蝕實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及室內(nèi)模擬試驗(yàn)，主要進(jìn)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(shí)

2、測(cè)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(jī)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(shí)間的概率模型。通過(guò)Monte Carlo法模擬得到背景工程鋼筋初銹時(shí)間服從對(duì)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(jì)參數(shù)對(duì)鋼筋初銹時(shí)間概率分布的影響。 2．采用Kim模型，對(duì)混凝土中鋼筋銹蝕速率及其影響因素進(jìn)行了分析，建立了基于保護(hù)層開(kāi)裂時(shí)間的隨機(jī)模

3、型。以背景工程水閘閘墩為例，通過(guò)Monte Carlo法模擬得到自然侵蝕環(huán)境下的閘墩保護(hù)層開(kāi)裂時(shí)間服從對(duì)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（NT Build433—94）設(shè)計(jì)了室內(nèi)自然擴(kuò)散法試驗(yàn)，對(duì)混凝土中氯離子濃度分布的隨機(jī)性進(jìn)行了分析，進(jìn)而建立了實(shí)驗(yàn)室條件下混凝土中鋼筋初始銹蝕時(shí)間的隨機(jī)模型。應(yīng)用Monte Carlo法模擬發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)室條件下鋼筋初銹時(shí)間與自然環(huán)境下同樣服從對(duì)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(duì)自然擴(kuò)散法試驗(yàn)條件下氯離子侵蝕模型進(jìn)行修正。基于修正后的模型，用Monte Carlo法模擬得到了室內(nèi)自然擴(kuò)散法試驗(yàn)條件下與自然環(huán)境下不同時(shí)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(shí)現(xiàn)利用試驗(yàn)室數(shù)據(jù)對(duì)背景工程耐久性壽命的預(yù)測(cè)。 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(píng)定標(biāo)準(zhǔn)—鋼筋初始銹蝕時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)、