荷載氯鹽侵蝕耦合作用下混凝土構件壽命預測研究.pdf

1、鋼筋混凝土結構是當今主要結構形式,它廣泛地應用于港口和海洋工程中。在氯鹽侵蝕環境下,隨著使用時間的增長,大量的鋼筋混凝土結構出現耐久性破壞。因此,對氯離子侵蝕環境下鋼筋混凝土構件壽命進行預測成為鋼筋混凝土耐久性設計和評估等急需解決的問題。然而實際工程中,荷載作用下的大部分混凝土結構都是帶裂縫工作的,裂縫的出現又加劇了耐久性問題。據此,本文針對耐久性問題最為突出的氯鹽環境中混凝土結構,建立恒定荷載與氯鹽侵蝕耦合作用下鋼筋混凝土耐久性壽命預

2、測模型。
　　首先,介紹了完整混凝土中傳統的氯離子擴散模型并分析了模型中各參數的影響因素和統計特征。在此基礎上采用抽樣模擬的方法分析鋼筋初銹時間的統計特征,發現其服從對數正態分布;通過對影響鋼筋初銹時間的各參數進行靈敏度分析,發現表面氯離子濃度、臨界氯離子濃度和保護層厚度對初銹時間影響顯著。
　　其次,分別建立了荷載-裂縫模型和裂縫-氯鹽侵蝕模型。模型考慮了單一最大裂縫寬度對氯離子擴散系數的影響;此外還考慮了氯離子擴散系數隨

3、時間衰減的特性以及裂縫寬度隨時間增長而逐漸增大的趨勢。本文采用MATLAB軟件建立基于有限差分法的二維氯離子擴散模型。
　　然后,針對本文建立的荷載-氯鹽侵蝕耦合作用模型對一工程實例進行計算,結果表明:氯離子在裂縫附近擴散較快,離裂縫較遠的地方擴散近似為一維擴散;氯離子擴散系數隨時間衰減的特性對氯離子的擴散影響顯著。根據靈敏度分析結果發現:為了提高混凝土構件的使用壽命,可以考慮首先降低混凝土的水膠比,其次提高混凝土保護層厚度。

4、r>　　最后,采用概率性方法即Monte-Carlo抽樣法模擬開裂混凝土構件的失效概率隨時間的變化。研究結果表明:保護層厚度對開裂混凝土耐久壽命的影響顯著。本文還將概率性方法的計算結果與確定性方法作對比,發現基于確定性方法得到的耐久壽命明顯大于基于概率性分析方法計算得到的結果,概率性方法的結果更偏于保守。
　　本文基于傳統擴散方程,建立了荷載-氯鹽侵蝕耦合作用耐久壽命預測模型。所得成果能為海洋環境中混凝土結構耐久性設計提供理論依據