海洋鋼筋混凝土結構氯離子腐蝕耐久性研究.pdf

1、本文對混凝土電阻率、電通量、鋼筋銹裂損傷以及氯離子侵蝕進行了試驗研究，結合氯離子擴散理論、工程模糊集理論和生存分析理論，建立了海洋鋼筋混凝土結構的鋼筋銹蝕模型和耐久性壽命預測、統(tǒng)計評估分析。主要研究工作包括：
　　 (1)利用RESI四電極混凝土電阻率測試儀，對兩種濕度環(huán)境下的不同類型混凝土電阻率進行了測試研究。通過改變配制混凝土的材料因素，對養(yǎng)護28天的4種單方混凝土水泥用量、3種水膠比、4種粉煤灰摻量、3種磨細礦渣摻量以及4

2、種硅灰摻量的混凝土試件進行了詳細分組測量。結果表明，各種材料因素對混凝土電阻率均有不同程度的影響。其中，以水膠比和摻入礦物摻合料對混凝土電阻率影響比較明顯。水膠比越小、摻合料的摻量越大，則混凝土電阻率也越大；在3種礦物摻合料中，以硅灰對混凝土電阻率的影響最為顯著。少量的硅灰能夠明顯提高混凝土的電阻率，而粉煤灰和磨細礦渣卻需要較高比例的摻量才能提高混凝土電阻率。通過該試驗所測的混凝土電阻率大小變化情況為研究混凝土中氯離子擴散速度提供了試驗

3、參考依據(jù)。
　　 (2)通過電化學加速鋼筋銹蝕試驗，對7組共42個(包括3種水膠比、3種保護層厚度、3種鋼筋直徑以反摻入40％粉煤灰、1％瓦克有機硅粉等材料因素)鋼筋混凝土試件的鋼筋銹裂損傷形態(tài)進行了研究，分析了鋼筋銹蝕后混凝土保護層的裂縫開展規(guī)律。結果表明，材料因素對鋼筋混凝土裂縫初裂時間、發(fā)展速度以及裂縫開展形態(tài)都有一定影響。水膠比越小，裂縫出現(xiàn)得越早；保護層厚度越大，裂縫開展越慢；鋼筋直徑越小，裂縫出現(xiàn)得越早。然后按照不同

4、的表面裂縫寬度(即0.2mm、0.4mm、0.7mm、1.Omm和1.5mm)分別從各組中破型一個試件，利用鋼筋除銹方法確定鋼筋銹蝕率，最后得出裂縫寬度與鋼筋銹蝕率之間的擬合曲線模型。
　　 (3)對不同水膠比以及摻入粉煤灰、硅灰的混凝土進行了電通量和氯離子擴散特性試驗，分析了水膠比、粉煤灰和硅灰等礦物摻合料對海洋鋼筋混凝土結構抵抗氯離子侵蝕的耐久性能的影響。試驗表明，摻加適當?shù)姆勖夯液凸杌液罂梢悦黠@降低混凝土試件的電通量，能改

5、善混凝土結構抗氯離子侵蝕的耐久性能。同時，建立了水膠比與電通量、氯離子擴散系數(shù)之間的擬合模型，并對不同材料特性的混凝土耐久性壽命進行了預測。
　　 (4)采用改進的Fick第二擴散定律來描述混凝土內(nèi)氯離子的擴散過程，對混凝土內(nèi)鋼筋開始銹蝕的時間乃進行了預測。再根據(jù)氯高子侵蝕雙向滲透性導致鋼筋沿著其長度方向和垂直于長度方向的銹蝕速度不同步的特點，建立了氯離子引起鋼筋銹蝕變化的點腐蝕模型-橢球模型。算例表明，該模型充分考慮了氯離子擴

6、散系數(shù)衰減值m的影響作用，比其他腐蝕模型更適合氯離子侵蝕下的鋼筋混凝土結構。它的建立對海工混凝土結構從鋼筋開始發(fā)生銹蝕到功能明顯退化所需時間Tc+Td的確定具有指導意義。
　　 (5)利用生存分析中的生存函數(shù)乘積限估計方法分析海洋鋼筋混凝土結構的耐久壽命，結合混凝土結構耐久性失效的特點，將模糊綜合評判法融入其中，研究耐久性評判等級和隸屬度對海工混凝土結構耐久壽命估計的貢獻，建立了刪失示性函數(shù)模糊特征值的計算公式，得到使混凝土結構