氯離子與彎曲荷載共同作用下混凝土構件鋼筋坑蝕及承載力.pdf

1、氯鹽環(huán)境下的鋼筋混凝土構件耐久性問題一直是國內外工程領域普遍關注的重要問題。實際工程中的絕大多數混凝土結構都經受著荷載與環(huán)境等因素的共同作用，氯鹽與彎曲荷載共同作用對混凝土耐久性的影響是目前結構耐久性研究的主要方向之一。
　　本文基于Fick第二定律與Monte Carlo方法，根據人工氣候鹽霧環(huán)境及自然海洋環(huán)境下混凝土侵蝕試驗結果，對氯鹽與彎曲荷載共同作用下混凝土氯離子擴散性能、鋼筋銹蝕及混凝土構件承載力等相關問題進行了研究。本

2、文主要研究內容及成果如下:
　　1、根據人工氣候鹽霧環(huán)境及自然海洋環(huán)境下承受不同彎曲荷載水平作用的侵蝕試驗結果，分別分析了不同侵蝕環(huán)境與不同彎曲荷載水平作用下混凝土自由氯離子濃度、臨界氯離子濃度、氯離子擴散系數、對流區(qū)厚度及保護層厚度等參數的隨機特性。
　　2、引入了氯離子擴散系數荷載影響系數f（λ），分析了人工氣候鹽霧環(huán)境下彎曲荷載水平與氯離子擴散系數及其經驗系數m的關系。結論表明，彎曲荷載水平與氯離子擴散系數能較好的符合

3、二次函數關系;氯離子擴散系數的經驗系數m值隨彎曲荷載水平增大而增大。在此基礎上，建立了考慮氯離子擴散系數時變性及彎曲荷載水平影響的氯離子擴散模型。
　　3、建立了考慮氯離子擴散系數時變性及彎曲荷載水平作用的鋼筋最大銹蝕深度及坑銹面積的預測隨機模型;分析了基于坑銹的混凝土構件受彎承載力計算模型。以人工氣候鹽霧環(huán)境下的侵蝕試驗結果，驗證了鋼筋坑銹特征量預測模型與混凝土構件受彎承載力計算模型。以Monte Carlo法，模擬分析了人工氣

4、候環(huán)境下的鋼筋最大銹蝕深度及坑銹面積的概率密度函數及隨機分布特性。結論表明，鋼筋最大銹蝕深度及坑銹面積均符合正態(tài)分布;模擬可得到基于坑銹的混凝土構件受彎承載力的頻數分布、概率密度及概率分布圖。
　　4、分析了混凝土保護層歐姆電阻、對流區(qū)厚度、混凝土保護層厚度及氯離子擴散系數等主要因素對氯鹽與彎曲荷載共同作用下的鋼筋最大銹蝕深度及坑銹面積影響的敏感性。結論表明，混凝土保護層厚度敏感性最高。
　　5、基于Monte Carlo法

5、，分析了人工氣候環(huán)境下混凝土保護層厚度對鋼筋最大銹蝕深度、鋼筋坑銹面積及混凝土構件受彎承載力的影響。結論表明，增大保護層厚度能有效提高混凝土耐久性。如混凝土保護層厚度均值從5 mm到20 mm，鋼筋最大銹蝕深度降低了25.756％，鋼筋坑銹面積降低了40.796％，混凝土梁受彎承載力增加了68.803％。
　　6、Monte Carlo法計算的結論表明，氯離子擴散系數對鋼筋最大銹蝕深度、鋼筋坑銹面積及混凝土構件受彎承載力有較大影響