钢筋锈蚀的临界氯离子浓度与混凝土的剩余寿命预测-结构工程专业论文.docxVIP

Classified Index: TU528.0 U.D.C: 625 Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering CRITICAL CHLORIDE ION CONCENTRATION OF REINFORCEMENT CORROSION AND RESIDUAL LIFE PREDICTION OF CONCRETE Candidate：Tao QiSupervisor： Prof. BaAcademic Degree Applied for： Doctor oSpeciality： StructralAffiliation： School oDate of Defence： July, 201Degree-Conferring-Institution： Harbin I Hengjing f Engineering Engineering f Civil Engineering 0 nstitute of Technology 摘 要 哈尔滨工业大学工学博士学位论文 -I- - PAGE 3- 摘 要 混凝土的寿命预测在近些年是一个研究热点，多数学者都是以 Fick 第二 定律为基础，研究氯离子渗透进入混凝土后的分布情况，预测混凝土结构的寿 命，然而 Fick 第二定律的边界条件不符合混凝土的实际情况，并且由于混凝 土自身组成特点和化学结合能力等的影响，通过 Fick 第二定律预测混凝土的 寿命不准确。 本文主要通过变电压的加速氯离子渗透试验来预测混凝土的寿命，根据不 同电压下混凝土中氯离子含量的变化规律，找到加速电压与达到氯离子临界浓 度的时间之间的关系，最终预测海水中混凝土自然渗透情况下的寿命。 本文中以混凝土中钢筋锈蚀的临界氯离子浓度为寿命预测的边界条件，认 为混凝土中氯离子浓度达到临界浓度时，混凝土的寿命终止。在混凝土中预埋 钢筋和参比电极，进行 20V、12V、6V 和 3V 直流电压下的钢筋快速锈蚀试 验，对试验结果分析后得到了 C30 空白混凝土、复掺掺合料和引气剂 C30 混 凝土、C60 空白混凝土、复掺掺合料和引气剂 C60 混凝土的临界氯离子浓 度。 对以上四个不同配合比的混凝土进行变电压的加速氯离子渗透试验，加速 电压分别为 20V、12V、6V 和 3V，研究发现 3d 后混凝土中氯离子含量随时 间呈线性增加，通过建立加速电压与达到临界氯离子浓度的时间之间的关系， 得到了寿命预测的方程，并预测混凝土在海水中自然渗透情况下的寿命。 预测已使用 14 年的青岛某处防波堤混凝土的剩余寿命，对现场取样混凝 土进行变电压的氯离子渗透试验，预测其剩余寿命为 18.72 年，按???该混凝土 的配合比在试验室条件下还原出全新的混凝土，预测其寿命为 35.01 年，两个 寿命之差为 16.29 年，与混凝土已经使用的年限相差 2.29 年，因此通过变电 压的快速氯离子渗透试验可以较准确的预测混凝土的剩余寿命。 对 C30 空白混凝土、复掺掺合料和引气剂 C30 混凝土、C60 空白混凝 土、复掺掺合料和引气剂 C60 混凝土进行了 100 次和 150 次的盐冻试验，研 究发现 C30 空白混凝土无法抵抗 100 次盐冻循环，盐冻后完全破坏，对盐冻 后的复掺掺合料和引气剂 C30 混凝土、C60 空白混凝土、复掺掺合料和引气 剂 C60 混凝土进行剩余寿命预测，C30 复掺掺合料和引气剂混凝土盐冻 100 次后寿命为 29.62 年，盐冻 150 次后为 24.9 年，C60 空白混凝土盐冻 100 次和 150 次后寿命为 35.51 年和 32.17 年，C60 复掺掺合料和引气剂的混凝土盐冻  100 次和 150 次后寿命为 50.85 年和 45.66 年。引入盐冻损伤系数 kyd，得到了 kyd 与盐冻次数之间的关系，建立了盐冻前后混凝土的寿命预测方程。 对混凝土施加 20%和 40%极限荷载的压应力，重复加荷 200 次后预测混 凝土的剩余寿命。试验结果表明 C30 空白混凝土加载 20%和 40%压应力后寿 命为 21.61 年和 16.66 年。C30 复掺掺合料和引气剂的混凝土加载 20%和 40% 压应力后寿命为 33.3 年和 32.97 年。C60 空白混凝土加载 20%和 40%压应力 后寿命为 38.24 年和 34.82 年。C60 复掺掺合料和引气剂的混凝土加载 20%和 40%压应力后寿命为 49.8 年和 44.84 年。引入重复压应力损伤系数 kyl，得到 了 kyl 与加载程度之间的关系，建立了重复压应力前后混凝土的寿命预测方 程。 关键词：混凝土；剩余寿命