论文部分内容阅读
氯离子作为海工混凝土结构损伤的主要破坏因素,已成为钢筋混凝土结构寿命预测的主要依据,只有依靠大量的实际工程与暴露站的长期数据以及室内试验数据,才能做出切合实际的理论分析。因此研究沿海混凝土结构长期服役过程中氯离子扩散参数的演变规律至关重要。本文通过现场调研与试验,研究了大连港已经服役11年~82年的6个码头有关混凝土结构的物理力学性能和耐久性能,探讨了部分耐久性参数之间的相关关系。并针对自由氯离子扩散系数 at, fD与总氯离子扩散系数 at,tD的相关关系进行了首次研究,同时大范围搜集国内外实体工程及暴露站的长期数据,研究了海洋结构中混凝土氯离子扩散系数的长期时变规律,同时为大连湾海底沉管隧道混凝土结构的耐久性设计提供理论依据。主要得出以下结论: (1)长期服役(11年~82年)过程中,大连各码头的混凝土抗压强度仍有保证。采用非破损或微损的测强方法时,取芯法强度结果与回弹法强度结果的比值随时间变化,上边界在0.68~1.02之间波动,下边界在0.40~0.66之间波动。据此可以在不破坏结构的基础上,利用回弹法粗略估计混凝土结构的实际抗压强度值,能够对结构强度进行实时跟踪监测。 (2)海洋混凝土结构在服役过程中,其表面自由氯离子含量随着暴露时间的延长呈指数函数或幂函数的增长关系,且早期增长较快,后期速度逐渐减缓。从标准差可以看出,6个码头的混凝土氯离子结合能力差异并不大。由于海洋环境湿度大,大气中的二氧化碳向混凝土毛细孔中扩散受到了抑制,导致服役不同时间后,各码头各区域碳化深度均十分有限。 (3)运用Fick第二扩散定律计算混凝土氯离子扩散系数时,最小二乘法在精度上要明显优于简化线性误差函数法(simplified linear error function-based method,SLEM)。 (4)混凝土的RCM法扩散系数DRCM值、电通量与电阻率两两之间均存在一定程度的相关关系。其中DRCM与电通量存在线性相关关系,DRCM、电通量均与电阻率的倒数满足线性相关关系。 (5)基于可靠度理论与修正氯离子扩散理论的寿命计算结果表明,海洋混凝土结构的服役寿命随着m值的增加而延长。 (6)通过汇总整理同时具备总氯离子含量分布和自由氯离子含量分布的大量实验室数据和实体工程数据,研究发现,表观自由氯离子扩散系数 at, fD与表观总氯离子扩散系数 at,tD之间具有普适性的的幂函数相关关系。 (7)通过搜集18个国家(日本、韩国、阿拉伯、挪威、英国、荷兰、瑞典、澳大利亚、中国等)的2207组来自暴露站试件与实体海工结构在不同暴露时间的混凝土表观氯离子扩散系数数据(最长达91年),系统地研究了表观氯离子扩散系数Dat的时变规律。证实了表观氯离子扩散系数随暴露时间的延长而呈显著的经典幂函数衰减关系 mt iD?Dt?,在初步的耐久性设计时,其时间依赖性常数m可采用一个统一的建议值(0.6304)。 (8)暴露环境的差异对Da时变性的影响确实存在。适当添加矿物掺合料,在一定程度上可以改善混凝土长期服役过程中的抗氯离子侵蚀性能。针对不同暴露区域(大气区、浪溅区和潮汐区、水下区)、不同混凝土种类(OPC、FAPC、SGPC和SFPC)给出了更具针对性的m建议值。 (9)研究混凝土水胶比W/B对氯离子扩散系数Da的影响。发现lgDa(Da取对数)与W/B之间满足二次多项式关系。