[发明专利]一种多重环境时间的相似性氯盐侵蚀混凝土评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氯盐侵蚀混凝土耐久性评估方法，尤其是一种多重环境时间的相似性氯盐侵蚀混凝土评估方法。

背景技术

目前，国内外混凝土结构耐久性试验传统的试验方法主要有现场取样检测、现场暴露试验和室内加速试验等形式。

现场取样检测是混凝土结构耐久性测试的基本手段，通常在混凝土结构现场进行取样、检测，并对取得试样在室内进行化学分析，进而得到氯离子的侵蚀情况；现场暴露试验可以在现场暴露试验站专门设置一些实际结构(或构件)用以取样、检测，其环境条件和受力状态都非常真实，同时，在现场暴露试验站放置混凝土试件来模拟混凝土结构构件用以定期检测结构的耐久性，也具有现场检测和室内加速试验不可替代的作用；室内加速试验是采用恒电流通电法和干湿循环法等加速手段来模拟现场暴露环境，使有害介质迅速侵入混凝土内部致使钢筋快速锈蚀，由此来研究混凝土结构的破坏特征和结构性能演变。

现场试验方法，包括现场取样试验和现场暴露试验比较直观，容易被人接受，试验数据经过修正后可以直接用于寿命预测；但缺点是试验开支大、周期漫长，往往需要在较长时间内对混凝土结构进行多次取样检测才能得到结构随时间劣化的动态规律，进而实现对结构的耐久性评估和寿命预测。

室内加速实验可以模拟影响混凝土结构性能的各种环境因素，如海水浸泡、雨淋、日晒、冻融、日光辐射、温度、湿度变化等，考虑气候环境、侵蚀环境与力学环境的相互作用，并可实现人工加速模拟，它可以在较短时间周期内测定混凝土结构中的氯离子含量、钢筋锈蚀情况等，由于直接测定混凝土试件，这样比起现场检测操作简单、受外界气象条件干扰少并且节约成本等优点，缺点是恰当合适的模拟方法选择很重要，如果方法选择不当，则会导致钢筋混凝土构件在模拟实验条件中与在真实使用环境中的劣化发展机理可能有很大差异。

对于沿海混凝土结构在两种试验条件(现场试验与室内加速试验)的相似性研究，仅仅依靠传统的相似理论是无法解决的。首先，沿海混凝土结构耐久性受到多种影响因素影响，如混凝土材料组成、胶凝材料类别、水胶比、养护条件、保护层厚度、环境条件、气象条件、钢筋发生锈蚀的氯离子阈值、暴露时间、结构受力状态等。各种影响的机理多在试验研究探讨之中，目前得到的大多是经验公式，无法导出模型试验的相似准则。其次，由于现场环境因素复杂，环境因素的统计资料通常无法全面收集，在进行环境模拟时，无法确保各种不同环境因素的相似关系相同。第三，在时间上无法实现传统的相似，环境加速的依据通常是统计意义上的平均值，并且对各因素也无法实现相似系数完全相等。最后，室内加速试验无法实现与现场试验条件的完全加速模拟，通常的加速试验只是对现场试验的某些参数进行加速模拟。

尽管室内加速实验与现场试验用于混凝土结构耐久性研究已经很长时间，但是目前仍然存在室内加速试验结果无法与现场试验方法的检测结果联系起来的问题，如何把室内加速试验的试验结果应用于现场实际并进行耐久性评估和寿命预测，这已成为混凝土结构耐久性研究的一个关键问题。

发明内容

本发明提出一种通过室内加速试验和现场试验相结合的基于多重环境时间对混凝土结构耐久性评估方法。

一种多重环境时间的相似性氯盐侵蚀混凝土评估方法，包括如下步骤：

(1)确定影响氯盐环境条件下混凝土结构耐久性的影响因素：表面氯离子浓度C_s、氯离子扩散系数D_Cl、混凝土材料的水胶比w/b、氯离子阈值[Cl^-]、龄期系数n、混凝土保护层厚度c；

(2)选取与研究对象具有相似环境条件的已服役多年的第三方参照物；

(3)收集研究对象与第三方参照物在服役初始时刻各影响因素的边界条件：表面氯离子浓度C_s、氯离子扩散系数D_Cl、混凝土材料的水胶比w/b、氯离子阈值[Cl^-]、龄期系数n、混凝土保护层厚度c；

(4)收集研究对象的环境、气象、水文统计资料，计算温度、湿度、环境氯离子浓度的平均值与不同标高处的海水浸润时间比例；

(5)对环境条件进行人工气候加速模拟，确定人工气候模拟实验室温度、湿度、溶液氯离子浓度与干湿时间比例；

(6)设计制作与研究对象、第三方参照物相同配合比的各类混凝土试件，并置于人工气候模拟实验室进行加速劣化试验；

(7)定期对第三方参照物已服役若干年后的混凝土结构/构件进行耐久性现场检测，得到混凝土结构在现场条件下随时间的劣化关系式：