[发明专利]基于原型监测数据的氯盐环境下混凝土结构寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种基于原型监测数据的氯盐环境下混凝土结构寿命预测方法，其包括以下步骤：(1)在混凝土结构浇筑时，预埋一段与结构钢筋同材质的参照钢筋，参照钢筋距表面的距离为d₁，从参照钢筋引出导线与混凝土结构外部的钢筋锈蚀电位监测仪器相连，通过监测锈蚀电位判断参照钢筋是否已开始锈蚀，记录参照钢筋开始锈蚀的时间t₁；(2)根据公式求结构钢筋的结构预测寿命t_c。本发明通过对FICK第二定律的变形处理，消除了难于定量但对寿命计算结果影响较大的参数,使得模型计算的准确性更高，应用操作性更强。

技术领域

本发明专利公开了一种氯盐腐蚀环境下基于原型监测耐久性数据的混凝土结构寿命预测方法。

技术背景

随着经济发展和技术进步，我国开发海洋资源的力度越来越大。近来了，我国建造了大量码头、跨海大桥、海上风电、海上平台等项目。大量的工程调查表明，由氯离子侵蚀而导致的混凝土中钢筋的腐蚀是海洋环境下交通基础设施遭受腐蚀破坏的主要原因。我国上世纪九十年代前建设的港口码头工程，大部分使用7～25年即出现钢筋腐蚀破坏而需要维修，对国民经济造成了很大影响。为科学准确预测结构物的剩余使用寿命，以期合理制定结构物维护维修以及加固方案，从而降低结构物全寿命周期的成本，国内外相关研究人员对混凝土结构中氯离子渗透以及使用寿命的预测开展了大量的研究，并已取得了系列成果。

在混凝土结构耐久性寿命预测中，目前国内外有代表性的氯盐环境下混凝土结构使用寿命计算模型均基于混凝土中氯离子的扩散过程符合菲克第二定律，通过必要的室内、现场腐蚀环境的暴露试验，对模型参数进行补充完善而得，以钢筋表面氯离子浓度达到临界浓度C_c的时间作为结构的预测寿命。模型参数包括：表面氯离子浓度C_s、初始氯离子浓度C₀、钢筋表面氯离子临界浓度C_c、扩散系数D、钢筋的混凝土保护层厚度d等。如我国的国家行业标准《港口水工建筑物检测与技术评估规范》(JTJ 302-2006)，以及公开号为CN101122595A的中国发明专利申请《混凝土结构剩余寿命分析系统》的说明书中，公开了混凝土氯离子扩散系数是通过暴露试验数据回归分析得到的，按式(1)进行计算。其它参数的取值，也按统计数据确定，给定一定的范围或计算方法。

式中：D_rcm为根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GB/T 50082-2009)测定的龄期t_rcm时氯离子扩散系数(m²/y)；D_t为t时刻的氯离子扩散系数(m²/y)；m为扩散系数的龄期衰减系数，按公式(2)取值：

其中，FA，SG分别为粉煤灰和矿渣粉在胶凝材料中的百分比。

公开号为CN 104361179A的中国发明专利申请《一种基于概率理论和现场检测的桥梁混凝土耐久性寿命分析方法》的说明书与前面提到的类似，不同之处是其混凝土表面氯离子浓度C_s的计算给出了单独的经验公式(3)。

C_s＝A_c·(W/B)·γ_s (3)

其中，C_s为混凝土表面氯离子浓度，A_c为拟合系数，与待测混凝土桥梁的胶凝材料有关，W/B为混凝土水胶比，γ_s为分项系数。