[发明专利]海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的概率预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土表面氯离子浓度的预测方法，具体是一种海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的概率预测方法。

背景技术

受海洋大气区腐蚀性氯化物环境作用的影响，滨海混凝土建筑、桥梁等工程结构随着服役年限的增加而逐渐出现钢筋锈蚀、混凝土开裂等耐久性劣化现象。究其根源，在于海水中的氯离子通过风力搬运到近海陆地区域，沉降在混凝土表面，并不断地向混凝土内部传输，当混凝土中钢筋周围积聚的氯离子浓度达到脱钝阈值浓度时，将诱发钢筋锈蚀，严重时将导致混凝土保护层发生锈胀、开裂和剥落等现象。因此，建立海洋大气区混凝土的表面氯离子浓度模型，不仅能够合理表征海洋大气区氯化物环境的作用强度，而且能够为海洋大气区混凝土结构的服役寿命分析和耐久性设计提供重要定量边界条件。

中国专利申请201510314263.4公开了一种人工大气盐雾环境下混凝土表面氯离子沉积的测试方法和装置。该发明利用氯化钠溶液来产生人工盐雾环境，然后测试混凝土表面的氯离子沉积状况。该发明产生的人工盐雾环境，虽然能够模拟与自然环境条件类似的盐雾颗粒直径，但是无法考虑海洋大气区的风速、离海岸距离等环境条件的影响。

2010年胡狄、赵羽习、龚奇鹤、金伟良发表的一篇名称为《海港码头混凝土表面氯离子随高度变化规律》的论文中，基于浙江乍浦港码头大气区和日本地区的现场检测数据，分析了海拔高度对海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的影响，但是没有考虑水胶比、暴露时间、风速、离岸距离等重要因素的影响，也没有建立海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的预测模型。

2015年中华人民共和国交通运输部发布的JTS 153-2015《水运工程结构耐久性设计标准》，以水胶比作为控制参数，建立了海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的预测模型，但是没有考虑矿物掺合料种类、暴露时间、风速、离岸距离等重要因素的影响。

2017年Yang L F,Cai R,Yu B.发表的一篇名称为《Investigation of computational model for surface chloride concentration of concrete in marine atmosphere zone》的论文中，综合考虑水胶比、矿物掺合料种类、离岸距离、风速和暴露时间的影响，建立了海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的预测模型。该模型考虑的影响因素全面，但是属于确定性预测模型，只能保证预测结果与试验测试值的总体最优，而无法描述海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的概率分布特性。

目前还未见有一种不仅能够综合考虑混凝土的种类、水胶比、风速、离岸距离和暴露时间的影响，而且能够合理描述海洋大气区混凝土表面氯离子浓度概率分布特性的概率预测方法的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的概率预测方法，不仅能够综合考虑混凝土的种类、水胶比、风速、离岸距离和暴露时间的影响，而且能够合理描述海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的概率分布特性，从而克服传统确定性预测模型存在的技术缺陷。

本发明的技术方案是：一种海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的概率预测方法，包括以下步骤：

(1)建立海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的随机样本点计算模型：根据混凝土的水胶比、风速、离岸距离和暴露时间，建立海洋大气区混凝土表面氯离子浓度C_s的随机样本点计算模型：

式中，C_s,j为海洋大气区混凝土表面氯离子浓度C_s的第j个随机样本点，单位为占胶凝材料质量的百分比；α_ij(i＝1,2,…,7；j＝1,2,...,N)为第i个概率模型参数的第j个随机样本点；N为随机样本点的个数；R_W/B为水胶比；t为暴露时间，单位为年；v为风速，单位为米每秒；d为离海岸距离，单位为百米；ξ为标准正态分布随机变量；σ为系统误差的标准差，单位为占胶凝材料质量的百分比；

(2)确定海洋大气区不同种类混凝土的概率模型参数的统计特征值，并产生概率模型参数的随机样本点：根据混凝土的种类，确定概率模型参数的概率分布类型、均值标准差和相关系数