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时间:2019-02-04
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1、关于预测暴露在海洋环境中混凝土的耐用年限的可靠性方法ByMônicaPrezzi,PhilippeGeyskens,andPauloJ.M.Monteiro在上述混凝土的使用寿命中,结构承受外界因素或作用剂及时的作用都可能使混凝土从安全使用状态转变为失效或损坏状态。其中一个能引发包裹在混凝土中的钢筋的锈蚀的过程是氯离子到达主筋后导致钝化膜的破坏。本文提供了一种解释浸没试验结果和预测暴露在氯离子环境中混凝土的使用寿命的方法。一旦浸没试验决定了氯离子分布,我们就能通过测量每一点氯离子含量来知道氯离子自由扩散系数的情况。这些样品用来估算
2、扩散系数作用的概率密度。紧接着进行有关10个不同轻质高强混凝土混合比的可靠分析。当腐蚀从钢筋处开始时,就视为该钢筋混凝土构件失效,也就是说,在钢筋处的氯离子浓度达到一定量的时候钢筋混凝土构件就视为失效。然后我们计算一些被调查的混凝土混合物经过一段时间后开始腐蚀的概率。关键词:氯离子;腐蚀;高强混凝土;轻质混凝土;可能性因为结构的保养和修复的费用很高,混凝土耐久性成为混凝土混合物特性重要的考虑因素之一。其中一种广泛的损坏是混凝土大桥,道路,停车库,海洋结构中钢筋的腐蚀。据估计,单美国每年因腐蚀损害花费大概就达到1260亿美元。混凝土
3、里钢筋的锈蚀通常和以下一种或几种原因有关:氯离子的侵入,碳酸化作用,酸类的侵蚀和生物作用。本文关注处在暴露环境的开始于氯离子的侵蚀的混凝土中的钢筋。不管是来自防冻盐水还是海水的氯离子,都可能侵入混凝土或贯穿混凝土进而覆盖和接触到钢筋。一旦氯离子接触到钢筋,就会分解掉在钢筋表面形成的钝化膜,或抑制钝化膜的形成。不幸的是,尽管过去一些年关于混凝土结构中钢筋腐蚀的机理的理解已经取得大量进展,但是关于预测一个结构预期的和剩下的使用寿命还没有完全满意和可靠的预测。混凝土中钢筋的腐蚀包括很多因素。不确定因素与材料本身,暴露的环境和缺乏能够充分
4、解释混凝土随时间、海洋深度和不同的所处环境产生化学变化的理论模型有关,这些都是研究者所要面对的难题。通常,氯离子在混凝土中的扩散系数是从诸如浸没试验的试验测试估计来的。经过一段时间的暴露之后,在远离暴露的混凝土表面的一些位置测得氯离子含量。(氯离子含量分布)。本文提出一个混凝土样本的扩散系数可以通过菲克第二定律的特解在每个有氯离子含量的测量的点的模型反演来估算。得到的扩散系数用来确定概率密度分布函数(PDF)。在给定扩散系数的概率密度分布函数后,就可以进行评价给定的一组环境下的腐蚀概率的可靠性分析。当腐蚀进行到一定深度的时候,也就
5、是说当一定氯离子临界浓度超过那个深度,研究中的钢筋混凝土就视为达到它的极限状态(失效),我们将会执行十个轻质高强的混凝土混合比的可靠性分析来看哪个浸没试验结果适合写入文献中。研究意义结构或材料的使用寿命的预测是工程师们面对的主要挑战之一。能够抵抗恶劣环境的材料的需求在日益增长。研究人员不仅在努力满足这种需要,并且也在发展实用规程来最好的预测这些材料的使用寿命。本文提出一种方法来解释浸没试验的结果并预测暴露在氯离子环境中的混凝土结构的使用寿命。使用寿命的预测根据Clifton所说,该方法适用于估计处于恶化进程中的混凝土的使用寿命的依
6、据是:(1)经验;(2)相似材料的表现;(3)加速试验;(4)能够描述化学和物理降解过程的数学模型;(5)可靠性和随机概念的应用。本文集中在基于可靠性和随机概念的应用,但一些方法可能同时被使用。呈现在这里的可靠性分析适用于与氯离子作用导致钢筋开始腐蚀的混凝土的恶化过程。其他恶化过程也可以进行相似的分析,只要调节恶化机理的数学公式就可以被使用。以当前的知识水平,将腐蚀过程中包括的所有变量引入数学模型实际上是不可能的。为了预测已知的混凝土构件,我们需要做很多假设。在一个完全干燥的环境,因为缺乏传输离子的电解质溶液,腐蚀是不可能发生的,
7、并且,氯离子通过混凝土保护层的传送也被限制。然而,在再湿润期间,毛细作用力拖拽外部的溶液进入混凝土,同时将带有氯离子的盐分带了进来。为了模拟多孔性材料里的氯化物进入过程,我们假设饱和环境存在,并且菲克定律适用,即使当材料被浸湿,但是由于缺乏氧气而不产生阴极反应因此腐蚀没有发生。事实上,是由暴露的环境和氯离子侵入机理共同作用形成了一部分特定结构的腐蚀过程。使用菲克定律的另一个问题是一些来自方程式的假设并不很符合混凝土的情况。例如,其中一个由菲克第二定律引出的假设是多孔介质是均匀的,这并不符合混凝土的实际情况。我们还假设介质是不起反应
8、的且不吸附的,这点对混凝土也不适用。物理上来讲,氯离子可以吸附在细孔的表面,化学上来讲,氯离子还可以和铝酸盐类结合,形成氯-铝酸盐复合物。此外,混凝土试样的实验测试还表明氯离子的扩散率随着时间,电解质溶液类型和浓度的变化而变化。时间依赖性部分上是水
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