钢筋混凝土构件碳化寿命可靠度分析

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1、SSERION7，ff咖RoflabilityAnalysisofReinforcedConcroteMembersbyCarbonationLifoSpan钢筋混凝土构件碳化寿命可靠度分析口杨桃林光伟～YangTaoLinGuangweI摘要】分析混凝土的碳化及钢筋的锈蚀过程，并基于混凝土结构碳化寿命可靠度分析，对钢筋混凝土构件可靠度及碳化寿命研究建立求解模型。实例分析表明，该方法对钢筋混凝土构件的可靠性评估、后期服役期限及加固处理有一定的借鉴作用。【关键词】钢筋混凝土；碳化寿命；钢筋锈蚀可靠指标f文章编号】1672—7045(2011)030072-03f中图分类号】TU375[文

2、献标识码jAAbstraet：Byprojectcase，thispaperdiscussesonreliabilityanalysisofreinforcedconcretemembersbycarbonationlifespan．n3『1I哪也：reinforcedconcrete；carbonationlifespan；reinforcementcorrosionreliabilityindex钢筋混凝土结构在我国的工业与1钢筋疗昆凝±构件闹：￡程民用建筑中占有很大的比例。新中国1．1混凝土碳化及钢筋电化成立初期修建的建筑已经达到或者逐混凝土的碳化是混凝土所受到渐达到了服役年限。

3、这部分建筑我们的一种化学腐蚀。空气中二氧化碳必须进行检测、鉴定，对于能继续使气体渗透到混凝土内，与其碱性物质用的应该预测未来使用年限，对于存起化学反应后生成碳酸盐和水[其主在质量隐患的必须采取加固处理措要化学反应式为：Ca(OH)+CO2一施。然而传统的检测方法只能定性分CaCO+H，0]。使混凝土碱度降低析结构的可靠性及后期使用年限，因的过程称为混凝土碳化，又称作中性此有必要采用一种能够定量分析结构化。混凝土的碳化致使其成分、组织可靠度及使用年限的方法，准确预测和性能发生变化。对于素混凝土，碳在役钢筋混凝土结构的剩余寿命，充化能提高混凝土耐久性的效果；但对分挖掘已有钢筋混凝土结构的使

4、用潜于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土力。的碱度降低，增加混凝土孔溶液中氢。&,ob广西城髓nSfructiont翳。>建筑材料离子数量，进而破坏钢筋表面的钝化膜，使混凝土(①混凝土中二氧化碳浓度呈直线分布；②未碳化失去对钢筋的有效保护作用，继而导致混凝土中钢区浓度为零；③单位体积混凝土吸收二氧化碳的量筋锈蚀。钢筋锈蚀的电化反应主要是有水和氧气的为恒定值)扩散服从Fick第一定律。理论上计算混作用而生成不溶性Fe(OH)30钢筋锈蚀物的体积是凝土碳化深度的公式为：X=k(为碳化深度；相应原钢筋体积的2～4倍，即出现体积增大，从而为碳化系数，是反映碳化速度快慢的综合参数；为向四周扩展。随着

5、锈蚀的加剧，混凝土保护层发生碳化时间)。基于Fick经典碳化模型，可以比较方的开裂。在一般大气环境中，碳化引起的钢筋锈蚀便直观地求解出混凝土的碳化寿命，但是不能全面是十分普遍的现象，也是影响钢筋混凝土耐久性的反映其与环境有关的外部因素及与混凝土本身有关关键因素之一。因此，碳化与钢筋混凝土结构的耐的内部因素对碳化的影响。因此，必须寻找一种能久性密切相关，其关系到混凝土保护层的锈胀、开够全面反映其变化特征的预测模型。裂、脱落，关系到与钢筋的黏结力、钢筋面积的损失、构件材料物理力学性能及其刚度承载力的不断3混凝土碳化寿命随机预测模型下降乃至丧失，从而影响结构的安全性、适用性和西安建筑科技大学

6、检测站在旧建筑物检测鉴耐久性。所以，混凝土碳化程度是衡量钢筋混凝土定中，对混凝土碳化深度进行了大量的实测并应用构件可靠度的重要指标。K—S方法对其分布进行拟合，结果表明，碳化深度1．2混凝土碳化及钢筋锈蚀特征的概率模型可用正态分布表征，其碳化深度的一维从时间来看，在自然环境条件下混凝土中钢筋概率密度函数可以表示为：腐蚀发生的破坏过程可由图1的四个阶段来表示，各阶段的特征见表1。c⋯=赤唧{_}由此可见，第一阶段为钢筋混凝土结构真正意式中，，盯——混凝土碳化系数的平均值、标准义上的安全使用期，对于其构件的寿命预测应当是差：t的预测；当构件进入第三阶段时应采取加固维修措——碳化时间。施，防

7、止构件进一步恶化。假设混凝土保护层厚度为d(随机变量)，混凝土碳化深度较好服从正态分布lⅣ(，盯)，其概2基于Fick定律的一般碳化模型率密度函数为：由以上分析可知，混凝土碳化是环境中的二氧唧f_-1化碳向混凝土内部扩散，并与混凝土中的可碳化物质发生化学反应的过程，因此，很多学者使用扩散预测的混凝土碳化深度为(t)(为随机过理论研究混凝土的碳化规律。在一定的假设条件下程)，简化认为混凝土碳化残量为0(即认为碳化达表1混凝土中钢筋锈蚀阶段及特征阶