岛礁环境下珊瑚混凝土耐久性及其结构寿命的可靠度研究

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1、中图分类号：TU528论文编号：102870118-S154学科分类号：082301硕士学位论文岛礁环境下珊瑚混凝土耐久性及其结构寿命的可靠度研究研究生姓名窦雪梅学科、专业道路与铁道工程研究方向海洋混凝土指导教师余红发教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchontheDurabilityofCoralConcreteandReliabilityofStructureLifeun

2、derIslandReefCircumstanceAThesisinHighwayandRailwayEngineeringbyXuemeiDouAdvisedbyProfessor.HongfaYuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学

3、位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2018.3.30岛礁环境下珊瑚混凝土耐久性及其结构寿命可靠度研究南京航空航天大学硕士学位论文摘要南海岛礁远离祖国大陆，环境恶劣，没有砂石和淡水资源。采用珊瑚碎屑与珊瑚砂作粗细骨料，海水拌合和养护的方法制备全珊瑚海水混凝土(Coralaggregateseawaterconcrete，CASC)，应用于港口与机场等岛礁工程建设，具有重要国防意义和工程价值。珊瑚混凝土(CASC)建

4、筑物所处的海洋环境复杂，遭受海水浸泡、浪溅、碳化、干湿循环和温度变化等多种腐蚀因素的复合作用，因此研究岛礁环境下珊瑚混凝土耐久性及结构服役寿命可靠度尤为必要。本文通过海水浸泡试验、海水干湿循环试验和海水干湿循环与碳化耦合试验，研究了干湿循环和碳化作用对强度等级分别为C50、C60和C65的CASC耐久性以及氯离子扩散性能的影响，运用修正氯离子扩散理论模型研究不同强度的CASC的氯离子结合能力(R)、表面自由氯离子浓度(Cs)、表观氯离子扩散系数(Da)和自由氯离子扩散系数（Df）及其时间依赖性指数(m)，采用基于可靠度理论与修正氯离子扩散理论的寿命分析软件ChaDuraLifeV1.0

5、，对南海岛礁的CASC结构进行寿命的可靠度分析与研究。本文的主要结论如下：(1)干湿循环和碳化作用下CASC的质量均随着侵蚀时间逐渐增加；相对动弹模量和超声波波速随着干湿循环次数逐渐降低，相同循环次数时，CASC强度等级越高，CASC的相对动弹模量(E)越大，动弹性模量损失越小；相同循环次数时，C65的超声波波速最大，C60次之，rC50波速最小；CASC抗压强度与28d抗压强度相比，下降幅度为8.8%~11%。(2)CASC的氯离子扩散符合Fick第二扩散定律；Cs随着暴露时间的延长符合幂函数型的增长规律，CASC的Cs增长速率低于普通混凝土(OPC)；CASC的Df和Da均随着暴露

6、时间的延长而降低，与暴露时间符合幂函数型的递减规律；干湿循环和碳化作用对CASC的氯离子扩散有促进作用，提高了CASC的D和D以及时间依赖性指数m，干湿循环提高了CASC的faCs，碳化降低了CASC的Cs。(3)采用不同时间边界条件的计算模型对岛礁环境下CASC结构的寿命预测影响很大，边界条件选择的原则是按照不同幂指数模型相关程度的显著性来确定的。在相同的参数条件下，0.5(1-m)幂函数边界条件下的寿命计算结果远远长于在(1-m)幂函数边界条件下的寿命结果；CASC水工结构在10%锈蚀概率时，获得相同的50年和100年寿命计算结果时，(1-m)幂函数边界条件下的保护层厚度是0.5(

7、1-m)幂函数边界条件下的保护层厚度的两倍。(4)本文采用(1-m)幂指数模型进行寿命计算：在相同保护层厚度时，不同暴露区域的南海岛礁CASC水工结构服役寿命规律是：大气区>水下区>潮汐区>浪溅区。大气区C65、水下区C65、潮汐区C65和浪溅区C75采用304奥氏体不锈钢筋并且外涂硅烷，保护层厚度范围分别为9.2cm，10.5cm，11.8cm和10.4cm可满足20a的使用寿命；大气区C65C、水下区C70、潮I岛礁环境下珊瑚混凝土耐久性及