钢筋锈蚀对混凝土结构耐久性的影响分析

论文摘要

钢筋混凝土问世以来,推动着建筑业的飞速发展,它在绝大多数人的心目中是一种坚不可摧的结构形式,然而由于外界侵蚀性环境的影响,结果却并非如人们所想象的那样。随着大量钢筋混凝土建筑物使用年限的增长,结构的老化日益严重,混凝土的耐久性已成为重大问题,混凝土中的钢筋锈蚀是影响耐久性的主要因素,而氯离子又是导致钢筋锈蚀的主要元凶。本文在考虑氯离子扩散系数随机性的前提下,基于Fick第二定律,推导出海洋环境下混凝土表面氯离子浓度随机模型。通过两个算例证明其模型公式的可行性。对氯离子浓度的研究作为混凝土结构耐久寿命预测的理论依据。混凝上结构耐久性寿命终结的标志应视上程对象和使用要求不同而有不同,本文取锈蚀裂缝宽度等于1mm为危险点,即耐久性结构寿命的终结标志。将混凝上表面氯离子浓度、保护层厚度作为随机变量,将扩散系数作为随机过程,提出了氯离子环境下混凝上结构耐久性寿命评估的方法,建立了混凝上保护层中氯离子浓度分布的随机模型,推导出了氯离子浓度的均值,用于计算钢筋开始锈蚀时间。最后通过工程实例以及与其他模型的对比分析证明本文模型的可行性和合理性。通过本文的研究与分析,为钢筋混凝土结构耐久性的研究手段和方法开辟了一条崭新的途径;采用将实测数据和科学理论,定性评估与定量评估相结合的方法,建立了基于随机过程的耐久性评估和寿命预测模型;与传统的研究方法相比,具有计算精度高、实用性强等优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 混凝土结构耐久性研究背景
• 1.2 混凝土结构耐久性研究的必要性
• 1.3 混凝土结构耐久性研究的特点和要求
• 1.3.1 混凝土结构耐久性研究的特点
• 1.3.2 混凝土结构耐久性研究的基本要求
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 混凝土结构钢筋锈蚀损伤
• 2.1 钢筋锈蚀研究的重要性
• 2.2 钢筋锈蚀破坏对耐久性的影响及其产生的原因
• 2.3 混凝土中钢筋锈蚀的力学性能
• 2.3.1 钢筋锈胀力
• 2.3.2 钢筋与混凝土的粘结
• 2.3.3 构件承载力
• 2.3.4 小结
• 2.4 混凝土中钢筋锈蚀的化学机理和条件
• 2.4.1 钢筋锈蚀机理
• 2.4.2 钢筋锈蚀的条件
• 2.5 混凝土中的钢筋锈蚀破坏过程
• 2.6 工程实例
• 2.6.1 工程概况
• 2.6.2 工程调查结果
• 2.6.3 锈蚀破坏分析
• 2.6.4 结论
• 第三章 海洋环境下钢筋表面氯离子随机扩散模型
• 3.1 氯离子在混凝土中的传输机理
• 3.2 海洋环境下混凝土表面氯离子浓度
• 3.3 氯离子浓度的随机数学模型
• 3.4 算例一
• 3.5 算例二
• 3.6 本章小结
• 第四章 锈蚀钢筋混凝土结构寿命预测
• 4.1 结构寿命概述
• 4.2 锈蚀钢筋混凝土结构的寿命
• 4.2.1 锈蚀结构寿命的初步认识
• 4.2.2 锈蚀结构寿命的研究背景
• 4.3 钢筋混凝土结构锈蚀破坏过程模型
• 4.3.1 Tutti 模型
• 4.3.2 改进模型
• 4.4 氯离子环境下混凝土结构耐久性寿命评估
• 4.4.1 钢筋表面去钝化时间
• 4.4.2 钢筋开始锈蚀至保护层开裂时间
• 4.4.3 保护层开裂至裂缝达到寿命终结标志的时间
• 4.5 工程实例
• 4.5.1 工程概况
• 4.5.2 实例结论
• 4.6 与其他模型的对比分析
• 4.6.1 理论对比分析
• 4.6.2 对比实例
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文主要工作及结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢