论文摘要
近几十年来,由于混凝土结构耐久性不足导致的结构失效事件时有发生,混凝土结构耐久性越来越被人们所重视。特别是暴露于大气环境中的混凝土桥梁,影响其耐久性的因素众多,作用机理极其复杂,鉴于公路交通在国民经济中的重要性,研究混凝土桥梁的耐久性及寿命预测方法显得尤为重要。混凝土结构耐久性降低最直观的表现是混凝土内部钢筋锈蚀,本文结合前人的研究成果,基于钢筋初始锈蚀时间的预测,进行混凝土桥梁寿命预测的研究。主要体现在以下几个方面:1、从环境、材料、结构设计和施工维护四大层次上分析了影响混凝土桥梁耐久寿命的因素。2、国内外对混凝土耐久性的研究已经取得了一定进展,现有的寿命预测模型形式各异,预测结果也不尽相同。为了找出合理的寿命预测模型,本文对已有的预测模型进行了比较及评述。3、拟合了碳化过程中混凝土的pH值随混凝土深度的变化曲线,并提出了一个pH值经时模型,该模型可以计算任意时刻、混凝土内部任意一点的pH值。用本文提出的pH值经时模型计算钢筋表面任一时刻的[OH-],用氯离子扩散模型计算钢筋表面任一时刻的[Cl-],以[Cl-]/[OH-]达到临界值作为钢筋锈蚀的条件,就可以预测混凝土内部钢筋开始锈蚀时间,从而预测混凝土桥梁的使用寿命。现有的计算钢筋初锈时间的公式都只适用于单因素作用的环境,要么只考虑混凝土碳化,要么只考虑氯离子的侵蚀。而本文建立的基于pH值预测的钢筋初锈时间预测模型综合考虑了这些因素的影响,不仅可以适用于碳化环境和氯离子环境,还可以适用于碳化和氯离子共存的环境。因此,本文的研究工作对合理预测混凝土结构的使用寿命是具有实际意义的。