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RC桥梁混凝土中氯离子扩散试验研究及概率分析
| 论文题名： | RC桥梁混凝土中氯离子扩散试验研究及概率分析 |
| 关键词： | RC桥梁;混凝土耐久性;氯离子;扩散系数;钢筋锈蚀;开裂风险 |
| 摘要： | 混凝土结构耐久性失效是目前结构工程领域共同关注的热点问题。我国正处于大规模基础设施建设阶段，由于在建设过程中盲目的追求速度和规模，从而忽略了混凝土结构的耐久性这一重要因素，导致大量的混凝土结构还未到设计使用年限，就因耐久性失效而提前退出工作，给国家和社会造成了巨大的经济损失。而在引发钢筋混凝土耐久性失效的众多因素中，氯离子侵蚀导致钢筋锈蚀为最主要的因素。因此，研究氯离子腐蚀环境下的RC结构耐久性失效问题具有重要工程意义和理论价值。 本文依托“国家自然科学基金[51008037]”，对复杂腐蚀环境下氯离子侵入混凝土引起钢筋锈蚀的机理以及氯盐一维、二维侵蚀环境下钢筋初锈时间的确定进行了研究，并依托长沙理工大学人工气候箱试验室进行试验模拟研究，利用实测数据确定、改进模型参数的取值。基于已有计算模型，进行了开裂风险概率分析，具体研究内容如下: (1)在Fick第二定律公式的基础上综合考虑了时间、氯离子的结合作用、温度、湿度、劣化效应、预应力、保护层脱落及氯离子的对流区等因素的影响，并建立氯离子的一维侵蚀模型，给出了侵蚀模型的数学解，并在此模型基础上进行了二维扩展。 (2)通过腐蚀环境下不同强度混凝土构件氯离子扩散试验，研究了构件在氯盐环境下氯离子在混凝土内部的扩散规律。 (3)对试验实测数据进行了分析计算，得出了氯离子扩散系数随侵蚀深度变化的计算模型。研究表明扩散系数随着扩散深度的增加而呈现递增趋势，这说明随着扩散的进行，深度越大，氯离子浓度梯度越大，进而氯离子扩散速率相对增加。 (4)利用实测数据得到扩散系数随侵蚀深度变化的计算模型，以保护层厚度及界限裂缝宽度为基本变量，建立了氯盐二维腐蚀环境下钢筋混凝土构件耐久性极限状态方程，基于概率分析理论，发展了氯离子侵蚀环境下钢筋混凝土构件耐久寿命预测方法。采用Monte-Carlo方法对结构耐久性进行计算，得到了钢筋混凝土结构的初锈时间，混凝土锈胀开裂时间，以及锈胀达到允许裂缝宽度的时间，并获得了使用年限与失效概率的关系曲线。 |
| 作者： | 王华 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张建仁;彭建新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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