海洋环境下混凝土墩柱的耐久性模拟

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发布时间：2021-09-16

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海洋环境下混凝土墩柱的耐久性模拟
李根涛，方从启
(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)
摘要：海洋环境条件下混凝土墩柱的耐久性配合比和构造一直是耐久性设计的重点，因耐久性设计不足给国家和社会带来
了严重损失。基于全寿命成本分析软件life．365，通过分析保护层厚度、水灰比、掺合物、扩散系数对氯离子侵蚀期的影响，得到了
如下结论：①保护层厚度的增加能极大地延长氯离子侵蚀期，有效地延迟了钢筋锈蚀发生的时间。② 降低水灰比可以提高氯离子
侵蚀期，但增幅相对有限。⑧掺合料的种类和掺和量对氯离子侵蚀期的长短影响显著，添加掺合料对提高混凝土构筑物的耐久性
有着极大意义。④海洋环境下混凝土墩柱的耐久性不仅与扩散系数有关，还与水化系数有关，仅通过判断特定时间点氯离子扩散
系数大小无法判断其耐久性性能的优劣。
关键词：海洋环境；混凝土墩柱；氯离子；侵蚀期；耐久性
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2013)07—0011—04
Durability simulation of concrete piers under the marine environment
LIGentao，FANG Congqi
(School ofNavalArchitecture，OceanandCivilEngineering，Shanghai JiaotongUniversity，Shanghai 200240，China)
Abstract： It is always a focus point on the mixture ratio and structure design for the durability design works ofconcrete piers under marine
environment．A huge loss has made to our country and society as a result oflacking durability design．By analyzing the thickness ofthe protec—
tivelayer，W ／C ratio，admixtures，diffusion coeficient’S effectonthe chlorideionerosionperiodbasedonthelife cycle costanalysis software
life-365，some conclusions has been obtained as follow：@Increasing the thickness ofprotective layer could improve the chloride ion erosion
period，which mean t the steel corrosion time has been delayed． Reducing the W／C ratio also could increase the chloride ion erosion，but it
was very limited．③Adm ixture types and amounts made a great significance to improve the durability of concrete structures． The perfor—
mance ofconcrete piers’durability in the marine environment was not only had a relationship with the diffusion coeficient，but also relying
on the hydration coeficient．Ajudgment ofits durability performance couldn’t be gotjust from a certain time’S diffusion coeficient．
Kayw ords： marine environm ent；concretepiers；chlorideion；erosionperiod；durability
0 引言
海洋环境下，氯盐的侵蚀会导致钢筋混凝土墩柱的钢筋
锈蚀，由此产生的锈胀最终将导致保护层混凝土剥落，大大
加速内部钢筋的锈蚀速度，从而降低桥墩的承载能力，导致
其出现耐久性破坏田。由于忽视了前期的耐久性设计，不少设
计使用寿命75、100年的桥梁工程在使用10～20年便出现了
各种问题121。20世纪90年代，中交四航局研究院对华南地区
的湛江港、深圳赤湾港、惠州港等20多个泊位码头进行调
查，发现仅经10年左右，不少钢筋混凝土设施中便出现了锈
蚀裂缝。其中最严重的是修建于1992年的惠州港油气码头，
虽然仅使用了8年，但锈蚀严重，不得不考虑停产修复网。因
此，海洋环境条件下钢筋混凝土桥墩的耐久性设计考虑不足
将会给工程的后期运营带来严重的维修与养护负担。
提高混凝土耐久性能的方法有很多，如选择高性能混
凝土、添加阻锈剂、对构件进行表面涂层、钢筋表面涂抹环
氧树脂等。这些方法既有其相应的优点，又需要一定的费用，
确定耐久性设计最优策略的最好方法就是采用全生命周
期费用分析方法(1ife．cycle cost analysis，LCCA)以减少工
程使用寿命期间的总体费用。
1998年11月，美国国家标准及技术研究所(NIST)、
美国土木工程协会(ACI)和美国材料试验协会(ASTM)联
合赞助了一个名叫“钢筋混凝土使用寿命和寿命周期成本
预测模型”(Models for Predicting Service Life and Life．Cycle
Cost ofStee1．Reinforced Concrete)的工作室网。该工作室发
布的life．365预测模型不仅可以帮助工程师选择具有更好
抗侵蚀性能的混凝土，还为业主提供了各种提高混凝土使
用寿命的成本分析方案。
为了提高混凝土构筑物的耐久性水平，我国颁布了一
系列的规范和标准，本研究以文献[6]为依据，结合课题
组铁道部项目“高速铁路跨海大桥桥墩耐久性设计与安全
监测关键技术研究”，基于全寿命分析软件life一365计算氯