氯盐侵蚀下预应力混凝土结构耐久性分析

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发布时间：2022-06-21

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[提要] 介绍了氯盐侵蚀下影响预应力混凝土中氯离子扩散的各种因素,并参照试验结果,得出保护层厚度、
氯离子扩散速度以及表面氯离子浓度是影响预应力混凝土结构耐久性的三个重要参数。运用可靠度理论，建
立了氯盐侵蚀下预应力混凝土结构的耐久性分析模型,并提出了基于一定可靠度水准的耐久寿命预估方法。
分析结果表明，保护层厚度对氯盐侵蚀下的预应力混凝土结构耐久性影响最大,另外两种因素次之。
[关键词] 氯离子侵蚀预应力混凝土结构耐久性可靠指标寿命分析
Durability Analysis of Prestressed Concrete Structure Suffering from Chloride Ions Invasion/Liu Ronggui',Lu
Chunhua',Lu Zhitac^(1 Civil Engineering Department, Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China:2 College of
Civil Engineering,Southeast University,Nanjing 210096.China)
Abstract:Some factors which influence the diffusion of chlon prestressed concrete suffering from chloride ions
invasion are introduced. Based on the test results . three important parameters are the thickness of protection chloride
ions diffusion velocity and chloride ions concentration at surface.Then ,based on reliability theory, an analytical model
of durability of prestressed concrete structures suffering from chloride ions invasion is given' and an evaluati
durability life is put forward.All analytical results show that the thickness of protection has the biggest influence on
durability of prestressed concrete structure,and the other two parameters are the seoond.
Keywords:chloride ions invasion:prestressed concrete structure: durability: reliability indices: lifespan analysis
一、引言
混凝土中的侵入满足 Fick第二扩散定律,其一维扩散
在我国东南沿海城市的海工预应力混凝土结构
方程表达式如下：
中“盐害”氯离子侵蚀）是引起结构耐久性不足的首
35-2(DA号)
（1）
要因素，并且产生的危害很大。国内外都陆续出现了
一些因氯离子侵蚀引起的预应力结构耐久性失效问
式中，C为t时刻距混凝土表面，处的氯离子浓度，
D.为氯离子扩散系数。
题。预应力结构材料长期处于高应力状态下，并且结
构的使用环境十分恶劣（如氯离子侵蚀），导致主筋的
1.影响扩散方程的各种因素讨论
应力腐蚀现象十分突出；同时预应力筋较普通钢筋应
对引起钢筋锈蚀的氯离子类型目前有较大的争
议。一些文献认为，只有自由氯离子才能引起钢筋锈
力高而且脆（特别是高强钢丝），断面小，即使腐蚀轻
微，断面损失率也较大；故预应力钢丝发生锈蚀时，极
蚀，因此临界值应以自由氯离子含量为标准:而另一些
有可能在无任何预兆的情况下发生脆性断裂。因此，
研究则认为应以混凝土中总的氯离子含量为标准。为
安全起见，以总的氯离子含量为标准，故不计混凝土的
以氯盐侵蚀环境下预应力筋开始腐蚀作为预应力结构
的耐久性极限状态。在课题组的试验结果基础上[2],
氯离子结合能力。
虽然预应力结构在卸载时混凝土微裂缝会自动闭
提出以混凝土保护层厚度、氯离子扩散速度以及表面
合，但是在使用过程中其内部难免会出现一些微裂缝
氯离子浓度为随机变量，采用可靠度理论对海工预应
和缺陷等结构损伤，这些损伤会对氯离子扩散系数产
力混凝土结构进行耐久性分析和基于可靠度水准的寿
生影响。同时，考虑到预应力结构混凝土长期处于高
命预测。
应力状态下,压应力能使微裂缝自动愈合,提高混凝土
二、预应力混凝土氯离子扩散理论模型
的抗渗性；拉应力会助长这些微裂缝和缺陷的产生，降
氯离子侵入到混凝土中的途径主要有内外氯离子
低混凝土的抗渗性。因此,用名义拉压应力来描述结
浓度差引起的扩散作用、在干湿条件下的毛细管吸入
构损伤对氯离子扩散系数的影响是合理的，具体表达
以及水压力作用下的渗透，其中扩散作用是最主要的
侵入方式[3]。因此,在大多数研究中都假设氯离子在
*国家自然科学基金资助项目（59978008）。
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