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1、關(guān)于預(yù)測(cè)暴露在海洋環(huán)境中混凝土的耐用年限的可靠性方法ByM?nicaPrezzi,PhilippeGeyskens,andPauloJ.M.Monteiro在上述混凝土的使用壽命中，結(jié)構(gòu)承受外界因素或作用劑及時(shí)的作用都可能使混凝土從安全使用狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭Щ驌p壞狀態(tài)。其中一個(gè)能引發(fā)包裹在混凝土中的鋼筋的銹蝕的過(guò)程是氯離子到達(dá)主筋后導(dǎo)致鈍化膜的破壞。本文提供了一種解釋浸沒(méi)試驗(yàn)結(jié)果和預(yù)測(cè)暴露在氯離子環(huán)境中混凝土的使用壽命的方法。一旦浸沒(méi)試驗(yàn)決定了氯離子分布，我們就能通過(guò)測(cè)量每一點(diǎn)氯離子含量來(lái)知道氯離子自由擴(kuò)散系數(shù)的情況。這些樣品用來(lái)估算
2、擴(kuò)散系數(shù)作用的概率密度。緊接著進(jìn)行有關(guān)10個(gè)不同輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土混合比的可靠分析。當(dāng)腐蝕從鋼筋處開(kāi)始時(shí)，就視為該鋼筋混凝土構(gòu)件失效，也就是說(shuō)，在鋼筋處的氯離子濃度達(dá)到一定量的時(shí)候鋼筋混凝土構(gòu)件就視為失效。然后我們計(jì)算一些被調(diào)查的混凝土混合物經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后開(kāi)始腐蝕的概率。關(guān)鍵詞：氯離子；腐蝕；高強(qiáng)混凝土；輕質(zhì)混凝土；可能性因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的保養(yǎng)和修復(fù)的費(fèi)用很高，混凝土耐久性成為混凝土混合物特性重要的考慮因素之一。其中一種廣泛的損壞是混凝土大橋，道路，停車(chē)庫(kù)，海洋結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕。據(jù)估計(jì)，單美國(guó)每年因腐蝕損害花費(fèi)大概就達(dá)到1260億美元?；炷?/p>
3、里鋼筋的銹蝕通常和以下一種或幾種原因有關(guān)：氯離子的侵入，碳酸化作用，酸類(lèi)的侵蝕和生物作用。本文關(guān)注處在暴露環(huán)境的開(kāi)始于氯離子的侵蝕的混凝土中的鋼筋。不管是來(lái)自防凍鹽水還是海水的氯離子，都可能侵入混凝土或貫穿混凝土進(jìn)而覆蓋和接觸到鋼筋。一旦氯離子接觸到鋼筋，就會(huì)分解掉在鋼筋表面形成的鈍化膜，或抑制鈍化膜的形成。不幸的是，盡管過(guò)去一些年關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕的機(jī)理的理解已經(jīng)取得大量進(jìn)展，但是關(guān)于預(yù)測(cè)一個(gè)結(jié)構(gòu)預(yù)期的和剩下的使用壽命還沒(méi)有完全滿意和可靠的預(yù)測(cè)?；炷林袖摻畹母g包括很多因素。不確定因素與材料本身，暴露的環(huán)境和缺乏能夠充分
4、解釋混凝土隨時(shí)間、海洋深度和不同的所處環(huán)境產(chǎn)生化學(xué)變化的理論模型有關(guān)，這些都是研究者所要面對(duì)的難題。通常，氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)是從諸如浸沒(méi)試驗(yàn)的試驗(yàn)測(cè)試估計(jì)來(lái)的。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的暴露之后，在遠(yuǎn)離暴露的混凝土表面的一些位置測(cè)得氯離子含量。（氯離子含量分布）。本文提出一個(gè)混凝土樣本的擴(kuò)散系數(shù)可以通過(guò)菲克第二定律的特解在每個(gè)有氯離子含量的測(cè)量的點(diǎn)的模型反演來(lái)估算。得到的擴(kuò)散系數(shù)用來(lái)確定概率密度分布函數(shù)（PDF）。在給定擴(kuò)散系數(shù)的概率密度分布函數(shù)后，就可以進(jìn)行評(píng)價(jià)給定的一組環(huán)境下的腐蝕概率的可靠性分析。當(dāng)腐蝕進(jìn)行到一定深度的時(shí)候，也就
5、是說(shuō)當(dāng)一定氯離子臨界濃度超過(guò)那個(gè)深度，研究中的鋼筋混凝土就視為達(dá)到它的極限狀態(tài)（失效），我們將會(huì)執(zhí)行十個(gè)輕質(zhì)高強(qiáng)的混凝土混合比的可靠性分析來(lái)看哪個(gè)浸沒(méi)試驗(yàn)結(jié)果適合寫(xiě)入文獻(xiàn)中。研究意義結(jié)構(gòu)或材料的使用壽命的預(yù)測(cè)是工程師們面對(duì)的主要挑戰(zhàn)之一。能夠抵抗惡劣環(huán)境的材料的需求在日益增長(zhǎng)。研究人員不僅在努力滿足這種需要，并且也在發(fā)展實(shí)用規(guī)程來(lái)最好的預(yù)測(cè)這些材料的使用壽命。本文提出一種方法來(lái)解釋浸沒(méi)試驗(yàn)的結(jié)果并預(yù)測(cè)暴露在氯離子環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。使用壽命的預(yù)測(cè)根據(jù)Clifton所說(shuō)，該方法適用于估計(jì)處于惡化進(jìn)程中的混凝土的使用壽命的依
6、據(jù)是：（1）經(jīng)驗(yàn)；（2）相似材料的表現(xiàn)；（3）加速試驗(yàn)；（4）能夠描述化學(xué)和物理降解過(guò)程的數(shù)學(xué)模型；（5）可靠性和隨機(jī)概念的應(yīng)用。本文集中在基于可靠性和隨機(jī)概念的應(yīng)用，但一些方法可能同時(shí)被使用。呈現(xiàn)在這里的可靠性分析適用于與氯離子作用導(dǎo)致鋼筋開(kāi)始腐蝕的混凝土的惡化過(guò)程。其他惡化過(guò)程也可以進(jìn)行相似的分析，只要調(diào)節(jié)惡化機(jī)理的數(shù)學(xué)公式就可以被使用。以當(dāng)前的知識(shí)水平，將腐蝕過(guò)程中包括的所有變量引入數(shù)學(xué)模型實(shí)際上是不可能的。為了預(yù)測(cè)已知的混凝土構(gòu)件，我們需要做很多假設(shè)。在一個(gè)完全干燥的環(huán)境，因?yàn)槿狈鬏旊x子的電解質(zhì)溶液，腐蝕是不可能發(fā)生的，
7、并且，氯離子通過(guò)混凝土保護(hù)層的傳送也被限制。然而，在再濕潤(rùn)期間，毛細(xì)作用力拖拽外部的溶液進(jìn)入混凝土，同時(shí)將帶有氯離子的鹽分帶了進(jìn)來(lái)。為了模擬多孔性材料里的氯化物進(jìn)入過(guò)程，我們假設(shè)飽和環(huán)境存在，并且菲克定律適用，即使當(dāng)材料被浸濕，但是由于缺乏氧氣而不產(chǎn)生陰極反應(yīng)因此腐蝕沒(méi)有發(fā)生。事實(shí)上，是由暴露的環(huán)境和氯離子侵入機(jī)理共同作用形成了一部分特定結(jié)構(gòu)的腐蝕過(guò)程。使用菲克定律的另一個(gè)問(wèn)題是一些來(lái)自方程式的假設(shè)并不很符合混凝土的情況。例如，其中一個(gè)由菲克第二定律引出的假設(shè)是多孔介質(zhì)是均勻的，這并不符合混凝土的實(shí)際情況。我們還假設(shè)介質(zhì)是不起反應(yīng)
8、的且不吸附的，這點(diǎn)對(duì)混凝土也不適用。物理上來(lái)講，氯離子可以吸附在細(xì)孔的表面，化學(xué)上來(lái)講，氯離子還可以和鋁酸鹽類(lèi)結(jié)合，形成氯-鋁酸鹽復(fù)合物。此外，混凝土試樣的實(shí)驗(yàn)測(cè)試還表明氯離子的擴(kuò)散率隨著時(shí)間，電解質(zhì)溶液類(lèi)型和濃度的變化而變化。時(shí)間依賴(lài)性部分上是水
