离岸结构的寿命预测理论基于两级生活模型提出的钢筋混凝土结构Tuutti 1982年( 15]。在这个模型中,钢筋混凝土结构的使用寿命分为两个阶段:第一阶段是氯离子渗透阶段(从钢筋混凝土进入海水钢铁腐蚀的开始),在钢的表面氯离子浓度达到标准浓度的腐蚀,和第二阶段从钢筋腐蚀是混凝土裂缝扩张。在这个阶段,钢筋的腐蚀产物积累和扩大,导致混凝土开裂,使用下面的结构强度降低的要求。

为了准确地描述混凝土中氯离子浓度,很多实验已经完成并提出许多理论和模型。基于菲克第二定律,Collepardi et al。 16)建立了氯离子侵入模型方程所示( 1)如下: (1) ρ cl − x 。 t = ρ cl − , 年代 1 − 小块土地 x 2 D 0 t , 在哪里 ρ cl − x 。 t 氯离子的质量浓度深度吗 x 在时间 t , ρ cl − , 年代 外部氯离子的质量浓度, 小块土地 误差函数, D 0 扩散系数的参考时间。

为了得到更精确的结构寿命预测的结果,学者们一直修改相关参数根据环境条件和材料特性和使用修改后的模型来预测混凝土的使用寿命或钢筋初锈时间。1995年,12个国家,包括瑞典、德国、挪威和英国,共同建立了硬脑膜克里特岛项目( 17]。根据项目的需要,影响混凝土使用寿命的因素,如具体的年龄,初期养护时间、环境条件、测试方法,被认为是,氯离子扩散入侵方程被修改,和寿命预测模型成立。由于不同深度的海水和海岸的距离,海洋结构的耐久性寿命也不同。施( 18)进行相关侵蚀实验根据不同的海岸环境和获得时变的模型在不同环境条件下混凝土中氯离子扩散。

混凝土中氯离子的扩散过程是受许多因素的影响。时应该考虑许多因素的耦合效应研究扩散过程。气( 19]研究了损伤过程的耦合效应下干湿循环负载盐溶液,考虑有关因素的影响(氯离子结合能力、氯离子浓度在混凝土,等)和环境因素(负载效应、环境离子浓度等),并提出了混凝土的氯离子扩散模型的耦合效应下加载和氯离子结合能力。

饱和混凝土的氯离子渗透扩散的主要原因。在方程( 1),可以看出,影响氯离子侵蚀的因素包括深度、时间、氯离子扩散系数和混凝土中氯离子浓度。早期的观点来看,扩散系数 D 被认为是常数,但实际上是一个不断变化的价值。为方便实际工程分析,扩散系数 D 本文选择基于基准的扩散系数,考虑时间和温度的影响。相应的等效扩散系数的计算方法 D 方程所示( 2)- ( 4)。 (2) D = D 0 T f 米 , K 米 , (3) y 0 = y 公斤ydF4y2Ba f T = T T 0 e 问 1 / T 0 − 1 / T , (4) f 米 , K 米 = t 0 K 米 米 t − K 米 米 1 − K 米 米 , 在哪里 T 计算温度(绝对温度), T 0 在参考温度扩散系数 D 0 , t 0 相对应的记录时间 D 0 , K 米 材料的影响因素在氯离子扩散系数,这是决定根据具体类型和实验环境, 问 是激活常数,然后呢 米 是时候衰减系数与许多因素有关。

实际的环境不同于实验。根据张的室内和室外实验和Yu ( 20.),离子扩散方程是基于相关的室内和室外参数修改。出于这个原因,修改后的模型考虑到环境和物质因素方程所示( 5)如下: (5) ρ cl − x , t = K c • ρ cl − , 0 + ρ cl − , 年代 − K c • ρ cl − , 0 • 1 − 小块土地 x 2 D 0 t 0 K 米 米 t 1 − K 米 米 T • e 问 1 / T 0 − 1 / T / 1 − K 米 米 T 0 , 在哪里 x 是扩散深度, t 扩散时间, ρ cl − , 0 是最初的氯离子浓度, K c 的影响因素是固化氯离子扩散系数的情况而定。

测试网站坐落在海边,属于典型的沿海滩涂地形。在一定深度,土壤疏浚淤泥层,泥泞的土壤,沙质土壤。地下水位的网站是0.6 - -1.2 M,水位变化与海潮的涨落,和最大变化范围约为3.0 M。基础形式是钢筋混凝土灌注桩承载力,轴承在桩端地层泥质粉砂岩,桩之间的长度是22米和23米,桩直径是0.8米,桩身混凝土强度的网。回填土的厚度10 - 15米,回填材料主要是大口径碎石,与最大粒径约2.0米。的碎石粒径超过20厘米的回填材料约占50%。

为了研究项目的土壤腐蚀,土壤样本的深度为0.5,0.6,和0.6米的四个表面测量分回填和建筑物前5,回填后1和4毫克的内容^{2 +},所以₄²⁻,Cl⁻和pH值测量。土壤腐蚀前后回填表所示 1( 21- - - - - - 24]。

为了研究地下水腐蚀的网站,样本取自三个测量分回填前表面和3.7,4.8,2.9米以下的表面。5,不。1,没有。4建筑,分别后回填。毫克的内容^{2 +},所以₄²⁻,Cl⁻和地下水pH值测量。地下水腐蚀前后回填表所示 2。

在表中可以看到 1和 2前地下水位上方的挖泥船填充网站属于超级盐渍土和回填,氯离子和硫酸盐离子有很强的腐蚀性和加固结构。深回填前地下水位以上土壤回填,回填后都是淡的土壤,土壤是轻微腐蚀钢筋混凝土结构。回填之前和之后提出的网站有很强的腐蚀钢筋混凝土结构条件下的地下水交替动作干和湿和长期浸泡。

根据技术要求( 25- - - - - - 27),混凝土灌注桩承载力的理论混合比例指数,提出了如表所示 3。基于理论的混合比例的灌注桩承载力,为了研究不同混凝土原材料比率的影响桩基础的耐久性,7组混凝土样本准备根据不同水灰比、橡胶材料用量、粉煤灰用量、和矿物粉用量,以及是否添加外加剂,普通掺合料和高效外加剂。C50混凝土的混合比例和掺合料的比例如表所示 4。

在该测试中,7组桩基混凝土样本不同混合比例和大小 One hundred. 毫米 × One hundred. 毫米 。 标准方法用于养护28天,和抗氯离子侵蚀评价根据( 28, 29日]。

根据技术要求( 30.),需要176天评估混凝土的耐硫酸腐蚀。考虑到工期的紧迫性,室内加速试验方法用于模拟硫酸盐腐蚀环境。抗压强度(耐腐蚀系数)和重量损失率的标本进行测试后10日20日和30日周期在每个周期的加速试验方案桩基混凝土适合项目的服务环境,提出了如表所示 5。

混凝土的抗压强度的柱状图样本在不同年龄段的影响表明,混凝土原材料不同混合比例对混凝土结构是不同的。混凝土的抗压强度和样品7混合比例如图14和28天 1。

图中可以看到 128 d七组混凝土样品的抗压强度增加了29.0%,42.0%,39.6%,50.0%,34.7%,52.2%,和50.0%相比14 d。28 d E6组的抗压强度是最高的;最高的是65.4 MPa, 26 MPa高于14 d抗压强度。28 d E2组的抗压强度是最低的;最低是51.0 MPa。与E2相比,28 d E6组的抗压强度增加了30%左右。E6的抗压强度与普通混合腐蚀抑制剂和防腐剂是9.38%高于E5,和E7与高效添加剂混合E5没有高出6.25%。氧化镁的原因可能是普通的腐蚀抑制剂和防腐剂使扩张改善混凝土的密实度和毛孔的空洞是由泡沫,减少水的消耗。混凝土的抗压强度提高。抗压强度之间的差异E6 E7 14岁和28天很小,和混凝土的抗压强度在28天的年龄是高于其他群体,这表明外加剂可以促进混凝土强度的增长在稍后阶段。 Compared with the sample E2, the water-cement ratio of E1 is smaller and the compressive strength of concrete is higher, which indicates that the water-cement ratio is one of the main factors affecting the strength of concrete. When the water-cement ratio is reduced by 0.02, the compressive strength of concrete is increased by 5%. This is because reducing the water-cement ratio properly can reduce the connected pores formed by the excess water of cement hydration during the solidification process, to achieve the purpose of improving the strength of concrete.

考虑到项目的经济和耐用性,建议选择450公斤/米³胶材料和水胶比不应大于0.34的桩基混凝土的制备。

针对项目的特殊环境,为了更好的验证antichloride离子侵蚀性能的矿物粉、橡胶材料用量、水灰比、防腐剂、防锈剂,七组混凝土样本不同混合比例检测antichloride离子渗透岁28天来确定氯离子扩散系数。测试结果如图 2。

图中可以看到 2水灰比集团E1和E2组用相同数量的粘合剂材料450公斤/米³没有防腐剂、防锈剂大,氯离子扩散系数是最大的在28天,最多 5.1 × 10 -12米²/ s,这是因为水灰比越高,硬化混凝土的孔隙率越大,混凝土的密度较低,和氯离子侵入混凝土孔隙的混凝土表面。当氯离子浓度达到0.17% - -2.5%,化学反应所需的酸性环境会和氯离子很容易破坏钢筋表面的钝化膜,导致钢腐蚀。铁的体积(OH) 3·10水产生的水化铁生锈(Fe₂O₃)增加到原来的10倍,这导致钢筋混凝土保护层的开裂,严重影响混凝土的耐久性。E5, E6、E7 E5的氯离子扩散系数3.5与40%的矿物粉混合在同一水灰比和橡胶用量。E6与常见的添加剂混合的氯离子扩散系数是3.2。E7与高效添加剂混合的氯离子扩散系数是3.1。结果表明, E 7 > E 6 > E 5 ,这表明高效防腐剂、防锈剂具有更好的抗氯离子腐蚀比常见的类型。添加矿物粉可以改善混凝土的氯离子渗透性,可能是因为渣可以使混凝土的早期强度和密度迅速增加,更稠密混凝土可以防止氯离子的侵入速度,减少对混凝土结构的破坏。氯离子扩散系数的28 d混凝土样品七比率 ≤ 6 × 10 -12米²/ s,满足设计要求。

抗压强度比值(抗压耐腐蚀系数)的7混凝土样本不同比例计算后10日20日和30硫酸加速腐蚀试验后30 - 120天的腐蚀在10%,10%和5% Na₂所以₄解决方案,如图 3。

图中可以看到 3E1-E5混凝土的抗腐蚀系数样本经过10倍的加速硫酸腐蚀周期明显高于20和30倍的加速硫酸腐蚀周期,这表明硫酸盐水泥水化产物和Ca(哦)₂、硅酸钙水合物(C-S-H)和硅酸钙水合物(C-S-H)混凝土是密切相关的。水化铝酸钙(C-A-H)凝胶反应产生大量的三个sulfur-type水化硫铝酸钙和天然二水石膏(卡索₄。2 h₂O)混凝土内部晶体结构,使早期混凝土结构更加致密;抗腐蚀系数越大,硫酸和更好的耐腐蚀性能在早期阶段。硫酸后30倍的加速腐蚀周期,压缩腐蚀系数大幅降低,这表明腐蚀产物与弱胶结能力形成和吸水膨胀会损害水泥混凝土结构和降低耐硫酸腐蚀。其中,水灰比0.36组E2,胶材料的用量450公斤/米³,没有添加防腐剂和锈抑制剂。10加速后硫酸腐蚀周期,压缩腐蚀系数最高,约为1.25。30硫酸盐干湿交替后,抗腐蚀系数是最低的;最低的是0.78,远低于0.9的设计要求。有许多孔隙和裂缝的混凝土结构,₄²⁻很容易侵入到混凝土,硫酸腐蚀速率是最快的。10、20、30倍的硫酸干燥和湿润周期,E5的抗腐蚀系数与40%的矿物粉和20%的粉煤灰混合是1.49,0.9和0.88,这表明添加矿物粉可以提高混凝土的耐硫酸腐蚀,这几乎是接近设计要求。原因可能是添加矿物粉可以有效地减少胶粘剂中C3A的内容和使用多余的水化产物钙(哦)₂。10、20、30倍的加速硫酸盐腐蚀周期试验,E6的抗腐蚀系数为1.0,0.98和0.91。可以看出,压缩腐蚀系数没有显著减少大于设计值为0.9,表明一般防腐剂可以提高密实度通过引入氧化镁膨胀和阻止晶体膨胀腐蚀。混凝土的耐久性是明显改善。E7使用相同的比例的有效腐蚀剂和防锈剂;10、20、30倍的加速硫酸腐蚀周期,测量压腐蚀混凝土桩基础的系数是1.0,0.98,和0.97,分别。可以看出,压缩腐蚀系数基本不变,与其他群体相比,它具有更高的耐蚀性系数和较低的膨胀系数。指出高效外加剂的加入确保桩基混凝土能抵抗膨胀晶体和破坏凝胶分解。从的角度压缩和耐腐蚀系数,具体应该用480公斤/米³胶结材料、15%粉煤灰、35%矿物粉,和0.34水粘合剂比例。具体的测试方法应满足设计要求的耐硫酸ks120品位。7组混凝土样品的质量损失率10和30后加速硫酸腐蚀周期如图 4。

图中可以看到 4E4, E2的抗腐蚀系数和E6样本10加速后硫酸腐蚀周期似乎是负的,这表明混凝土的质量增加了,特别是当水灰比E2样本是最大的,没有添加剂的添加;混凝土质量增加15%以上10加速后硫酸腐蚀周期。其原因可能是,水灰比越高,混凝土结构的密度较低,有更多的毛孔。硫酸盐离子侵入到混凝土在混凝土表面通过孔隙和微裂隙,形成不溶性硫铝酸钙水合物及硫酸钙·2 h₂O晶体,从而导致混凝土质量的提高。经过30加速硫酸盐腐蚀周期,E1和E2混凝土的质量损失是非常严重的。原因是硫酸在混凝土与水泥水化反应产品形成钙矾石和石膏可以降低混凝土。体积膨胀引起的内应力会导致混凝土开裂和侵蚀。同时,硫酸与水泥水化产物反应破坏系统的化学平衡,导致水合物的溶解和分解。E7混凝土质量损失率和高效防腐剂、防锈剂低于101%硫酸E1混凝土经过30倍的加速腐蚀周期。在整个生产周期中,E7混凝土的质量几乎不变,这表明混凝土的密度并没有改变,不损坏,结构和混凝土的耐久性是保证经过多次的E7混凝土硫酸盐腐蚀周期混合高效防腐剂、防锈剂。