氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀对桥梁下部结构耐久性影响的研究

摘要

盐碱地区的钢筋混凝土结构，由于长期受到氯离子的侵蚀，混凝土中的钢筋产生锈蚀，从而导致结构的承载能力明显下降，结构损坏较早，给结构的耐久性带来极大危害。国内外学者对于这一问题己进行了广泛研究。
　　 在已有研究成果的基础上，研究了氯离子的扩散、钢筋锈蚀预测模型，研究了影响氯离子在混凝土中扩散的各种因素，这些因素主要为：氯离子在混凝土中的扩散系数、氯离子的临界浓度、氯离子的表面浓度、混凝土保护层厚度。研究了影响氯离子扩散系数的各种因素，这些因素主要为：混凝土结合氯离子的能力、周围环境的温度、湿度、干湿交替及裂缝，并利用多因素方法得到了扩散系数的数学公式。详细地总结和讨论钢筋锈蚀的机理，并对各影响因素进行了讨论。利用有限元计算软件ANSYS分析了在不同锈蚀率下钢筋混凝土结构的力学性能，对比分析发现当钢筋的截面锈蚀率≤7％时，构件的承载力与未锈蚀构件的承载力差别很小，当锈蚀率在7％～20％之间时钢筋的承载力下降明显。
　　 文章以涧河大桥实测资料为例，分别运用原始Fick第二定律、Duracrete模型和考虑多种影响因素的Fick第二定律模型进行了计算与分析，结果发现由于原始第二定律模型未考虑温度、湿度、混凝土的结合能力、干湿交替和微裂缝的影响，计算的钢筋开始锈蚀的时间小于Duracrete模型和考虑多种影响因素的Fick第二定律模型，大约为后两者的一半。考虑多种影响因素的Fick第二定律模型和Duracrete模型的计算结果较为近似。考虑多种影响因素的Fick第二定律模型综虑了多种因素，较为全面，为今后基于可靠度的概率分析奠定了基础。