盐渍土环境中钢筋混凝土基于Wiener随机过程寿命预测

摘要

针对西部盐渍土地区混凝土结构耐久性寿命较短的突出问题,将钢筋混凝土试件置于格尔木盐渍土地区进行现场埋置,每隔150 d定期搜集试件超声声速、质量及钢筋电阻等无损退化指标,通过动弹性模量评价参数ξa、质量评价参数ξb、钢筋未锈蚀评价参数ξc及SEM图像从宏观、微观两方面进行耐久性损伤劣化评价分析,选择Wiener随机过程建模并进行寿命预测,研究结果表明:在腐蚀离子及气候的综合作用下混凝土ξa及ξb值呈波动式变化,初期略有上升,中后期加速下降,ξa值对混凝土性能变化更敏感,钢筋ξc值基本呈直线下降。盐渍土中Cl^-、SO4^2-、CO3^2-等阴离子通过扩散、毛细吸附作用进入混凝土内部,与混凝土水化产物生成Friedel’s盐、硅灰石膏、钙矾石、石膏、碳酸钙等腐蚀膨胀晶体,从微观角度观察到混凝土中腐蚀产物呈棒状、杆状、纤维状、针状分布,钢筋锈蚀产物则呈颗粒状、团簇状堆积,且钢筋表面有蚀坑形成。Wiener随机过程模型可以很好地预测盐渍土环境中钢筋混凝土寿命,且混凝土和钢筋的寿命曲线均呈3阶段变化,其中,由质量和动弹性模量退化指标得到的混凝土寿命值高于由电阻退化指标得到的钢筋寿命,同时通过混凝土相对动弹性模量得到的寿命值低于相对质量退化指标得到的寿命值,以钢筋退化指标得到C35、C40、C45钢筋混凝土在格尔木盐渍土环境中的服役寿命分别约为4500 d、5000 d及5800 d。