一种多重环境时间的相似性氯盐侵蚀混凝土评估方法技术

本发明专利技术涉及一种氯盐侵蚀混凝土耐久性评估方法，尤其是一种多重环境时间的相似性氯盐侵蚀混凝土评估方法。通过选取与研究对象具有相似环境条件的已服役多年的第三方参照物；收集研究对象与第三方参照物在服役初始时刻各影响因素的边界条件及研究对象资料，通过对第三方参照物在现场环境下和与其相对应混凝土试件在人工气候模拟实验室的性能随时间的劣化关系式进行对比、分析，建立人工模拟环境和现场环境下混凝土结构耐久性性能劣化的时间相似关系式；根据研究对象的边界条件与相对应混凝土试件在加速条件下得到的耐久性各参数，利用两种环境下混凝土结构耐久性性能劣化的相似关系式，对研究对象进行在现场条件下的耐久性评估和寿命预测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氯盐侵蚀混凝土耐久性评估方法，尤其是一种多重环 境时间的相似性氯盐侵蚀混凝土评估方法。
技术介绍
目前，国内外混凝土结构耐久性试验传统的试验方法主要有现场取样 检测、现场暴露试验和室内加速试验等形式。现场取样检测是混凝土结构耐久性测试的基本手段，通常在混凝土结 构现场进行取样、检测，并对取得试样在室内进行化学分析，进而得到氯离子的侵蚀情况；现场暴露试验可以在现场暴露试验站专门设置一些实际 结构(或构件)用以取样、检测，其环境条件和受力状态都非常真实，同 时，在现场暴露试验站放置混凝土试件来模拟混凝土结构构件用以定期检 测结构的耐久性，也具有现场检测和室内加速试验不可替代的作用；室内 加速试验是采用恒电流通电法和干湿循环法等加速手段来模拟现场暴露 环境，使有害介质迅速侵入混凝土内部致使钢筋快速锈蚀，由此来研究混 凝土结构的破坏特征和结构性能演变。现场试验方法，包括现场取样试验和现场暴露试验比较直观，容易被 人接受，试验数据经过修正后可以直接用于寿命预测；但缺点是试验开支 大、周期漫长，往往需要在较长时间内对混凝土结构进行多次取样检测才 能得到结构随时间劣化的动态规律，进而实现对结构的耐久性评估和寿命 预测。室内加速实验可以模拟影响混凝土结构性能的各种环境因素，如海水 浸泡、雨淋、日晒、冻融、日光辐射、温度、湿度变化等，考虑气候环境、侵蚀环境与力学环境的相互作用，并可实现人工加速模拟，它可以在较短 时间周期内测定混凝土结构中的氯离子含量、钢筋锈蚀情况等，由于直接 测定混凝土试件，这样比起现场检测操作简单、受外界气象条件干扰少并 且节约成本等优点，缺点是恰当合适的模拟方法选择很重要，如果方法选 择不当，则会导致钢筋混凝土构件在模拟实验条件中与在真实使用环境中 的劣化发展机理可能有很大差异。对于沿海混凝土结构在两种试验条件(现场试验与室内加速试验)的 相似性研究，仅仅依靠传统的相似理论是无法解决的。首先，沿海混凝土 结构耐久性受到多种影响因素影响，如混凝土材料组成、胶凝材料类别、 水胶比、养护条件、保护层厚度、环境条件、气象条件、钢筋发生锈蚀的 氯离子阈值、暴露时间、结构受力状态等。各种影响的机理多在试验研究 探讨之中，目前得到的大多是经验公式，无法导出模型试验的相似准则。 其次，由于现场环境因素复杂，环境因素的统计资料通常无法全面收集， 在进行环境才莫拟时，无法确保各种不同环境因素的相似关系相同。第三， 在时间上无法实现传统的相似，环境加速的依据通常是统计意义上的平均 值，并且对各因素也无法实现相似系数完全相等。最后，室内加速试验无 法实现与现场试验条件的完全加速模拟，通常的加速试验只是对现场试验 的某些参数进行加速模拟。尽管室内加速实验与现场试验用于混凝土结构耐久性研究已经很长 时间，但是目前仍然存在室内加速试验结果无法与现场试验方法的检测结 果联系起来的问题，如何把室内加速试验的试验结果应用于现场实际并进 行耐久性评估和寿命预测，这已成为混凝土结构耐久性研究的一个关键问 题。
技术实现思路
本专利技术提出一种通过室内加速试验和现场试验相结合的基于多重环 境时间对混凝土结构耐久性评估方法。，包括如下步骤(1)确定影响氯盐环境条件下混凝土结构耐久性的影响因素表面 氯离子浓度C,、氯离子扩散系数A:/、混凝土材料的7jc胶比w/6、氯离子 阈值[CH、龄期系数、混凝土保护层厚度c;(2 )选取与研究对象具有相似环境条件的已服役多年的第三方参照物；(3 )收集研究对象与第三方参照物在服4殳初始时刻各影响因素的边 界条件表面氯离子浓度C,、氯离子扩散系数A;/、混凝土材料的水胶比 w/6、氯离子阔值[CT]、龄期系数、混凝土保护层厚度c;(4) 收集研究对象的环境、气象、水文统计资料，计算温度、湿度、 环境氯离子浓度的平均值与不同标高处的海水浸润时间比例；(5) 对环境条件进行人工气候加速模拟，确定人工气候模拟实验室 温度、湿度、溶液氯离子浓度与干湿时间比例；(6) 设计制作与研究对象、第三方参照物相同配合比的各类混凝土 试件，并置于人工气候模拟实验室进行加速劣化试验；(7) 定期对第三方参照物已服役若干年后的混凝土结构/构件进行耐 久性现场检测，得到混凝土结构在现场条件下随时间的劣化关系式凡, =&。 ./ (CS，DC/,W6,[C/-]，,) ( 1 )式中，C,、 ￡>c/、 w/6、 [O]、 w、 c为步骤(1)所述的混凝土结构耐久性的 各影响因素；&为现场环境下混凝土结构在^时刻的耐久性性能；y 。为现场环境下混凝土结构在初始时刻4。时的耐久性性能；^为现场条件下结构的暴露时间；/ ( )为现场条件下混凝土结构耐久性性能的劣化关系；(8) 定期对人工气候模拟实验室中各类混凝土试件进行耐久性检观，J， 得到混凝土结构在现场条件下随时间的劣化关系式=凡,。。./fe，D。，W6，[cr],，) ( 2)式中，C5、 ￡>c/、 [CT]、 w、 c为步骤(1)所述的混凝土结构耐久性的各影响因素；y ,。为加速条件下混凝土结构在^时刻的耐久性性能；>^。。为加速条件下混凝土结构在初始时刻f。c时的耐久性性能；4为加速劣化条件下的时间；/。( )为加速条件下混凝土结构耐久性性能的劣化关系；(9) 通过对第三方参照物在现场环境下和与其相对应混凝土试件在 人工气候模拟实验室的性能随时间的劣化关系式(1)、 (2)进行对比、分 析，建立人工;f莫拟环境和现场环境下混凝土结构耐久性性能劣化的时间相 似关系式)-g丄乌,我[cr]，，c，《人) (3)式中，乂, 为现场条件下混凝土结构在4时刻的耐久性性能； g。( )为混凝土结构在加速劣化与现场自然条件下随时间劣化的相 似转换关系；^*。，《。，~。)为混凝土结构在加速条件与现场条件劣化的时间转换系数；(10) 根据研究对象的边界条件与相对应混凝土试件在加速条件下得 到的耐久性各M,利用两种环境下混凝土结构耐久性性能劣化的相似关 系(3)式，对研究对象进行在现场条件下的耐久性评估和寿命预测。所述的表面氯离子浓度C,的获取宜采用取芯/粉测试，并进行氯离子 滴定试验等技术手段测定氯离子浓度，通过对氯离子侵蚀曲线进行最优拟 合到；所述的氯离子扩散系数Da为表观氯离子扩散系数，宜采用取芯/粉测 试，并进行氯离子滴定试验等技术手段测定氯离子浓度，通过对氯离子侵 蚀曲线进行最优拟合得到；所述的混凝土材料的水胶比w/6为浇注混凝土采用的实际水胶比及掺 合料组成，宜由竣工资料查询得到；所述的龄期系数W为氯离子扩散系数随暴露时间的衰减指数，宜通过测得的不同暴露时间的氯离子扩散系数拟合得到；所述的选取与研究对象具有相似环境条件的已服役多年的第三方参 照物为广义概念，如果研究对象为服役多年的建筑物，第三方参照物可 以选取为研究对象自身；如果研究对象是新建结构，第三方参照物则要求 与研究对象具有相同或相似的环境条件，通常毗邻研究对象，宜选取具有 不同月W殳年限的多处构筑物；所述的收集研究对象的环境、气象、水文统计资料包括建筑物朝向， 海水盐度/海水中氯离子浓度，大气中氯离子浓度、盐雾含量、沉降量，最 低气温、最高气温、平均气温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多重环境时间的相似性氯盐侵蚀混凝土试验方法，包括如下步骤：　　　　（１）确定影响氯盐环境条件下混凝土结构耐久性的影响因素：表面氯离子浓度Ｃ↓［ｓ］、氯离子扩散系数Ｄ↓［Ｃｌ］、混凝土材料的水胶比ｗ／ｂ、氯离子阈值［Ｃｌ↑［－］］、龄期系数ｎ、混凝土保护层厚度ｃ；　　　　（２）选取与研究对象具有相似环境条件的已服役多年的第三方参照物；　　　　（３）收集研究对象与第三方参照物在服役初始时刻各影响因素的边界条件：表面氯离子浓度Ｃ↓［ｓ］、氯离子扩散系数Ｄ↓［Ｃｌ］、混凝土材料的水胶比ｗ／ｂ、氯离子阈值［Ｃｌ↑［－］］、龄期系数ｎ、混凝土保护层厚度ｃ；　　　　（４）收集研究对象的环境、气象、水文统计资料，计算温度、湿度、环境氯离子浓度的平均值与不同标高处的海水浸润时间比例；　　　　（５）对环境条件进行人工气候加速模拟，确定人工气候模拟实验室温度、湿度、溶液氯离子浓度与干湿时间比例；　　　　（６）设计制作与研究对象、第三方参照物相同配合比的各类混凝土试件，并置于人工气候模拟实验室进行加速劣化试验；　　　　（７）定期对第三方参照物已服役若干年后的混凝土结构／构件进行耐久性现场检测，得到混凝土结构在现场条件下随时间的劣化关系式：　　　　ｙ↓［ｎｔ↓［ｎ］］＝ｙ↓［ｎｔ↓［ｎ０］］.ｆ↓［ｎ］（Ｃ↓［ｓ］，Ｄ↓［Ｃｌ］，ｗ／ｂ，［Ｃｌ↑［－］］，ｎ，ｃ，ｔ↓［ｎ］）　　（１）　　　　式中，Ｃ↓［ｓ］、Ｄ↓［Ｃｌ］、ｗ／ｂ、［Ｃｌ↑［－］］、ｎ、ｃ为步骤（１）所述的混凝土结构耐久性的各影响因素；　　　　ｙ↓［ｎｔ↓［ｎ］］为现场环境下混凝土结构在ｔ↓［ｎ］时刻的耐久性性能；　　　　ｙ↓［ｎｔ↓［ｎ０］］为现场环境下混凝土结构在初始时刻ｔ↓［ｎ０］时的耐久性性能；　　　　ｔ↓［ｎ］为现场条件下结构的暴露时间；　　　　ｆ↓［ｎ］（.）为现场条件下混凝土结构耐久性性能的劣化关系；　　　　（８）定期对人工气候模拟实验室中各类混凝土试件进行耐久性检测，得到混凝土结构在现场条件下随时间的劣化关系式：　　　　ｙ↓［ｎｔ↓［ａ］］＝ｙ↓［ｎｔ↓［ａ０］］.ｆ↓［ａ］（Ｃ↓［ｓ］，Ｄ↓［Ｃｌ］，ｗ／ｂ，［Ｃｌ↑［－］］，ｎ，ｃ，ｔ↓［ａ］）　　（２）　　　　式中，Ｃ↓［ｓ］、Ｄ↓［Ｃｌ］、ｗ／ｂ、［Ｃｌ↑［－］］、ｎ、ｃ为步骤（１）所述的混凝土结构耐久性的各影响因素；　　　　ｙ↓［ｎｔ↓［ａ］］为加速条件下混凝土结构在ｔ↓［ａ］时刻的耐久性性能；...

【技术特征摘要】
1.一种多重环境时间的相似性氯盐侵蚀混凝土试验方法，包括如下步骤(1)确定影响氯盐环境条件下混凝土结构耐久性的影响因素表面氯离子浓度Cs、氯离子扩散系数DCl、混凝土材料的水胶比w/b、氯离子阈值[Cl-]、龄期系数n、混凝土保护层厚度c；(2)选取与研究对象具有相似环境条件的已服役多年的第三方参照物；(3)收集研究对象与第三方参照物在服役初始时刻各影响因素的边界条件表面氯离子浓度Cs、氯离子扩散系数DCl、混凝土材料的水胶比w/b、氯离子阈值[Cl-]、龄期系数n、混凝土保护层厚度c；(4)收集研究对象的环境、气象、水文统计资料，计算温度、湿度、环境氯离子浓度的平均值与不同标高处的海水浸润时间比例；(5)对环境条件进行人工气候加速模拟，确定人工气候模拟实验室温度、湿度、溶液氯离子浓度与干湿时间比例；(6)设计制作与研究对象、第三方参照物相同配合比的各类混凝土试件，并置于人工气候模拟实验室进行加速劣化试验；(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：金伟良，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]