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《同济大学》 2008年
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氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀对地下结构耐久性影响的研究

王永东  
【摘要】: 沿海地区的地下钢筋混凝土结构或海底隧道,长期受到氯离子的侵蚀,从而致使混凝土中的钢筋产生锈蚀,结构的承载能力明显下降,导致结构较早损坏,给地下结构的耐久性带来极大危害。许多国内外学者对于这一问题已进行了广泛研究。本文在国内外己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、钢筋锈蚀产生的锈胀力等方面的内容具体如下: 首先,研究了影响氯离子在混凝土中扩散的各种因素,这些因素包括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。重点研究了影响氯离子扩散系数的各种因素,这些因素包括混凝土结合氯离子的能力、周围环境的温度、湿度、干湿交替及裂缝的影响,并利用多因素方法得到了扩散系数的数学公式。并用matlab软件对影响氯离子扩散的四大因素进行了分析计算。 其次,详细总结和讨论钢筋锈蚀的机理,并对各影响因素进行了讨论,本文依据钢筋锈蚀的发展阶段:自由膨胀阶段,膨胀应力产生阶段和混凝土开裂阶段建立了基于锈蚀量的预测公式,并对该模型进行了基于概率分布的可靠性分析。 再次,根据弹性力学理论对锈蚀产生的锈胀力进行了分析,分别得出了钢筋混凝土未开裂阶段和开裂阶段的锈胀力的简化计算公式。通过推导计算发现,混凝土裂缝存在一个极限长度,当裂缝长度达到这一极限长度后,由于达到了混凝土的极限抗拉强度,裂缝迅速贯通到达钢筋混凝土的表面,从而过早的产生贯通裂缝,引起结构或构件可靠度下降。 最后,文章通过厦门东通道海底隧道工程实例,分别运用原始Fick第二定律模型、Duracrete模型和本文的多参数模型进行了计算与分析,分析发现由于原始Fick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均小于Duracrete模型和本文的多参数模型,大约为后者的一半左右,本文模型和Duracrete模型的计算结果较为近似。本文模型综合考虑了多种因素,较为全面,为今后基于可靠度的概率分析奠定了基础。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TU93

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