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盐类侵蚀对隧道衬砌结构耐久性的影响与寿命预测研究

崔晓燕  
【摘要】:随着国家经济建设的迅速发展和城市化进程的不断深入,对交通基础设施的要求不断提高,大量越江隧道、海底隧道和高速铁路隧道等工程正如火如荼地蓬勃兴建,同时关于这些地下结构的耐久性问题成为了结构工程学科研究的热点和重点,受到工程界的普遍关注和重视。由于地下工程结构与地下水、岩土介质或其他各种特殊环境紧密接触,其所含有的侵蚀性盐类使得混凝土中的钢筋锈蚀,最终导致混凝土结构性能劣化的速度大大加快。由氯离子所引起的钢筋锈蚀是结构设计使用期内一个不容回避的问题,而钢筋的锈蚀是混凝土结构耐久性降低甚至破坏的首要原因。因此,需要对氯离子侵蚀环境下钢筋混凝土结构的耐久性相关问题进行研究。 针对上述问题,本文以北环路大断面城市隧道为工程背景,对盐类侵蚀环境下的隧道衬砌结构耐久性进行了研究,主要的研究内容如下: 1、针对北环路隧道自身特点以及所处的地区特点,确定盐类侵蚀为隧道衬砌结构耐久性主要影响因素,介绍了氯化物对混凝土的侵入机理及氯离子引起耐久性损伤机理; 2、通过室内氯离子扩散试验研究了氯离子在混凝土内的扩散规律,最后得到了氯离子在不同龄期的有效扩散系数; 3、采用电化学快速锈蚀实验进行钢筋快速锈蚀,通过对不同保护层厚度的试块施加不同电流来实现多根钢筋锈蚀,研究得到了不同混凝土保护层厚度下隧道衬砌结构性能退化的规律性认识; 4、对北环路隧道衬砌结构服役寿命预测方法进行了较系统的研究,建立基于裂缝限值和承载力极限准则的隧道衬砌结构服役寿命预测的方法体系。


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