钢筋混凝土构件碳化寿命可靠度分析.pdf
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1、S S E R I ON 7 , f f 咖 R o fl a b i l i t y A n a l y s is o f R e i n f o r c e d C o n c r o t e Me mb e r s b y C a r b o n a t i o n L i f o S p a n 钢筋混凝土构件碳化寿命可靠度分析 口 杨桃林光伟 Y a n gT a o L i n Gu a n g we 。 &, o b广 n 西 Sf 城 r u 髓 ct i o t n 翳 。 I 摘要】 分析混凝土的碳化及钢筋的锈蚀过程,并基于混凝土结构碳化寿命可靠度分析, 对钢筋混凝 土构件
2、 可靠度及碳化 寿命 研究建立求解模 型。实例分析表 明 ,该方法对钢筋 混凝土构件 的可靠性评估 、后期服役期限及加 固处理有一定的借鉴作 用。 【 关键词】 钢筋混凝土;碳化寿命;钢筋锈蚀 可靠指标 f 文章编号】 1 6 7 2 7 0 4 5( 2 0 1 1) 0 3 0 0 7 2 - 0 3 f 中图分类号】 T U 3 7 5 文献标识码j A A b s t r a e t :B y p r o j e c t c a s e , t h i s p a p e r d i s c u s s e s o n r e l i a b i l it y a n a l y s
3、i s o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e m e m b er s b y c a r b o n a t io n l if e s p a n n3 1 I 哪也 :r ei n f o r c e d c o n c r e t e ; c a r b o n a t ion l if e s p a n ;r e i n f or c e me n t c o r r o s ion r e l i a bi l it y i n d e x 钢筋混凝土结构在我国的 工业与 1 钢筋 疗 昆 凝构件 闹 : 程 民用建筑中占有很大的比例。新
4、中国 成立初期修建的建筑已经达到或者逐 渐达到了服役年限。这部分建筑我们 必须进行检测 、鉴定,对于能继续使 用的应该预测未来使用年限,对于存 在质量隐患的必须采取加固处理措 施。然而传统的检测方法只能定性分 析结构的可靠性及后期使用年限,因 此有必要采用一种能够定量分析结构 可靠度及使用年限的方法 ,准确预测 在役钢筋混凝土结构的剩余寿命,充 分挖掘已有钢筋混凝土结构的使用潜 力。 1 1混凝土碳化及钢筋电化 混 凝 土 的碳 化 是混 凝 土所 受 到 的一种化学腐蚀。空气 中二氧化碳 气体渗透到混凝土内,与其碱性物质 起化学反应后生成碳酸盐和水 其主 要化学反应式为 :C a( O H)
5、 + C O 2 一 C a C O + H, 0。使混凝土碱度降低 的过程称为混凝土碳化 ,又称作中性 化。混凝土的碳化致使其成分 、组织 和性能发生变化。对于素混凝土,碳 化能提高混凝土耐久性的效果;但对 于钢 筋混凝 土来说 ,碳化会使混凝 土 的碱度降低,增加混凝土孔溶液中氢 离子数量 ,进而破坏钢筋表面的钝化膜 ,使混凝土 失去对钢筋的有效保护作用 ,继而导致混凝土 中钢 筋锈蚀 。钢筋锈蚀 的 电化反应 主要是 有水 和氧气 的 作用而生成不溶性F e( O H) 3 0钢筋锈蚀物的体积是 相应原钢筋体积的24 倍,即出现体积增大 ,从而 向四周扩展。随着锈蚀的加剧 ,混凝土保护层
6、发生 的开裂。在一般大气环境 中,碳化引起的钢筋锈蚀 是十分普遍的现象 ,也是影响钢筋混凝土耐久性的 关键因素之一 。因此,碳化与钢筋混凝土结构的耐 久性密切 相关 ,其 关系到 混凝 土保护 层 的锈 胀 、开 裂 、脱落,关系到与钢筋的黏结力、钢筋面积的损 失 、构件材料物理力学性能及其刚度承载力的不断 下降乃至丧失 ,从而影响结构的安全性、适用性和 耐久性。所以,混凝土碳化程度是衡量钢筋混凝土 构件可靠度 的重要指标 。 1 2 混凝土碳化及钢筋锈蚀特征 从时间来看 ,在 自然环境条件下混凝土中钢筋 腐蚀发生的破坏过程可由图1 的四个阶段来表示,各 阶段的特征见表1 。 由此可见,第一阶
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