氯鹽侵蝕下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)壽命的預(yù)測研究進展

(上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院，上海 200093)

1 引 言

在海洋環(huán)境中，氯鹽侵蝕是引起鋼筋銹蝕混凝土結(jié)構(gòu)耐久性破壞的主要原因[1]?，F(xiàn)有調(diào)查研究表明，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在服役期內(nèi)很少因強度不夠而影響其使用，但由于耐久性不足而引起結(jié)構(gòu)破壞、壽命縮短的事故不斷增加，尤其是海洋混凝土結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用除冰鹽的道路、橋梁等重大工程，在設(shè)計服役期內(nèi)過早失效或者提前退出服役的現(xiàn)象時有發(fā)生[2]。因此，如何根據(jù)結(jié)構(gòu)試驗或監(jiān)測結(jié)果評估在役混凝土結(jié)構(gòu)的性能，并推測其剩余使用壽命，一直是土木工程學(xué)科的研究熱點。

研究人員對此進行了大量研究，建立了多種概率預(yù)測模型，以期能夠準(zhǔn)確預(yù)測結(jié)構(gòu)的壽命期限。本研究通過歸納總結(jié)眾多學(xué)者的研究成果，采用基于可靠度理論的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評估方法，針對氯鹽侵蝕下的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)使用壽命的定義、結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測分析方法以及表征混凝土結(jié)構(gòu)耐久能力的參數(shù)三個方面進行闡述，綜合分析介紹了氯鹽侵蝕下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的進展和發(fā)展趨勢。

2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)壽命定義

結(jié)構(gòu)的使用壽命是指結(jié)構(gòu)自建成投入使用開始直至該結(jié)構(gòu)無法滿足預(yù)期設(shè)計需求所經(jīng)歷的時間段，目前針對混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命的分析理論，主要分為以下三類[3]：①鋼筋脫鈍壽命理論，該理論主要用于結(jié)構(gòu)腐蝕開始階段，以鋼筋表面氯離子濃度達(dá)到腐蝕臨界值、鋼筋開始銹蝕時刻，作為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的極限狀態(tài)，并以此來預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命；②混凝土開裂壽命理論，該理論主要用于腐蝕發(fā)展階段，將鋼筋腐蝕發(fā)展至保護層開始開裂作為評估結(jié)構(gòu)壽命終結(jié)的依據(jù)，并以此預(yù)測結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用壽命；③抗力壽命理論，該理論主要是將可靠度理論應(yīng)用于預(yù)測結(jié)構(gòu)壽命分析，將抗力作為隨機變量，將荷載視為隨機變量或隨機過程，分析抗力衰減的結(jié)構(gòu)可靠度，通過可靠度指標(biāo)變化函數(shù)來預(yù)測結(jié)構(gòu)壽命。因此，如何確定結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)，成為結(jié)構(gòu)壽命分析評估的關(guān)鍵問題，然而現(xiàn)有研究成果對此尚無統(tǒng)一定論[3]。

Tuutti[4]針對氯鹽侵蝕下的混凝土結(jié)構(gòu)提出腐蝕劣化模型，認(rèn)為結(jié)構(gòu)壽命評估應(yīng)包含兩大階段，即腐蝕開始階段和腐蝕擴展階段。Engelund等[5]、Thoft-Christensen[6]認(rèn)為鋼筋表面氯離子濃度達(dá)到腐蝕臨界值，則結(jié)構(gòu)壽命終結(jié)。Thoft-Christensen[7]在文獻(xiàn)[6]的基礎(chǔ)上，將鋼筋銹蝕引起混凝土開裂時間作為結(jié)構(gòu)壽命終結(jié)時間，即：

Tservice=t0+t1

(1)

其中，Tservice為結(jié)構(gòu)使用壽命；t0為鋼筋開始銹蝕時間；t1為鋼筋銹蝕引起混凝土保護層開裂時間。之后，Thoft-Christensen又在文獻(xiàn)[7]的基礎(chǔ)上，引入從腐蝕裂縫產(chǎn)生到臨界裂縫寬度的時間t2[8]，得出如下表達(dá)式：

Tservice=t0+t1+t2

(2)

式(2)中將氯鹽侵蝕下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的劣化過程分為三個階段：①氯離子滲透至鋼筋銹蝕階段；②鋼筋銹蝕引起保護層開裂；③裂縫發(fā)展至極限裂縫寬度。田浩等[9]在分析混凝土退化過程時，利用實驗和工地現(xiàn)場數(shù)據(jù)擬合分析，將保護層完全剝落時間納入到結(jié)構(gòu)壽命分析中。

3 結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測分析方法

現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測模型中各參數(shù)都是隨時間變化的隨機變量，用傳統(tǒng)的確定性分析方法無法準(zhǔn)確進行壽命預(yù)測，目前研究者主要基于可靠度理論進行結(jié)構(gòu)壽命計算分析。在結(jié)構(gòu)可靠性分析中常用到極限狀態(tài)函數(shù)(功能函數(shù))[10]，功能函數(shù)僅與結(jié)構(gòu)抗力R、荷載效應(yīng)S兩個隨機變量有關(guān)，判斷結(jié)構(gòu)是否可靠的功能函數(shù)G(X)可表示為：

G(X)=R-S

(3)

當(dāng)G(X)>0時，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；當(dāng)G(X)<0時，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)；當(dāng)G(X)=0時，結(jié)構(gòu)處于平衡狀態(tài)。為確定功能函數(shù)表達(dá)式，Shayanfar等[10]和Choi等[11]給出聯(lián)合概率密度函數(shù)：

(4)

其中，X為隨機變量的隨機變量，f(X)為變量的聯(lián)合概率密度函數(shù)。聯(lián)合概率密度函數(shù)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計算較為困難，為此研究者提出多種計算方法來求解結(jié)構(gòu)失效概率Pf。一般可分為三類[10]，第一類為矩量法，以一階或二階可靠性分析法為代表[11-12]；第二類樣本分析法，如蒙特卡羅法[12-13]；第三類為采用元啟發(fā)式算法的最優(yōu)化方法[14-15]。矩量法能夠有效地求解線性或非線性程度較低的功能函數(shù)，但對于非線性程度較高的功能函數(shù)求解精度較低。蒙特卡羅法以其計算簡單方便的特點受到研究者的青睞，但為保證計算的精確性需要大量樣本，計算量龐大，計算時間過長。當(dāng)所有的變量服從正態(tài)分布且相互獨立時，失效概率可以用可靠度系數(shù)β來代替：

Pf=Φ(-β)=1-Φ(β)

(5)

其中，Φ(β)為累計分布函數(shù)。此時可將求解可靠度系數(shù)問題轉(zhuǎn)變成最優(yōu)化問題。求解最優(yōu)化問題有多種方法，Shayanfar等[10]運用粒子群算法(PSO)、Shayanfar等[14]用帶電搜索系統(tǒng)(CSS)設(shè)計和計算可靠度系數(shù)，研究結(jié)果表明最優(yōu)化法的計算效率和精確性都要高于蒙特卡羅法。

此外，Hackl[16]將結(jié)構(gòu)可靠度分析和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)兩者結(jié)合，建立了評估鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)失效概率的模型，該模型參數(shù)可由實際測量和檢測的結(jié)果進行修正，來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的長期監(jiān)測管理。Ma等[17]基于貝葉斯理論進行原位荷載試驗，建立了氯鹽侵蝕下彎曲梁強度退化預(yù)測模型。模型中參數(shù)來源于現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，但尚未涉及數(shù)據(jù)利用率的優(yōu)化管理，尤其是在數(shù)據(jù)缺失的情況下。為此，Tran等[18]對貝葉斯理論框架進行修正，通過定義貝葉斯網(wǎng)絡(luò)配置，將數(shù)值模擬參數(shù)與檢測數(shù)據(jù)一一識別對應(yīng)，即使在現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)不足的情況下，也能有效利用現(xiàn)有檢測數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)進行合理評估。Wang等[19]則運用模糊隨機理論，將缺失數(shù)據(jù)變量和隨機變量都?xì)w為模糊隨機變量，建立模糊隨機模型進行結(jié)構(gòu)劣化分析。對于一些安全性要求較高的結(jié)構(gòu)，在進行建模時也可采用全概率分析理論。Li等[20]對港珠澳跨海大橋進行耐久性設(shè)計時，為保證分析結(jié)果的可靠性，綜合運用全概率分析法和參數(shù)敏感性分析法。

4 結(jié)構(gòu)使用壽命預(yù)測和耐久性設(shè)計參數(shù)

4.1 完好混凝土結(jié)構(gòu)

4.1.1腐蝕開始時間t0腐蝕開始時間取決于氯離子在混凝土中的擴散進程，通常以鋼筋表面氯離子濃度達(dá)到腐蝕臨界值為標(biāo)志。針對氯離子在混凝土中的傳輸過程，國內(nèi)外學(xué)者進行了大量研究并提出了多種氯離子擴散模型。目前通常將臨界氯離子濃度Ccr，表面氯離子濃度Cs，氯離子擴散系數(shù)Dc和混凝土保護層厚度c作為表征氯離子侵蝕混凝土過程的設(shè)計參數(shù)變量，表1和表2總結(jié)了各研究者給定的參數(shù)變量分布。Cady等[21]在假定混凝土是理想的半無限固體材料且氯離子在混凝土中作為一維擴散前提下，用Fick第二定律表述氯離子的擴散過程。同樣Thoft-Christensen[6]基于Fick第二定律推導(dǎo)出由氯離子侵蝕引起的鋼筋腐蝕開始時間t0：

(6)

表1 臨界氯離子濃度Ccr和表面氯離子濃度Cs取值Table 1 Parameters of critical chloride concentration Ccr and surface chloride concentration Cs

注：N(μ, COV)表示正態(tài)分布，LN(μ, COV)表示對數(shù)正態(tài)分布，U(μ, COV)表示均勻分布。其中，μ為均值，COV為變異系數(shù)

表2 氯離子擴散系數(shù)Dc和混凝土保護層厚度c取值Table 2 Parameters of chloride diffusion coefficient Dc and concrete cover c

注：N(μ, COV)表示正態(tài)分布，LN(μ, COV)表示對數(shù)正態(tài)分布，U(μ, COV)表示均勻分布。其中,μ為均值，COV為變異系數(shù)

但這種理想化的假定，在實際應(yīng)用中存在較大誤差。Lu等[22]考慮到式(6)中氯離子擴散系數(shù)隨時間的變化性，結(jié)合實際工程環(huán)境中耦合溫度、相對濕度以及鋼筋強度對氯離子擴散進程的影響，給出以下表達(dá)式：

(7)

其中，kD為溫度、相對濕度和鋼筋強度的綜合影響因素；D0為在相對時間t0(取28d)下的擴散系數(shù)，mm2/s；Δx為混凝土保護層表面對流區(qū)域的深度，mm；m為時間指數(shù)。經(jīng)蒙特卡羅法計算，t0服從對數(shù)正態(tài)分布LN(5.46,0.71)。

Bastidas等[23]建立了考慮鋼筋腐蝕與循環(huán)加載耦合作用下的腐蝕疲勞模型，該模型綜合考慮了溫度、濕度、荷載以及裂縫存在下結(jié)構(gòu)劣化過程，運用可靠度分析方法，針對腐蝕開始與腐蝕擴展兩階段進行結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測。王元戰(zhàn)等[24]通過氯離子擴散實驗分析擬合出在荷載作用下，氯離子擴散系數(shù)隨荷載應(yīng)力變化的關(guān)系式。隨后，F(xiàn)eng等[25]、Martina等[26]和關(guān)博文等[27]提出的擴散模型又包含了鋼筋強度、混凝土齡期以及水灰比等材料特性對氯離子擴散的影響。此外，李秋義等[28]在混凝土再生研究中，通過實驗分析對比不同粗骨料品質(zhì)以及取代率對氯離子擴散進程的影響?；贔ick定律的擴散模型都是假定氯離子的擴散是一維的，Dimitri等[29]在研究氯離子侵蝕混凝土?xí)r建立二維隨機擴散模型，并同時考慮擴散和對流兩種傳輸機制，通過實驗?zāi)M證實二維隨機模型與試驗結(jié)果吻合更好。

4.1.2鋼筋銹蝕引起保護層開裂時間t1鋼筋銹蝕產(chǎn)物體積一般是鋼筋體積的2～4倍，鋼筋的銹蝕過程是不可逆的，一旦腐蝕開始，鋼筋表面的銹蝕產(chǎn)物將不斷堆積，并對混凝土產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力使混凝土保護層開裂。裂縫的產(chǎn)生將加快氯離子侵蝕混凝土進程，使結(jié)構(gòu)過早喪失使用能力。因此，確定保護層開裂時間對分析結(jié)構(gòu)的劣化進程具有重要意義。Thoft-Christensen[6]將鋼筋銹蝕產(chǎn)物體積是否達(dá)到臨界值作為保護層開裂的依據(jù)，通過建立臨界銹蝕產(chǎn)物Wcrit與腐蝕開始后鋼筋的銹蝕速率icorr之間關(guān)系，計算出保護層開裂時間t1，并得出t1服從韋伯分布W(3.350,1.944,0)：

(8)

田浩等[9]為研究壽命期內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁性能的演變過程，建立了一種基于概率和有限元分析方法的壽命預(yù)測模型，而式(8)這一理論公式難以用于有限元計算，Wcrit在實際應(yīng)用中通常根據(jù)專家經(jīng)驗假定一個數(shù)值。因此，田浩等采用基于現(xiàn)場和實驗數(shù)據(jù)擬合的實用公式求解t1：

(9)

其中，δcr為保護層即將開裂時的鋼筋臨界銹蝕深度(mm)；λc1為保護層開裂前鋼筋平均銹蝕率(mm/a)。

Lu等[22]認(rèn)為腐蝕開始后，大體積銹蝕產(chǎn)物對周圍混凝土產(chǎn)生的膨脹壓力q是引起混凝土開裂的主要原因，當(dāng)壓力q達(dá)到極限壓力qcr時，保護層開裂。他們假定銹蝕產(chǎn)物是均勻分布的，并基于厚壁圓筒模型進行力學(xué)分析，當(dāng)q=qcr時，得出t1，此時t1將服從韋伯分布W(3.72,1.75,1.65)：

(10)

其中，d為鋼筋直徑(mm)；n為腐蝕產(chǎn)物體積與消耗鋼筋體積之比；fct為混凝土的抗拉強度(MPa)；Ecef為混凝土的有效彈性模量(MPa)，Ecef=Ec/(1.0+φ)，φ為混凝土的收縮系數(shù)，Ec為混凝土的抗壓彈性模量(MPa)；δ0為鋼筋混凝土連接處多孔區(qū)的平均厚度(mm)；r0=d/2+δ0；νc為混凝土的泊松比。

Alonso等[35]通過實驗和數(shù)值模擬分析，認(rèn)為當(dāng)混凝土裂縫達(dá)到0.05mm時，保護層首次開裂，t1為：

(11)

其中，xp0為裂縫寬度0.05mm時鋼筋半徑減少量，且xp0=a+b·c/φ，a、b為回歸分析系數(shù)(a=7.53，b=9.32)，c為保護層厚度(mm)，φ為鋼筋直徑(mm)。

Thoft-Christensen[6]和Lu等[22]分別以臨界腐蝕產(chǎn)物Wcrit和銹脹力q作為主要的控制變量求出保護層開裂時間t1，用蒙特卡羅方法計算得出t1均服從韋伯分布，理論分析與實測結(jié)果吻合良好。但式(8)和式(10)給出的理論公式中參數(shù)變量過多、過于繁瑣，不便于實際工程的推廣應(yīng)用。田浩等[9]和Alonso等[35]通過實驗分析和數(shù)值模擬簡化模型，以鋼筋銹蝕量與銹蝕速率為變量，分別提出了實用型公式便于在實際工程中的應(yīng)用。

4.1.3腐蝕裂縫發(fā)展到臨界值時間t2考慮到結(jié)構(gòu)的安全性和適用性，在分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)劣化過程時，應(yīng)避免保護層剝離和脫落的發(fā)生，Thoft-Christensen[6]基于正常使用極限狀態(tài)要求，認(rèn)為裂縫的極限寬度為0.3mm，得出腐蝕極限時間t2：

(12)

其中，wlim為極限裂縫寬度(mm)；w0為混凝土初始裂縫寬(mm)；γ為控制因子，取決于施加的電流和橫截面面積；ccorr為腐蝕系數(shù)。

Lu等[22]在Vu等[36]基于通電加速銹蝕實驗研究成果的基礎(chǔ)上，提出一種經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，得出腐蝕裂縫發(fā)展到臨界值時間t2，此時t2服從韋伯分布W(22.45,1.60,12.2)：

(13)

從式(12)、(13)可以看出，t2隨保護層臨界裂縫寬度wlim的增大而增加，由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的重要程度以及材料抗腐蝕能力的不同，wlim的取值存在差異，但通常為保證結(jié)構(gòu)的安全性，研究者大多基于正常使用極限狀態(tài)要求進行取值。

田浩等[9]為研究混凝土結(jié)構(gòu)的完整劣化過程，基于承載能力極限狀態(tài)理論，結(jié)合實驗和工地現(xiàn)場數(shù)據(jù)擬合出t2，而此時的臨界值為混凝土剝落時的裂縫寬度：

(14)

其中，δd為保護層完全剝落時的鋼筋臨界銹蝕深度(mm)；λcl1為保護層開裂后鋼筋年平均銹蝕率(mm/年)。

4.2 開裂混凝土結(jié)構(gòu)

當(dāng)前針對開裂混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命分析較少。Kwon等[37]通過建立裂縫寬度與氯離子擴散系數(shù)之間的關(guān)系，運用蒙特卡羅概率框架預(yù)測出開裂混凝土使用壽命，分析結(jié)果與采用傳統(tǒng)的確定性方法進行對比，結(jié)果表明概率法得出的使用壽命較短，使用壽命隨著保護層厚度和時間指數(shù)的增加而增加。Audenaert等[38]采用實驗分析和有限元數(shù)值模擬法，綜合考慮裂縫寬度與裂縫深度對氯離子滲透過程的影響，對比研究了開裂混凝土和完好混凝土的使用壽命，得出裂縫的存在將使結(jié)構(gòu)壽命縮短一半的結(jié)論。

開裂混凝土相較于完好混凝土的差異，主要在于裂縫在破壞混凝土結(jié)構(gòu)完整性的同時，還為氯離子的侵入提供了便捷路徑，同時將原先以擴散為主的侵入方式，發(fā)展成擴散、滲透、對流和毛細(xì)吸附等多種路徑并存的綜合性侵入方式[2]。因此，分析裂縫對氯離子擴散特性的影響成為開裂混凝土結(jié)構(gòu)壽命分析的難點，也是研究氯鹽侵蝕下裂縫對結(jié)構(gòu)劣化進程影響的重點。

混凝土的干縮特性以及外部荷載作用等因素，都會使混凝土表面產(chǎn)生裂縫。Andrzej等[39]考慮到裂縫的開閉現(xiàn)象，推導(dǎo)出在荷載作用下開裂區(qū)氯離子擴散系數(shù)，由擴散系數(shù)預(yù)測出鋼筋表面氯離子濃度隨時間的變化關(guān)系，并采用蒙特卡羅法，針對鋼筋腐蝕開始時間進行結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測。Yoon等[40]采用通電加速銹蝕實驗?zāi)M非穩(wěn)態(tài)下氯離子滲透混凝土過程，短期實驗(28d)時，臨界裂縫寬度為0.013mm，在長期實驗(472d)時，臨界裂縫寬為0.04mm，長期實驗與短期實驗的差異在于混凝土的自愈能力。實驗表明，縫寬為0.023mm的微裂縫可被完全修復(fù)，并且整體裂縫寬度平均降低22%。

Takewaka[41]通過實驗給出裂縫寬度與氯離子擴散系數(shù)之間的關(guān)系，見式(15)。其中考慮到裂縫寬度對不同強度混凝土的影響，發(fā)現(xiàn)抗壓強度較大的混凝土在相同裂縫寬度wcr時，氯離子擴散系數(shù)較小。

(15)

其中：fcu為混凝土抗壓強度(MPa)。

通常完好混凝土的氯離子擴散系數(shù)小于1.0cm2/a，而開裂處的擴散系數(shù)則是其2～3倍[39]。Li等[42]實驗分析表明，裂縫寬度對氯離子擴散系數(shù)影響較大，裂縫寬小于0.05mm時，氯離子擴散系數(shù)與完好混凝土一致；裂縫寬大于0.1mm時，裂縫寬大于0.1mm時，氯離子在裂縫中的擴散系數(shù)與其在水中的擴散系數(shù)一致。當(dāng)裂縫寬在0.05≤wcr≤0.1mm時，氯離子擴散系數(shù)可由下式求得[43]：

(0.05≤wcr≤0.1mm)

(16)

Kwon等[37]將裂縫寬度當(dāng)作是導(dǎo)出混凝土擴散系數(shù)的控制參數(shù)，并假設(shè)裂縫寬度在氯離子擴散過程中保持不變，且不考慮由于外部荷載和自愈作用引起的裂縫愈合。根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)回歸分析中提取出裂縫效應(yīng)函數(shù)f(wcr)：

f(wcr)=(31.61wcr2+4.73wcr+1)

(wcr≥0.1mm,R2=0.984)

(17)

并給出開裂混凝土的平均擴散系數(shù)：

D(wcr)=f(wcr)·Dm

(18)

其中：Dm為完好混凝土中的擴散系數(shù)。

Thuy等[44]綜合考慮了裂縫寬度和裂縫深度對氯離子擴散系數(shù)的影響，給出的氯離子擴散模型能夠通過完好混凝土處氯離子擴散系數(shù)Duncr和裂縫深度L來預(yù)測混凝土開裂處氯離子的擴散系數(shù)Dcr，因為實際結(jié)構(gòu)中裂縫寬度隨深度增加而逐漸減小，故Thuy等[45]給出平均氯離子擴散系數(shù)Dav：

(19)

其中，Dun-eff=aL+Duncr，a為實驗系數(shù)，通過實驗數(shù)據(jù)回歸擬合得到。開裂處的氯離子擴散系數(shù)Dcr為：

(20)

金瀏等[46]根據(jù)混凝土裂縫中氯鹽擴散特性試驗及理論研究的現(xiàn)狀，針對現(xiàn)有研究中存在的不足，提出了統(tǒng)一的裂縫中氯離子擴散系數(shù)Dcr與裂縫寬度wcr之間的定量關(guān)系式：

(21)

從式(15)～(21)可以看出各擬合曲線的差異性和實驗結(jié)果的離散性，造成這種離散性的原因有很多，諸如實驗所處環(huán)境(溫度、相對濕度)的差異、實驗方案的缺陷以及混凝土材料本身所具有的特性(如初始空隙率、濕度等)等等。關(guān)于w1、w2這兩個臨界裂縫寬度問題，研究者給出的結(jié)果如表3所示，從表中可以看出w1、w2的取值雖具有離散性，但仍能得出其取值的大致范圍，即0.03mm≤w1≤0.05mm，0.08mm≤w2≤0.1mm。

表3 影響擴散系數(shù)的兩個臨界裂縫寬度值Table 3 Upper and lower limitation of cracking width influencing the chloride diffusion coefficients

5 研究存在的問題和建議

1．研究者對腐蝕開始階段表征混凝土結(jié)構(gòu)耐久能力的設(shè)計參數(shù)(如混凝土保護層厚度和氯離子滲透系數(shù)等)研究較為深入，但對腐蝕擴展階段的耐久性參數(shù)研究較少。耐久性參數(shù)的確定與合理表達(dá)對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計和壽命預(yù)測至關(guān)重要，值得重點研究。

2．針對完好混凝土氯鹽侵蝕下結(jié)構(gòu)劣化過程的分析已趨于成熟，但對裂縫存在下混凝土壽命分析的較少，已有的研究也僅限于對腐蝕開始時間的預(yù)測，沒有對腐蝕擴展時間進行分析。

3．開裂混凝土結(jié)構(gòu)相較于完好混凝土結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測的難點在于，裂縫的存在為氯離子侵入混凝土提供了便捷的傳輸通道，裂縫寬度、裂縫深度以及裂縫密度的不同對氯離子的侵蝕進程都有重要影響，其主要體現(xiàn)在對壽命預(yù)測模型中氯離子擴散系數(shù)Dcr的影響。雖然，現(xiàn)有文獻(xiàn)工作中已有大量關(guān)于混凝土裂縫中氯鹽擴散特性試驗及理論分析研究，但因?qū)嶒灁?shù)據(jù)較大的離散性以及擬合曲線的差異性，研究者對裂縫本質(zhì)的認(rèn)識仍未達(dá)成一致。為了確保裂縫存在下混凝土壽命預(yù)測的準(zhǔn)確性，針對裂縫的影響特性值得進一步研究。

4．建立完善的混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與檢測評估體系，對于在役混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的動態(tài)評估與結(jié)構(gòu)剩余壽命預(yù)測具有重要意義。