鋼筋混凝土在重鹽漬土通電環(huán)境中基于Wiener隨機(jī)過程可靠性分析

路承功，魏智強(qiáng)，喬宏霞,3，李刊，喬國斌，楊博

(1.蘭州理工大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅蘭州，730050；2.蘭州理工大學(xué)省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州，730050；3.蘭州理工大學(xué)西部土木工程防災(zāi)減災(zāi)教育部工程研究中心，甘肅蘭州，730050)

混凝土結(jié)構(gòu)因其強(qiáng)度高、可模性好、易于就地取材造價(jià)和相對低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)已成為21世紀(jì)的主要建筑結(jié)構(gòu)形式，混凝土材料被廣泛應(yīng)用于建筑、鐵路和水利水電等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域[1-2]。然而，伴隨著混凝土建筑物或構(gòu)筑物大規(guī)模建設(shè)，腐蝕[3]、凍脹[4]和電流[5]等因素對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的破壞已經(jīng)成為不可忽視的問題，不僅造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失，而且也對鋼筋混凝土的服役壽命產(chǎn)生較大的影響[6-7]。

針對鋼筋混凝土耐久性能的劣化，前人從多方面展開研究[8-17]。吳靈杰等[8]通過實(shí)體檢測腐蝕環(huán)境中既有建筑，分析了不同建筑部位氯離子侵蝕擴(kuò)散特性；李鏡培等[9-10]充分考慮擴(kuò)散時(shí)變性和氯離子結(jié)合能力，建立了氯離子侵蝕下壽命預(yù)測模型，重點(diǎn)分析了氯離子濃度和保護(hù)層厚度等對混凝土結(jié)構(gòu)壽命的影響。除了海洋中的氯離子，大氣中CO2氣體，水中碳酸鹽對混凝土結(jié)構(gòu)造成的損傷破壞也不容忽視[11-13]，碳化導(dǎo)致混凝土內(nèi)氫氧化鈣含量減少，加劇了混凝土裂縫的發(fā)展和鋼筋腐蝕。此外CO2濃度、相對濕度和溫度等因素都對混凝土碳化有著重要影響。通過碳化試驗(yàn)，修正碳化模型，實(shí)現(xiàn)碳化環(huán)境中鋼筋混凝土耐久性設(shè)計(jì)與分析的定量化[14]。不同于東部沿海城市，西北內(nèi)陸地區(qū)對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕主要來自于鹽漬土中的腐蝕離子[15]。喬宏霞等[16]立足西北鹽漬土，通過現(xiàn)場暴露試驗(yàn)，長期跟蹤混凝土耐久性能變化，揭示其腐蝕劣化機(jī)理。在探究影響混凝土耐久性因素和劣化機(jī)理的基礎(chǔ)上，BING?L等[17]從材料出發(fā)，尋求提高混凝土結(jié)構(gòu)性能的方法，極大豐富了混凝土耐久性理論。

從上述研究中可以看到，當(dāng)前針對鋼筋混凝土耐久性的研究大多關(guān)注于氯鹽侵蝕、碳化和凍融破壞等方面，并以海工建筑物耐久性侵蝕劣化作為研究重點(diǎn)。而針對鹽漬土環(huán)境下的損傷劣化機(jī)理及可靠性分析方面研究較少，尤其在鹽漬土環(huán)境中進(jìn)行通電加速方面研究更少。為此，本文考慮腐蝕離子與電流耦合作用，設(shè)計(jì)室內(nèi)通電加速試驗(yàn)，利用Wiener 隨機(jī)過程建模，研究鹽漬土通電加速環(huán)境中鋼筋混凝土耐久性能及可靠性。

1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

對于地鐵工程和電力工程中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來說，由于機(jī)車和電力設(shè)備運(yùn)行時(shí)會有部分直流電泄漏到軌道和底座結(jié)構(gòu)周圍，形成雜散電流，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造成較嚴(yán)重破壞。在西北鹽漬土地區(qū)，特別是格爾木重鹽漬土地區(qū)，雜散電流與腐蝕離子共同作用，對混凝土建筑物和構(gòu)筑物破壞更大，部分混凝土結(jié)構(gòu)使用年限僅為3～5 a?；诖?，本文選用3 種不同配比的鋼筋混凝土試件，試件長×寬×高為100 mm×100 mm×400 mm，鋼筋縱向貫穿于試件中部，置于重鹽漬土中，通過直流電源模擬電流輸出，研究電流對鋼筋混凝土耐久性劣化規(guī)律的影響。混凝土配合比及相關(guān)物理性能如表1所示，其強(qiáng)度為28 d 齡期測試所得，為了后期測試方便及防止養(yǎng)護(hù)時(shí)鋼筋提前銹蝕對結(jié)果造成的影響，裸露鋼筋處纏繞銅導(dǎo)線，并用環(huán)氧樹脂包裹。采自格爾木的重鹽漬土在甘肅省土木科學(xué)研究院進(jìn)行土質(zhì)分析，其腐蝕離子主要有和Mg2+等，且鹽漬土中各腐蝕離子含量分別為96，153，6591，6 609和1 566 mg/kg。

恒電流加速法是目前較為常用的通電加速法，能夠定量控制鋼筋腐蝕程度。為了更加符合自然環(huán)境下電流對鋼筋腐蝕劣化的規(guī)律，參考文獻(xiàn)[18]將電流密度設(shè)定為200 μA/cm2，對應(yīng)的恒電流為20 mA，通電加速腐蝕系統(tǒng)如圖1所示。待試件養(yǎng)護(hù)至28 d齡期時(shí)，用鹽漬土掩埋試件至表面處，2個(gè)試件之間保持100 mm距離，間隔處用鹽漬土夯實(shí)，除上表面以外，其他5 個(gè)面與鹽漬土充分接觸，石墨電極距離試件表面50 mm。試驗(yàn)中以鋼筋理論質(zhì)量損失率作為測試控制節(jié)點(diǎn)，其與時(shí)間的關(guān)系如式(1)所示，

式中：t為通電時(shí)間；Δm為理論鋼筋質(zhì)量損失；Z為反應(yīng)電極化學(xué)價(jià)，取+2；F為法拉第常數(shù)，取96 500 C/mol；M為鐵的相對分子質(zhì)量，取56；J為電流強(qiáng)度。

圖1 鹽漬土通電加速腐蝕系統(tǒng)Fig.1 Electrified accelerated corrosion system of saline soil

利用式(1)計(jì)算得到鋼筋理論質(zhì)量損失率分別為3%，6%，9%，12%及15%時(shí)的通電時(shí)間為220，440，660，880 及1 100 h，然后進(jìn)行電化學(xué)測試，測試系統(tǒng)選用經(jīng)典三電極體系，如圖2所示。電化學(xué)工作站采用德國Zahner 公司生產(chǎn)的ZENNIUM高精度工作站。同時(shí)試驗(yàn)中密切關(guān)注試件表面裂縫發(fā)育，采用混凝土裂縫觀測儀計(jì)量寬度。為了更加符合實(shí)際劣化環(huán)境，使腐蝕離子具有必要的傳輸媒介，每次測試后對鹽漬土噴灑按土質(zhì)分析報(bào)告中腐蝕離子種類及含量配置的鹽溶液，并重新攪拌均勻，通過濕度測試儀保持其濕度在50%水平。為避免電流損失，盛裝箱選用塑料制品。

表1 混凝土配合比及物理性能Table 1 Concrete mix proportion and physical properties

圖2 電化學(xué)測試體系Fig.2 Electrochemical test system

2 耐久性試驗(yàn)結(jié)果

2.1 極化曲線

將鋼筋混凝土試件置于重鹽漬土中進(jìn)行通電，不同通電時(shí)刻下鋼筋混凝土極化曲線如圖3所示。由圖3可見：未通電時(shí)，3 類強(qiáng)度等級鋼筋混凝土試件的陰陽兩極極化曲線較為不平衡，其中陽極極化曲線較陡，而陰極極化曲線較為平緩，表明鋼筋陽極的去極化過程存在較大阻力。這是混凝土水化過程中形成的強(qiáng)堿環(huán)境，在鋼筋表面生成致密的鈍化膜所致，鋼筋處于良好的保護(hù)狀態(tài)之中。通電開始后，混凝土中鋼筋作為正極，石墨碳棒作為負(fù)極，鹽漬土中的腐蝕性離子作為電流傳輸介質(zhì)，形成了一個(gè)完整的閉合電流回路。由于混凝土材料來源廣，在成型之初就不可避免地帶入一些腐蝕性離子，且水泥等膠凝材料里也有Cl-和存在，電流初始通過時(shí)，混凝土材料中的腐蝕性離子首先向鋼筋表面富集遷移，導(dǎo)致鋼筋表面腐蝕性離子濃度逐漸增大。當(dāng)累積達(dá)到臨界濃度時(shí)，活性大、半徑小的Cl-率先穿過鈍化膜，破壞鋼筋鈍化膜，并開始銹蝕，這一過程稱為失鈍階段。隨著通電時(shí)間的增加，鹽漬土中的腐蝕性離子也通過混凝土孔隙進(jìn)入試件內(nèi)部，進(jìn)而到達(dá)鋼筋表面，鋼筋表面離子濃度增加，鋼筋混凝土體系的導(dǎo)電性增強(qiáng)，腐蝕電流密度增大，鋼筋銹蝕加快。宏觀表現(xiàn)為陰陽兩極的極化曲線逐漸較對稱，向負(fù)電位方向發(fā)生較大移動，腐蝕發(fā)生的概率及速率均增加。

從極化曲線圖中還可以觀察到，通電開始后鋼筋混凝土的陰陽兩極平衡電位發(fā)生較大幅度負(fù)移，220 h 時(shí)C35 和C40 試件平衡電位已經(jīng)超過-400 mV的閾值，C45試件也接近此閾值。而根據(jù)文獻(xiàn)[19]，當(dāng)電位超過-400 mV時(shí)鋼筋銹蝕已經(jīng)完全發(fā)生，表明鹽漬土中，對鋼筋混凝土通電極大加速了試件的腐蝕劣化程度。隨著通電時(shí)間增加，腐蝕離子不斷向混凝土內(nèi)部和鋼筋表面富集，生成的銹蝕產(chǎn)物在鋼筋與混凝土間隙處累積。然而鋼筋-混凝土界面處的空間有限，而銹蝕產(chǎn)物不斷增多，開始對混凝土周圍孔壁產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，同時(shí)周圍混凝土對銹蝕產(chǎn)物產(chǎn)生反向約束力促使銹蝕產(chǎn)物密實(shí)度增加，在一定程度上會阻礙O2，H2O和鋼筋的直接接觸，銹蝕過程難度暫時(shí)有所增大。一旦鋼筋銹蝕量達(dá)到一定值，對混凝土周圍孔壁產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土極限拉應(yīng)力時(shí)，混凝土便產(chǎn)生沿鋼筋分布的縱向裂紋，進(jìn)而形成裂縫，此時(shí)銹蝕所需要的O2，H2O及腐蝕性離子更容易達(dá)到鋼筋表面，損傷劣化程度進(jìn)一步增加。

圖3 不同通電時(shí)間下極化曲線Fig.3 Polarization curve under different conduction time

2.2 交流阻抗圖譜

通過對通電加速環(huán)境下鋼筋混凝土體系阻抗譜進(jìn)行等效，發(fā)現(xiàn)阻抗譜能夠較好地描述鹽漬土中通電時(shí)鋼筋混凝土的腐蝕劣化規(guī)律。其中高頻區(qū)容抗弧代表混凝土保護(hù)層的電阻，低頻區(qū)的容抗弧反映鋼筋表面的保護(hù)狀態(tài)。

不同通電時(shí)刻下鋼筋混凝土交流阻抗如圖4所示。由圖4可見：未通電時(shí)，低頻阻抗弧半徑最大，斜率最高，這是混凝土水化在鋼筋表面生成鈍化膜對鋼筋保護(hù)的結(jié)果，此時(shí)，鋼筋拐點(diǎn)處的位置最靠右，表明混凝土保護(hù)層對鋼筋防護(hù)效果好。通電開始后，阻抗圖譜發(fā)生較大變化，低頻容抗弧半徑銳減，并向阻抗實(shí)部收縮，表明通電極大加速了鋼筋表面鈍化膜的溶解破壞，鈍化膜失去了對鋼筋的保護(hù)，外界腐蝕性離子及O2可以很容易到達(dá)鋼筋表面而發(fā)生腐蝕。通電時(shí)間越長，高頻容抗弧越向左移動，表明混凝土的電阻越小，這主要是因?yàn)橥姇r(shí)，鹽漬土中的腐蝕性離子通過滲透和擴(kuò)散向混凝土內(nèi)部和鋼筋表面遷移的同時(shí)，還會受到電場的加速作用，大量的腐蝕陰離子在電場力作用下不斷向混凝土內(nèi)部遷移，混凝土對鋼筋的保護(hù)作用減弱，尤其當(dāng)銹蝕量過多，產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土極限拉應(yīng)力導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫后，銹蝕發(fā)生所需要的O2更易進(jìn)入混凝土，混凝土失去了對鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋混凝土劣化加劇。

3 Wiener理論

Wiener過程也稱為布朗運(yùn)動過程，它是Brown對浸沒于液體或氣體中小粒子運(yùn)動的描述時(shí)發(fā)現(xiàn)的，是概率論中最為重要的隨機(jī)過程之一，其本質(zhì)上可以看作是由Brown 運(yùn)動驅(qū)動的擴(kuò)散過程。適用于描述因大量微小損傷而導(dǎo)致產(chǎn)品具有增加或減小趨勢的非單調(diào)退化過程。對于服役于鹽漬土中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土的腐蝕劣化并不是一蹴而成，它是各種大量腐蝕離子和電流等破壞因素逐漸劣化綜合作用的結(jié)果，并且離子濃度、各種離子之間的相互作用存在明顯的加速促進(jìn)作用，因此，可以用Wiener 過程理論對鋼筋混凝土在腐蝕環(huán)境下的耐久性能退化進(jìn)行建模。

Wiener 過程具有多種形態(tài)分布，常見的有漂移Wiener 過程、原點(diǎn)吸收Wiener 過程、原點(diǎn)反射Wiener 過程及幾何Brownian 過程等，考慮到鋼筋混凝土耐久性指標(biāo)存在一種逐漸遠(yuǎn)離初始點(diǎn)的退化趨勢，選用帶有漂移特性的Wiener 進(jìn)行建模。假設(shè){B(t)；t>0}是標(biāo)準(zhǔn)Wiener 過程，漂移參數(shù)為α，擴(kuò)散參數(shù)為β，則漂移Wiener 過程{B(t)；t>0}具有如下性質(zhì)：

1)W(0)=0；

2){W(t)；t>0}具有平穩(wěn)獨(dú)立增量，且增量W(t+Δt)-W(t)～N(αΔt，β2Δt)；

3)對任意W(t)，服從均值為αt，方差為β2t的正態(tài)分布。

圖4 不同通電時(shí)間下交流阻抗圖譜Fig.4 Alternating current impedance diagram under different time

因此，帶漂移的Wiener過程可以表示成

由于t～t+Δt時(shí)刻之間的增量ΔW服從正態(tài)分布，因此，增量ΔW可以是大于、等于或者小于0的任何情形，即Wiener 過程不是嚴(yán)格正則的退化過程，因而可以很好地描述鋼筋混凝土在重鹽漬土通電加速環(huán)境中的腐蝕劣化過程。

3.1 Wiener過程建立

從性能退化過程的角度來看，采用帶漂移的Wiener 過程建模，認(rèn)為同一批鋼筋混凝土試件的退化過程相同，即耐久性能退化時(shí)漂移系數(shù)α和擴(kuò)散系數(shù)β相同。由于測試過程不可避免地存在人為誤差和儀器設(shè)備誤差，因此，假設(shè)X(t)為鋼筋混凝土在時(shí)刻t的耐久性真實(shí)退化量，而Y(t)為耐久性能測量值，則有

式中：δ為測量誤差，由于在參數(shù)估計(jì)時(shí)采用歸一化處理，減少了儀器誤差和人為誤差，因此，為進(jìn)一步簡化運(yùn)算，可認(rèn)為δ為0，則有

由于混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性退化趨勢為隨機(jī)過程，用帶偏移的布朗運(yùn)動進(jìn)行描述，則有

式中：B(t)為標(biāo)準(zhǔn)布朗運(yùn)動，E[B(t)]=0，E[B(t1)B(t2)]=min(t1，t2)。

假設(shè)鋼筋混凝土試件的失效閾值為Df(Df>0)，T為隨機(jī)過程首次達(dá)到或超過耐久性退化量的時(shí)間，則有

記時(shí)刻t時(shí)X(t)的概率密度函數(shù)為f(x，t)，則鋼筋混凝土試件在t時(shí)間內(nèi)不失效的概率為

可以看出，只要求出f(x，t)就可以得到壽命T的分布。文獻(xiàn)[20]通過利用Fokker-Planck 方程(Kolmogrov前向方程)便可得到密度函數(shù)的形式為

將式(8)代入式(7)得到

進(jìn)一步可得T的分布函數(shù)和密度函數(shù)分別為

3.2 閾值建立

獲得鋼筋混凝土退化模型后，為評鋼筋混凝土可靠度，首先需要確定加速環(huán)境下鋼筋混凝土的失效準(zhǔn)則即失效閾值。失效閾值是判斷產(chǎn)品是否處于“正?！睜顟B(tài)的邊界，其關(guān)系到鋼筋混凝土試件在腐蝕環(huán)境下的服役時(shí)間。

在鹽漬土通電環(huán)境下，鋼筋發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕劣化，銹蝕產(chǎn)物對周圍孔壁產(chǎn)生的膨脹壓力導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生沿鋼筋分布的縱向裂縫，如圖5所示。從圖5可見：通電440 h 即產(chǎn)生裂縫，隨著通電時(shí)間增加，裂縫寬度不斷增大，強(qiáng)度等級越高，相同通電時(shí)長下混凝土裂縫寬度越小。根據(jù)文獻(xiàn)[21]以及重鹽漬土通電對混凝土耐久性的作用等級，以混凝土裂縫寬度為0.2 mm 時(shí)的腐蝕電流密度作為可靠度模型的失效閾值。

首先，根據(jù)寬度發(fā)育與時(shí)間的關(guān)系得到裂縫寬度為0.2 mm 時(shí)的腐蝕通電時(shí)間；然后，利用腐蝕電流密度與時(shí)間的關(guān)系得到裂縫寬度為0.2 mm時(shí)的腐蝕電流密度。為了更加合理地得到通電加速環(huán)境下各耐久性退化量的退化軌跡，避免單一退化軌跡對閾值造成的影響，采用3類函數(shù)形式進(jìn)行擬合，并以平均值作為最終度量。不同鋼筋混凝土試件裂縫與腐蝕電流密度擬合曲線如圖6和圖7所示。從圖6和圖7可見：各函數(shù)都能很好反映混凝土裂縫開展規(guī)律和鋼筋腐蝕劣化情況，擬合得到的相關(guān)參數(shù)如表2和表3所示。從表2和表3可見：各函數(shù)相關(guān)系數(shù)均很高，且在加速環(huán)境下，不同試件達(dá)到裂縫閾值的時(shí)間不同，強(qiáng)度等級越高，達(dá)到規(guī)定閾值的持續(xù)時(shí)間越長，此時(shí)所對應(yīng)的腐蝕電流密度也越小，最終得到C35，C40 和C45這3類鋼筋混凝土試件的耐久性失效閾值分別為2.353，1.817和1.187 μA/cm2。

圖5 不同通電時(shí)長下鋼筋混凝土裂縫發(fā)育特征Fig.5 Crack development of reinforced concrete under different power on time

圖6 混凝土裂縫寬度發(fā)展擬合圖Fig.6 Fitting diagram of concrete crack width development

圖7 腐蝕電流密度擬合圖Fig.7 Fitting diagram of corrosion current density

表2 裂縫擬合相關(guān)系數(shù)匯總表Table 2 Summary of fracture fitting correlation coefficient

表3 腐蝕電流密度擬合Table 3 Corrosion current density fitting

3.3 Wiener參數(shù)估計(jì)

設(shè)共有n(n=3)個(gè)鋼筋混凝土試件進(jìn)行鹽漬土環(huán)境下通電加速試驗(yàn)，試件i初始時(shí)刻ti0耐久性退化量Xio取0，在ti1，…，timi時(shí)刻試件耐久性退化量分別為Xi1，…，Ximi，如圖8所示。記ΔXij=Xij-Xi,j-1，為鋼筋混凝土試件i在相鄰時(shí)刻的耐久性退化量，Δtij=tij-ti,j-1，為各試件的測量間隔，其中，j為檢測鋼筋混凝土耐久性的次數(shù)，且j=1，2，…，mi。

由Wiener過程性質(zhì)可知

圖8 鋼筋混凝土耐久性經(jīng)時(shí)變化軌跡Fig.8 Time dependent change track of reinforced concrete durability

因此，得到該退化模型參數(shù)的似然函數(shù)為

由式(13)可直接求得漂移參數(shù)α和擴(kuò)散參數(shù)β2的極大似然估計(jì)如下

利用式(14)和(15)得到各鋼筋混凝土試件的擴(kuò)散系數(shù)和漂移系數(shù)，以均值作為最終參數(shù)估計(jì)值。本次試驗(yàn)中各強(qiáng)度等級鋼筋混凝土試件參數(shù)估計(jì)值如表4所示。

表4 鋼筋混凝土Wiener參數(shù)估計(jì)值Table 4 Estimated values of reinforced concrete Wiener parameters

4 基于Wiener鋼筋混凝土可靠性

將極大似然法計(jì)算得到的估計(jì)參數(shù)和失效閾值同時(shí)代入可靠度函數(shù)，得到鋼筋混凝土試件的可靠度曲線如圖9所示。由圖9可見：鋼筋混凝土試件在鹽漬土通電加速時(shí)可靠度曲線呈現(xiàn)出三階段變化特點(diǎn)，即初期可靠度未出現(xiàn)下降，保持在1.0，表明鋼筋混凝土抗侵蝕性能良好；中期可靠度加速下降，表明侵蝕作用明顯，量變積累已引起質(zhì)變，鋼筋混凝土性能劣化；后期可靠度降為0，鋼筋混凝土失效破壞。

圖9 鋼筋混凝土可靠度曲線Fig.9 Reliability curve of reinforced concrete

3類試件的可靠度曲線相似，但前期和中期的持續(xù)時(shí)間差異明顯。對于C45鋼筋混凝土試件，第1階段持續(xù)時(shí)間最長，在430 h時(shí)才出現(xiàn)下降，C40和C35 試件持續(xù)時(shí)間明顯縮短，分別在240 h 和160 h 出現(xiàn)下降，表明強(qiáng)度等級越高的混凝土具有更好的抗侵蝕劣化性能。這主要是因?yàn)榛炷翉?qiáng)度等級越高，其水化后越密實(shí)，混凝土內(nèi)部閉口毛細(xì)微孔較多，而表面開口孔隙較少，鹽漬土中腐蝕性離子通過混凝土到達(dá)鋼筋表面時(shí)需要更長、更曲折的路徑。當(dāng)通電破壞鋼筋表面的鈍化膜后，鹽漬土中的腐蝕性離子通過滲透、擴(kuò)散及電場作用到達(dá)鋼筋表面，在O2和H2O 共同存在時(shí)便發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鋼筋銹蝕。通電時(shí)間越長，鋼筋表面腐蝕離子富集量越大，整個(gè)電流回路的導(dǎo)電性越強(qiáng)，銹蝕量越大，對混凝土產(chǎn)生的膨脹壓力也越大，鋼筋混凝土試件的破壞越大。

從圖9還觀察到：C45 在第2 階段的可靠度曲線一直在其他2類試件的上方，表明C45混凝土抗腐蝕離子與電流耦合侵蝕能力最好。且550 h 之前，C40 試件可靠度一直比C35 試件的高，而在550 h 后，C40 試件可靠度比C35 試件的低，究其原因主要是：腐蝕中后期，相比較于C40 試件，C35試件鋼筋表面生成更多的腐蝕產(chǎn)物，附著在鋼筋基體表面，阻礙了鋼筋與O2和H2O的直接接觸，導(dǎo)致鋼筋銹蝕發(fā)生的概率及速率有所降低，以腐蝕電流密度退化指標(biāo)得到的可靠度略高于C40試件的可靠度。

5 結(jié)論

1)通電加速環(huán)境下，鹽漬土極化曲線由初始時(shí)刻陽極極化曲線陡峭，陰極極化曲線較為平緩的非對稱狀逐漸向陰陽兩極極化曲線均較平緩的對稱狀變化，并向腐蝕電流密度增大和負(fù)電位方向發(fā)生較大移動。

2)交流阻抗圖譜呈雙容抗弧，在鹽漬土通電加速環(huán)境中，低頻容抗弧半徑銳減，并向阻抗實(shí)部收縮，通電時(shí)間越長，高頻容抗弧越向左移動，混凝土的電阻越小，對鋼筋保護(hù)作用越弱。

3)鹽漬土中腐蝕性陰離子通過擴(kuò)散、滲透及電場吸附進(jìn)入混凝土內(nèi)部，并向鋼筋表面遷移，銹蝕產(chǎn)物對周圍混凝土產(chǎn)生較大膨脹應(yīng)力，產(chǎn)生沿鋼筋縱向分布的裂縫。

4)當(dāng)裂縫寬度為0.20 mm 時(shí)，C35，C40 和C45試件在鹽漬土通電加速環(huán)境下的腐蝕電流密度失效閾值分別為2.353，1.817和1.187 μA/cm2。

5)通電加速時(shí)，鹽漬土可靠度曲線呈三階段變化，即初期可靠度保持1.0，中期加速下降，后期降至為0，C45 鋼筋混凝土試件抗侵蝕能力最好，第1 階段持續(xù)時(shí)間最長，C40 次之，C35 試件最短，強(qiáng)度等級越高，相同通電時(shí)長下鋼筋混凝土可靠性越大。