海水淡化對鋼筋珊瑚混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命的影響

吳彰鈺，余紅發(fā)，麻海燕，達(dá) 波

(南京航空航天大學(xué) 土木工程系，江蘇 南京 210016)

1 前 言

我國陸地自然資源短缺，海洋資源的開發(fā)逐步成為重大戰(zhàn)略問題。自黨的“十八大”報(bào)告提出實(shí)施“海洋強(qiáng)國”戰(zhàn)略，我國對南沙、西沙諸島進(jìn)行了大規(guī)模的開發(fā)建設(shè)，對島礁工程建設(shè)提出了更高的要求。南海島礁遠(yuǎn)離大陸，因島上砂石及淡水資源匱乏，一種采用破碎珊瑚和珊瑚砂作為粗、細(xì)骨料的新型輕骨料混凝土-珊瑚混凝土(coral aggregate concrete，CAC)自上世紀(jì)80年代開始被逐步應(yīng)用于南海島礁工程建設(shè)中[1-2]。美國是世界上最早研究和利用CAC的國家，1964年美國學(xué)者Narver[3]對比研究了相同配合比的CAC和普通混凝土強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)90天后CAC強(qiáng)度要低于普通混凝土。此后各國學(xué)者[4-8]對CAC的配合比、基本力學(xué)、彎曲疲勞特性等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。我國對CAC的研究開始較晚，1988年南海艦隊(duì)王以貴[6]開展了CAC在港工中的可行性研究；2011年趙艷林等[8]對珊瑚河砂海水混凝土的基本力學(xué)性能和彎曲疲勞特性進(jìn)行了研究；余紅發(fā)等[9-13]制備出了強(qiáng)度等級在C30～C70范圍內(nèi)的高強(qiáng)全珊瑚混凝土(CASC)，并通過試驗(yàn)系統(tǒng)研究了其基本力學(xué)性能和耐久性規(guī)律。

從余紅發(fā)等[14]對南海島礁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性調(diào)研結(jié)果可知：我國南海島礁的CAC結(jié)構(gòu)服役壽命一般不超過20年，遠(yuǎn)低于規(guī)范所規(guī)定的50年設(shè)計(jì)使用年限，其中海水和珊瑚中氯離子的雙重侵蝕作用是引起CAC結(jié)構(gòu)中的鋼筋發(fā)生銹蝕的主要原因[15]。因此，為了降低CAC結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)，可以考慮采用淡化海水來拌合、養(yǎng)護(hù)CAC(降低CAC初始氯離子含量)，以解決CAC工程結(jié)構(gòu)的服役壽命過短、維修難度大、修復(fù)成本高的問題。

當(dāng)今全球淡水資源短缺，海水淡化已被世界各國公認(rèn)為最經(jīng)濟(jì)可行的淡水取用方式。根據(jù)淡化過程中物質(zhì)種類變化，海水淡化方法可分為物理和化學(xué)兩種方法。其中，常見的物理方法主要包括多效蒸餾法(MED)、反滲透法(RO)、電滲析法(ED)和冷凍法等，常見的化學(xué)方法主要有水合物法和離子交換法兩種[16]。在上述海水淡化方法中，水合物法所得到的淡水水質(zhì)較差，離子交換法制水成本較高，因此化學(xué)方法應(yīng)用受限[17]，而目前世界上采用較多的海水淡化技術(shù)為低溫多效蒸餾(LT-MED)和反滲透(RO)[18-19]。但采用淡化技術(shù)所得到的海水的用途主要集中在工業(yè)廢水處理和居民用水等范疇，關(guān)于使用淡化海水來拌合及養(yǎng)護(hù)CAC的可行性研究還相對較少。

針對島礁CAC結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕概率高、耐久性差的問題，研究海水淡化對鋼筋CAC結(jié)構(gòu)服役壽命的影響規(guī)律具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。因此，本研究基于文獻(xiàn)[20]中提出的修正氯離子擴(kuò)散理論模型，對模擬海洋環(huán)境下的鋼筋珊瑚淡水混凝土(CAFC)和鋼筋全珊瑚海水混凝土(CASC)結(jié)構(gòu)的服役壽命進(jìn)行了分析比較，為熱帶海洋環(huán)境下的CAC工程結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)提供參考。

2 混凝土結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測模型

海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)及壽命分析的理論基礎(chǔ)是在Fick第二定律的混凝土氯離子擴(kuò)散理論的基礎(chǔ)上，并在不同的邊界條件下，考慮溫度、時(shí)間、水灰比、暴露環(huán)境等不同因素的影響，從而建立起適合于某些特定地區(qū)的擴(kuò)散模型?；贔ick第二擴(kuò)散定律的擴(kuò)散方程[21]為：

(1)

式中，t是擴(kuò)散時(shí)間；x是混凝土的擴(kuò)散深度；D是氯離子擴(kuò)散系數(shù)；C是混凝土中氯離子濃度。由此可以得到混凝土的簡單氯離子擴(kuò)散理論模型[22]：

(2)

式中，C0是混凝土的初始氯離子含量；Cs是混凝土表面氯離子含量；erf是誤差函數(shù)。

當(dāng)今國內(nèi)外工程結(jié)構(gòu)的壽命設(shè)計(jì)模型均是以Fick第二擴(kuò)散定律模型為基準(zhǔn)的相關(guān)改進(jìn)模型，較為知名的就是DuraCrete模型[23]和Life-365模型[24]，結(jié)合這兩種模型的特點(diǎn)，余紅發(fā)[20]通過調(diào)研與分析，推導(dǎo)出的混凝土Cs時(shí)變規(guī)律，見式(3)；在Cs時(shí)變邊界條件下經(jīng)過嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到修正氯離子擴(kuò)散理論新模型[25]，見式(4)：

Cs=kt1-m+C0

(3)

式中：k為表面自由氯離子含量Cs的時(shí)間依賴性參數(shù)；C0為混凝土內(nèi)初始自由氯離子含量；m是混凝土自由氯離子擴(kuò)散系數(shù)的時(shí)間依賴性指數(shù)。

(4)

式中，t為擴(kuò)散時(shí)間；x為混凝土的擴(kuò)散深度；Cf為混凝土的自由氯離子含量；R為混凝土對氯離子的結(jié)合能力；K為混凝土氯離子擴(kuò)散的劣化效應(yīng)系數(shù)；D0為混凝土在海水環(huán)境中自然擴(kuò)散t0時(shí)間的自由氯離子擴(kuò)散系數(shù)，一般t0=28 d；m是混凝土自由氯離子擴(kuò)散系數(shù)的時(shí)間依賴性指數(shù)。

圖1是混凝土表面自由氯離子含量Cs和表觀氯離子擴(kuò)散系數(shù)Da的雙重時(shí)變圖?；贑s的時(shí)變方程、Da的時(shí)變和溫變方程，并結(jié)合Cs和Da的時(shí)變終止條件，余紅發(fā)[20]經(jīng)過嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，建立了混凝土修正氯離子擴(kuò)散新方程：

(1)當(dāng)t

初始條件t=0,x>0：

Cf=C0

(5)

邊界條件x=0, 0

(6)

(2)當(dāng)tc≤t

初始條件t=tc, x>0：

Cf=Cf(tc)

(7)

邊界條件x=0,tc

(8)

(3)當(dāng)t≥td時(shí)：

初始條件t=td, x>0：

Cf=Cf(td)

(9)

邊界條件x=0,t≥td：

(10)

式中：Cf為混凝土的自由氯離子含量(%)；Df(t)為暴露時(shí)間t時(shí)刻的自由氯離子擴(kuò)散系數(shù)(cm2/a)；tc為Cs的時(shí)間終止點(diǎn)(a)；td為Df的時(shí)變終止點(diǎn)。

圖1 氯離子擴(kuò)散系數(shù)和表面氯離子含量雙重時(shí)變圖Fig. 1 Chloride diffusion coefficient and surface chloride content at different time

具體的分段式氯離子擴(kuò)散理論修正模型公式詳見 “ChaDuraLife V1.0壽命分析軟件”[26]。借助Life-365模型的Cs邊界條件與Df時(shí)變終止條件，在ChaDuraLife V1.0壽命分析軟件中，tc一般為7.5、15或25 a，td一般取25～30 a[27]。在ChaDuraLife V1.0壽命分析軟件中，Cs和Df時(shí)變參數(shù)(k和m)的取值考慮了國內(nèi)外大量海洋工程混凝土結(jié)構(gòu)的長期跟蹤測試數(shù)據(jù)和國內(nèi)外幾十個(gè)海洋暴露站的長期數(shù)據(jù)[28]，混凝土材料涵蓋了普通混凝土、高性能混凝土、高性能礦物摻合料混凝土等種類，具有較廣泛的代表性，因此本研究選擇ChaDuraLife V1.0壽命分析軟件作為CAC結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測的理論基礎(chǔ)。

3 模型計(jì)算參數(shù)

3.1 反滲透淡化后的海水成分

反滲透(RO)海水淡化技術(shù)是在外加壓力作用下利用反滲透膜對物質(zhì)選擇性投過的特性，對海水中的溶解物質(zhì)進(jìn)行分離，以達(dá)到獲取淡水的目的[29]。經(jīng)過課題組實(shí)測發(fā)現(xiàn)，南海海水中的氯離子含量約為19000 mg/L，使用普通反滲透法(ORO)進(jìn)行一次淡化處理后氯離子含量降低至800 mg/L；而采用深層反滲透法(DRO)淡化處理后的典型海水基本成分見表1，其中氯離子含量為5～150 mg/L(折算后C0約為混凝土質(zhì)量的0.01%)。

表1 采用DRO技術(shù)淡化后的海水主要成分及其含量/(mg·L-1)[29]Table 1 Main seawater components and its contents desalinated by DRO technology/(mg·L-1)[29]

3.2 珊瑚混凝土基本參數(shù)

3.2.1珊瑚混凝土配合比和基本力學(xué)性能 選取文獻(xiàn)[15]中強(qiáng)度等級為C50的CAC，其配合比和28d抗壓強(qiáng)度如表2所示。水泥采用的是P·Ⅱ52.5型普通硅酸鹽水泥。當(dāng)拌合及養(yǎng)護(hù)用水為模擬海水和淡化海水時(shí)，對應(yīng)的珊瑚混凝土分別為CASC和CAFC。其中，淡化海水是采用RO法淡化處理后的海水，模擬海水按照美國ASTM D1141(1998)—2003中規(guī)定配制，單位體積材料含量比為NaCl∶MgCl2·6H2O∶Na2SO4∶CaCl2∶KCl=24.5∶11.1∶4.1∶1.2∶0.7。

3.2.2珊瑚混凝土耐久性參數(shù) 參照J(rèn)TJ 270—1998《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》測得CAC試件的耐久性計(jì)算參數(shù)如表3所示[15]。根據(jù)文獻(xiàn)[30]可知，不同種類鋼筋所對應(yīng)的臨界氯離子含量值是不同的，其中，普通鋼筋的臨界氯離子含量值為0.04%～0.37%(統(tǒng)一換算為混凝土質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，304奧氏不銹鋼鋼筋0.7%～1.0%。

表2 珊瑚混凝土的配合比及其立方體抗壓強(qiáng)度[15]Table 2 Mixture proportions and cube compressive strength of coral aggregate concrete[15]

表3 珊瑚混凝土的耐久性計(jì)算參數(shù)[15]Table 3 Durability calculation parameters of coral aggregate concrete[15]

4 海水淡化對珊瑚混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命影響規(guī)律

4.1 普通鋼筋珊瑚混凝土服役壽命

通過對不同保護(hù)層厚度的普通鋼筋CAC結(jié)構(gòu)壽命進(jìn)行試算可知，當(dāng)保護(hù)層厚度小于9 cm時(shí)，強(qiáng)度等級為C50的普通鋼筋CAC結(jié)構(gòu)服役壽命趨于0[32]，這與文獻(xiàn)[14]中的實(shí)地調(diào)研結(jié)果一致。因此，出于安全考慮，在后文中統(tǒng)一取保護(hù)層厚度為10 cm進(jìn)行討論。圖2為保護(hù)層厚度為10 cm的普通鋼筋CAC結(jié)構(gòu)(Ccr在0.04%～0.37%范圍)的鋼筋銹蝕概率和可靠度指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，10%銹蝕概率條件下保護(hù)層厚度為10 cm的普通鋼筋CAC結(jié)構(gòu)服役壽命統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。

圖2 保護(hù)層厚度為10cm的普通鋼筋CAC結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕概率和可靠度指標(biāo)Fig. 2 Corrosion probability and reliability of CAC structure with 10cm cover thickness and ordinary steel bar (a)corrosion probability; (b)reliability注：圖中實(shí)線和虛線分別表示臨界氯離子含量為0.04%(普通鋼筋下限)和0.37%(普通鋼筋上限)時(shí)CAC的銹蝕概率和可靠度指標(biāo)計(jì)算結(jié)果。

表4 保護(hù)層厚度為10 cm的普通鋼筋CAC結(jié)構(gòu)服役壽命計(jì)算結(jié)果Table 4 Service life of CAC structure with 10 cm cover thickness and ordinary steel bar

從圖2可見，隨著結(jié)構(gòu)服役時(shí)間的增長，鋼筋銹蝕概率呈增大趨勢，可靠度指標(biāo)呈下降趨勢。且對于分別采用淡化海水和模擬海水拌合、養(yǎng)護(hù)的CAC結(jié)構(gòu)服役壽命，相同服役時(shí)間的情況下前者的鋼筋銹蝕概率較后者下降，前者的可靠度指標(biāo)較后者上升。當(dāng)Ccr為0.04%時(shí)，保護(hù)層厚度為10 cm、強(qiáng)度等級為C50的CASC和CAFC(ORO)結(jié)構(gòu)中鋼筋的起始銹蝕概率值達(dá)到70%～80%，可靠度指標(biāo)β也小于0，說明在CASC和CAFC(ORO)結(jié)構(gòu)中的鋼筋在結(jié)構(gòu)剛開始服役時(shí)就已經(jīng)開始銹蝕。主要原因是珊瑚和海水中氯離子含量較高，超過了普通鋼筋的氯離子閥值，導(dǎo)致鋼筋表面發(fā)生脫鈍破壞。

同時(shí)結(jié)合表4可知，當(dāng)Ccr為0.04%時(shí)，10%銹蝕概率下保護(hù)層厚度為10 cm、強(qiáng)度等級為C50的CASC和CAFC(ORO)結(jié)構(gòu)的服役壽命均為0，而同等條件下的CAFC(DRO)結(jié)構(gòu)服役壽命為24.2 a；當(dāng)Ccr為0.37%時(shí)，10%銹蝕概率下保護(hù)層厚度為10 cm、強(qiáng)度等級為C50的CASC、CAFC(ORO)和CAFC(DRO)結(jié)構(gòu)的服役壽命分別為40 a、44.5 a和46 a。說明對于普通鋼筋CAC結(jié)構(gòu)，采用淡化海水代替模擬海水作為拌合、養(yǎng)護(hù)用水，可以達(dá)到延長其服役壽命的目的，且海水淡化程度越高，壽命增加越顯著。主要原因是淡化海水中的氯離子含量僅為模擬海水中氯離子含量的6%～31%，可以顯著降低CAC的初始氯離子含量和鋼筋銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而延長結(jié)構(gòu)服役壽命。

4.2 304奧氏不銹鋼珊瑚混凝土服役壽命

由表4可知，若在CAC中采用普通鋼筋，10%銹蝕概率下保護(hù)層厚度為10 cm的CAFC (DRO)結(jié)構(gòu)服役壽命也只有46 a，即無論是否采用淡化海水來拌合、養(yǎng)護(hù)混凝土，同等條件下的CAC結(jié)構(gòu)不能滿足結(jié)構(gòu)50 a的壽命要求。因此需要計(jì)算在CAC中采用不銹鋼筋替代普通鋼筋時(shí)，CAC結(jié)構(gòu)服役壽命能否達(dá)到50 a。圖3為保護(hù)層厚度為10cm的304奧氏不銹鋼筋CAC結(jié)構(gòu)(Ccr在0.7%～1.0%范圍)的鋼筋銹蝕概率和可靠度指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，10%銹蝕概率條件下保護(hù)層厚度為10 cm的304奧氏不銹鋼筋CAC結(jié)構(gòu)的服役壽命統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。

圖3 保護(hù)層厚度為10 cm的304奧氏不銹鋼筋CAC結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕概率和可靠度指標(biāo)Fig. 3 Corrosion probability and reliability of CAC structure with 10 cm cover thickness and 304 austenitic stainless steel bar (a) corrosion probability; (b) reliability注：表中實(shí)線和虛線分別表示臨界氯離子含量為0.7%(304奧氏不銹鋼筋下限)和1.0%(304奧氏不銹鋼筋上限)時(shí)CAC的銹蝕概率和可靠度指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

表5 保護(hù)層厚度為10 cm的304奧氏不銹鋼筋CAC結(jié)構(gòu)服役壽命計(jì)算結(jié)果Table 5 Service life of CAC structure with 10 cm cover thickness and 304 austenitic stainless steel bar

從圖3可見，隨著服役時(shí)間的增長，保護(hù)層厚度為10 cm的304奧氏不銹鋼筋CAC結(jié)構(gòu)的鋼筋銹蝕概率呈增大趨勢，可靠度指標(biāo)呈減小趨勢。同時(shí)由表5可知，當(dāng)使用304奧氏不銹鋼時(shí)，強(qiáng)度等級為C50、保護(hù)層厚度為10 cm的CAFC (DRO)和CAFC (ORO)結(jié)構(gòu)服役壽命為54～60 a，較同等條件下的CASC延長了3.5%～5.2%。說明當(dāng)選用304奧氏不銹鋼時(shí)，保護(hù)層厚度為10 cm、混凝土強(qiáng)度等級為C50的CASC和CAFC (R)結(jié)構(gòu)均可以滿足50 a服役壽命要求，且CAFC (DRO)和CAFC (ORO)結(jié)構(gòu)服役壽命較CASC結(jié)構(gòu)略有延長，但效果并不顯著。

4.3 不同臨界氯離子含量下珊瑚混凝土服役壽命分析對比

根據(jù)表4和表5繪制保護(hù)層厚度為10 cm、Ccr在0.04%～1.0% 范圍內(nèi)的CAC結(jié)構(gòu)服役壽命曲線圖，見圖4。由圖4和表4、5可知，10%鋼筋銹蝕概率下，對于保護(hù)層厚度為10 cm、強(qiáng)度等級為C50的CAFC (DRO)結(jié)構(gòu)：當(dāng)選用普通易銹蝕鋼筋(Ccr為0.04%)時(shí)，其服役壽命為24.2 a，而同等條件下的CASC和CAFC (ORO)的服役壽命為0；當(dāng)選用304奧氏不銹鋼(Ccr為0.37%～1%)時(shí)，CAFC (DRO)與CAFC (ORO)結(jié)構(gòu)服役壽命較CASC結(jié)構(gòu)延長3.5%～5.3%，效果并不顯著，且二者間服役壽命差距很小。說明采用淡化海水拌和CAC的方法來提升海洋環(huán)境中CAC耐久性、延長CAC結(jié)構(gòu)服役壽命的策略僅在較低Ccr范圍時(shí)效果比較顯著。由于珊瑚多孔性導(dǎo)致CAC界面過渡區(qū)水泥水化作用不充分，增加了混凝土中的孔隙率，使得CAC的D0較一般混凝土要高很多。因此初步判斷：D0是引起海水淡化(即改變C0大小)在較高Ccr范圍內(nèi)(采用304奧氏不銹鋼)對CAC結(jié)構(gòu)服役壽命提升不明顯的主要原因之一。

圖4 保護(hù)層厚度為10 cm的C50 CAC 結(jié)構(gòu)服役壽命Fig. 4 Service life of C50 CAC structure with different cover thicknesses注：1)CASC-10表示保護(hù)層厚度為10 cm、拌和用水為海水的CAC；2)CAFC (ORO)-10表示保護(hù)層厚度為10 cm、拌和用水為ORO技術(shù)淡化后海水的CAC；3)CAFC (DRO)-10表示保護(hù)層厚度為10 cm、拌和用水為DRO技術(shù)淡化后海水的CAC

運(yùn)用ChaDuraLife V1.0壽命分析軟件，計(jì)算5%鋼筋銹蝕概率下，不同Ccr(0.04%～1%)和不同D0下保護(hù)層厚度為10 cm的C50 CAC結(jié)構(gòu)的服役壽命，然后根據(jù)結(jié)果繪制三種CAC結(jié)構(gòu)服役壽命曲線圖，見圖5。

圖5 不同氯離子擴(kuò)散系數(shù)下保護(hù)層厚度為10 cm的三種C50 CAC 結(jié)構(gòu)服役壽命Fig. 5 Service life of three kinds of C50 CAC structure with a cover thickness 10 cm and different chlorine diffusion coefficient注：1)“CASC-1”和“CASC-5”分別表示D0為1×10-12 m2·s-1和5×10-12 m2·s-1，拌和用水為海水的CAC；2)“CAFC(ORO)-1”和“CAFC(ORO)-5”分別表示D0為1×10-12 m2·s-1和5×10-12 m2·s-1，拌和用水為ORO技術(shù)淡化后海水的CAC；3)“CAFC(DRO)-1”和“CAFC(DRO)-5”分別表示D0為1×10-12 m2·s-1和5×10-12 m2·s-1，拌和用水為DRO技術(shù)淡化后海水的CAC

從圖5可知：當(dāng)D0分別為1×10-12和5×10-12m2·s-1時(shí)，隨著D0的減小，CAC結(jié)構(gòu)的服役壽命也在不斷增大。在5%的鋼筋銹蝕概率下，對于保護(hù)層厚度為10 cm、強(qiáng)度等級為C50的CAC結(jié)構(gòu)：當(dāng)選用優(yōu)質(zhì)普通鋼筋(Ccr為0.37%)時(shí)，D0為5×10-12m2·s-1的CASC(C0約為0.15%)、CAFC (ORO)(C0約為0.048%)和CAFC (DRO)(C0約為0.01%)結(jié)構(gòu)服役壽命分別為38 a、43 a和44 a，僅為D0為1×10-12m2·s-1的CASC、CAFC (ORO)和CAFC (DRO)結(jié)構(gòu)服役壽命的9.7%、10.4%和10.6%；當(dāng)選用優(yōu)質(zhì)304奧氏不銹鋼筋(Ccr為1%)時(shí)，D0為1×10-12m2·s-1的CASC、CAFC (ORO)和CAFC (DRO)結(jié)構(gòu)服役壽命分別為55 a、57a和58 a，僅為D0為5×10-12m2·s-1的CASC、CAFC (ORO)和CAFC (DRO)結(jié)構(gòu)服役壽命的12.3%、12.4%和12.3%。說明當(dāng)D0由5×10-12m2·s-1減小到 1×10-12m2·s-1(減小5倍)時(shí)，CAC結(jié)構(gòu)服役壽命增大效果十分顯著，而當(dāng)C0由0.048%減小到0.01%(約減小5倍)時(shí)，CAC結(jié)構(gòu)的服役壽命增大效果可忽略不計(jì)，即說明D0對CAC結(jié)構(gòu)的服役壽命的影響程度遠(yuǎn)大于C0對其影響程度，而且在Ccr較高范圍內(nèi)，D0仍能有效提升CAC結(jié)構(gòu)服役壽命，且效果十分顯著。因此可以說明D0是引起海水淡化(即改變C0大小)較高Ccr范圍內(nèi)對CAC結(jié)構(gòu)服役壽命提升不明顯的主要原因之一。這是因?yàn)楦邷亍⒏邼?、高熱的熱帶海洋環(huán)境使得CAC處于不斷干濕循環(huán)作用中，混凝土保護(hù)層發(fā)生破壞，為氯離子擴(kuò)散進(jìn)入混凝土提供了通道，使CAC的D0較高、混凝土耐久性降低。

綜上所述，由于CAC中D0值較高，海水淡化只是對選用普通易銹蝕鋼筋(Ccr為0.04%)的CAC結(jié)構(gòu)壽命有顯著影響，而對于選用304奧氏不銹鋼鋼筋的CAC的壽命幾乎沒有影響，即對于設(shè)計(jì)壽命50 a的CAC結(jié)構(gòu)，無論海水是否淡化，都必須采用304奧氏不銹鋼鋼筋，或采用304奧氏不銹鋼鋼筋的CAC結(jié)構(gòu)，沒有必要采用海水淡化技術(shù)。

5 結(jié) 論

1．海水淡化對選用普通易銹蝕鋼筋的CAC結(jié)構(gòu)壽命有顯著的影響。其中，保護(hù)層厚度為10 cm、強(qiáng)度等級為C50、選用普通易銹蝕鋼筋的CAC結(jié)構(gòu)(拌和用水為SWORD技術(shù)淡化后的海水)服役壽命可以達(dá)到25 a。

2．海水淡化對于選用304奧氏不銹鋼鋼筋的CAC結(jié)構(gòu)的服役壽命影響很小。其中，保護(hù)層厚度為10 cm、強(qiáng)度等級為C50、選用304奧氏不銹鋼鋼筋的CAC結(jié)構(gòu)，無論海水是否淡化，其服役壽命均可以滿足50 a使用年限要求。

3．海水淡化對Ccr較大的CAC結(jié)構(gòu)的服役壽命提升不明顯的主要原因是CAC的D0較大，因此當(dāng)混凝土中采用304奧氏不銹鋼或Ccr值更大的不銹鋼筋時(shí)，建議可以直接使用海水作為拌和用水。