基于耐久性的混凝土壽命預(yù)測(cè)方法研究進(jìn)展

陳靖升

通常情況下，混凝土厚度的離散性與其后期再進(jìn)行使用過程中的承壓能力，呈現(xiàn)一種反向發(fā)展關(guān)系，這種現(xiàn)象已經(jīng)普遍被所有混凝土施工者所接受，要想更好的提高整個(gè)施工的質(zhì)量和效率，工作人員通常都會(huì)從保護(hù)層厚度的離散性著手，以科學(xué)合理的方式來對(duì)各個(gè)部門進(jìn)行有效的管理。鑒于此，本篇文章對(duì)基于耐久性的混凝土壽命預(yù)測(cè)方法研究進(jìn)展進(jìn)行研究，以供參考。

基于耐久性;混凝土;壽命預(yù)測(cè)方法;研究進(jìn)展

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混凝土結(jié)構(gòu)作為建筑中的重要組成部分，其耐久性能能夠直接決定其使用壽命。針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能方面的研究一直是相關(guān)部門的研究重點(diǎn)，而混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能試驗(yàn)是判斷建筑混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能的有效途徑。在我國，針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能試驗(yàn)研究中，普遍通過計(jì)算建筑混凝土結(jié)構(gòu)硬度以及承載力的方式，測(cè)試建筑混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能。但由于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能是一個(gè)變化的過程，會(huì)受到外界因素的干擾而改變，因此，必須以動(dòng)態(tài)的視角進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能試驗(yàn)。針對(duì)以往混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能試驗(yàn)研究中的不足，本文設(shè)計(jì)一種建筑混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能試驗(yàn)方法，通過試驗(yàn)的方式，得出建筑混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能，為確保建筑混凝土結(jié)構(gòu)安全提供專業(yè)性指導(dǎo)。

由于混凝土和混凝土內(nèi)部構(gòu)造之間存在緊密的聯(lián)系，因此相關(guān)工作人員在進(jìn)行混凝土的耐久性研究工作之前，可以從構(gòu)件的耐久性研究著手，從而可以有效地推動(dòng)后期因素的落實(shí)以及系統(tǒng)之間的，性能的有效發(fā)揮。我國大部分的研究人員都將研究的重點(diǎn)放置于材料的劣化機(jī)理中，而且已經(jīng)有許多的研究成果可供其他使用人員進(jìn)行參考，這些研究成果可以有效的降低破壞劣化機(jī)理對(duì)整個(gè)材料耐久性所產(chǎn)生的影響，利用虛擬化的模型和相關(guān)的計(jì)算方式來提高整個(gè)材料的性能。在進(jìn)行混凝土的性能參考和處理過程時(shí)，混凝土表面會(huì)吸入更多的碳化分子和相關(guān)的氯離子因素，最終可能會(huì)因?yàn)橐恍┗瘜W(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生銹蝕，最終可能會(huì)嚴(yán)重影響后期的耐久性提高。還有一些酸堿性物體以及溫度的變化而產(chǎn)生的混凝土影響過程，對(duì)于后期的計(jì)算而言，也有著一定的影響作用。在進(jìn)行混凝土模型的耐久性計(jì)算過程時(shí)，由于可能會(huì)受到其他因素的影響而產(chǎn)生較高的不確定性，后期再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程時(shí)，也無法對(duì)一些數(shù)據(jù)做桃落實(shí)，最終導(dǎo)致承載能力試驗(yàn)的結(jié)果無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象。而相關(guān)的工作人員在進(jìn)行耐久力的研究時(shí)，都會(huì)忽視荷載作用對(duì)于整個(gè)材料的發(fā)展影響。一旦混凝土材料受到來自外界的壓力，尤其是這種高應(yīng)力超出一般標(biāo)準(zhǔn)水平之后，后期的浮化作用將會(huì)進(jìn)一步加劇。這些現(xiàn)象都在實(shí)驗(yàn)室中已得到反復(fù)的實(shí)驗(yàn)而得出的結(jié)論，所得在數(shù)據(jù)具有較高的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

混凝土物質(zhì)的耐久性會(huì)受到許多作用的影響而產(chǎn)生不同的化學(xué)反應(yīng)，不僅可能會(huì)因?yàn)榭諝庵g的相互作用而產(chǎn)生碳化反應(yīng)和氯離子侵蝕的現(xiàn)象，也會(huì)因?yàn)榱蛩猁}和銹蝕而產(chǎn)生其他現(xiàn)象的侵蝕作用，大大降低整個(gè)混凝土的使用年限和使用質(zhì)量，甚至可能會(huì)嚴(yán)重超出原有的質(zhì)量水平，為整個(gè)企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)利益損失。而鋼筋的設(shè)計(jì)者在進(jìn)行混凝土的耐久性評(píng)測(cè)和設(shè)計(jì)過程時(shí)，往往都會(huì)忽略鋼筋銹蝕的影響意義和后果。

由于組合材料的差異也會(huì)造成后期混凝土結(jié)構(gòu)物質(zhì)耐久性的不同，根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求，我們可以知道在進(jìn)行水泥和水等相關(guān)物質(zhì)材料的摻雜和對(duì)比時(shí)，同等材料的物質(zhì)也會(huì)因?yàn)楸壤牟煌a(chǎn)生不同的混凝土強(qiáng)度，混凝土的后期強(qiáng)度與質(zhì)量與前期的材料配比與參數(shù)的制定都有著緊密的聯(lián)系。其中，水膠比是指操作人員在進(jìn)行混凝土的水量和凝膠材料的確定和參數(shù)明確時(shí)，每立方米用水與實(shí)際凝膠使用量的對(duì)比情況。

在進(jìn)行混凝土耐久性的研究過程時(shí)，可能會(huì)因?yàn)橐恍┩獠恳蛩囟绊懞笃诘难芯拷Y(jié)果，其中主要的影響因素有溫度，濕度和相關(guān)的酸堿性度，甚至對(duì)于來自外界環(huán)境的壓力以及循環(huán)程度，都有著一定的影響意義。國家規(guī)定的相關(guān)流程中，也利用不同的等級(jí)因子來將外部的因素做好明確的劃分，如表1所示，我們主要通過五個(gè)不同的因素以及相關(guān)的作用來分析影響混凝土耐久性的外部因素。

對(duì)于我國的西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)而言，在進(jìn)行土木工程的建設(shè)過程中，由于受到土地和周圍環(huán)境的影響，而嚴(yán)重限制工程結(jié)構(gòu)耐久性的發(fā)揮，主要的外界環(huán)境問題表現(xiàn)在鹽漬土，土壤地質(zhì)可能會(huì)對(duì)整個(gè)材料造成侵蝕狀態(tài)，而且西北地區(qū)由于地形地質(zhì)的因素，無法獲得更多的降水，一天的溫差變化過高，甚至可能會(huì)因?yàn)槲锢硪蛩刂械臒崦浝淇s現(xiàn)象而對(duì)混凝土物質(zhì)的耐久性產(chǎn)生一定的影響。研究課題落實(shí)于格爾木察爾汗鹽湖，研究人員投入較多的精力和時(shí)間到當(dāng)?shù)氐耐聊竟こ探ㄔO(shè)中，進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)影響因素的研究，不僅在進(jìn)行相關(guān)科學(xué)合理的指標(biāo)制定，也會(huì)根據(jù)嚴(yán)酷的環(huán)境變化來進(jìn)行相關(guān)腐蝕性和耐久性的測(cè)量，要根據(jù)時(shí)機(jī)的不同來進(jìn)行不同指標(biāo)的選取。而最后的研究結(jié)果，對(duì)于當(dāng)?shù)氐墓ぷ魅藛T，在開展土木工程的建設(shè)過程，具有較高的借鑒意義，可以有效地降低因鹽漬土環(huán)境對(duì)混凝土造成的損傷現(xiàn)象，操作方式較為簡便。由于我國地大物博，受到經(jīng)緯度的影響而產(chǎn)生出不同的氣候特征，降水量和干濕度變化也具有較大的差異，而由于不同的地理狀態(tài)與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境和氣候之間有著極其緊密的聯(lián)系，這種小范圍內(nèi)的氣候變化可能會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)工程的施工發(fā)展，不同的標(biāo)準(zhǔn)也就無法將其嚴(yán)格的落實(shí)到某一個(gè)研究現(xiàn)象中，需要操作人員結(jié)合不同的參數(shù)對(duì)比來進(jìn)行壽命的根本性分析預(yù)測(cè)。主要表現(xiàn)在東部地區(qū)在進(jìn)行相關(guān)壽命預(yù)測(cè)方程的設(shè)計(jì)和參數(shù)的參考過程無法有效地應(yīng)用于西部地帶，不僅可能表現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的不同，可能會(huì)受到當(dāng)?shù)貙?shí)際溫差以及濕度的影響，都需要結(jié)合實(shí)際的狀況來進(jìn)行模型的預(yù)測(cè)，為后期的施工提供基礎(chǔ)性的借鑒意義。而對(duì)于西部地帶的地形以及相關(guān)的混凝土運(yùn)用的實(shí)際參考過程時(shí)，必須將當(dāng)?shù)氐淖贤饩€影響和硫酸鹽的影響考慮在內(nèi)，才能夠真正的提高后期研究理論結(jié)果的精準(zhǔn)度和準(zhǔn)確性，甚至可以給一些其他結(jié)構(gòu)的參考研究提供一定的借鑒影響?，F(xiàn)階段，在進(jìn)行混凝土的壽命預(yù)測(cè)和相關(guān)耐久性的分析過程時(shí)，首先要進(jìn)行大量的信息收集和信息的對(duì)比，從中篩選出可能有利于后期模型建設(shè)的相關(guān)信息基礎(chǔ)。

（1）搭建混凝土在試驗(yàn)室的耐力性檢驗(yàn)方式系統(tǒng)以及檢驗(yàn)水平。（2）設(shè)立差異化混凝土在各類冷凍、腐化等環(huán)境下?lián)p壞演化方式的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)體系。（3）探究混凝土在冷凍以及腐化等環(huán)境下?lián)p壞數(shù)據(jù)與原料、配比以及維護(hù)環(huán)境間的關(guān)聯(lián)度。（4）設(shè)立混凝土的單一要素、多重要素?fù)p壞方式的線性分辨公式。（5）搭建混凝土在試驗(yàn)室的迅速冷凍時(shí)長以及和項(xiàng)目周邊環(huán)境中運(yùn)作時(shí)長的關(guān)聯(lián)。

（1）第一要確立現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目在負(fù)荷、壓力以及氣候要素影響下的主要耐力性損壞要素。（2）結(jié)合項(xiàng)目的開展條件，優(yōu)先選擇在試驗(yàn)室開展的迅速耐力性檢驗(yàn)策劃。關(guān)于北方區(qū)域：以往大氣暴露環(huán)境可以選擇開展（負(fù)荷+冷凍）雙重要素檢驗(yàn)，地下構(gòu)造如果沒有腐蝕劑能夠開展（負(fù)荷+冷凍）的雙重要素檢驗(yàn)，可以進(jìn)一步開展（負(fù)荷+腐化）或者（腐化+干濕）雙重要素以及（負(fù)荷+腐化+冷凍）的多重要素檢驗(yàn)，腐化物質(zhì)可以選擇現(xiàn)實(shí)環(huán)境水;關(guān)于冬季撒鹽除冰的高速公路以及城區(qū)橋梁，能夠開展（冷凍+3%質(zhì)量濃度的NaCl液體腐化）雙重要素檢驗(yàn)以及（負(fù)荷+冷凍+3%質(zhì)量濃度的NaCl液體腐化）多重要素檢驗(yàn)。關(guān)于南部區(qū)域：結(jié)合冷凍損壞的項(xiàng)目能夠開展（負(fù)荷+冷凍）的雙重要素檢驗(yàn)，不結(jié)合冷凍損壞的項(xiàng)目以及地下構(gòu)造能夠開展（負(fù)荷+腐化）的雙重要素檢驗(yàn)。為了進(jìn)一步強(qiáng)化損壞失效進(jìn)程，獲取完整的損壞線路，需要進(jìn)一步提升腐化物質(zhì)的濃度，一般經(jīng)常使用5%品質(zhì)濃度的NaSO溶液或硫酸鹽以及氯鹽的混合。（3）依照現(xiàn)實(shí)原料、配比以及維護(hù)環(huán)境，對(duì)混凝土試件開展策劃，開展以上的多重要素耐力檢驗(yàn)，獲取混凝土在迅速試驗(yàn)環(huán)境下的損壞演練公式。

首先要開展不同外加直流電壓下的運(yùn)作時(shí)間加速試驗(yàn)，之后搭建起不同外加直流電壓和平均運(yùn)作時(shí)間加速公式，但最終得出加速方程。把氯離子自然滲透的界限帶入到加速公式之內(nèi)便能夠得到混凝土的評(píng)價(jià)運(yùn)作時(shí)長。

得到了某港水位變化區(qū)域保護(hù)層厚度大約為50mm，鋼筋混凝土裸露10a的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從第3a到第5a，10a，氯離子含量伴著時(shí)長的延伸不規(guī)則化增強(qiáng)。在氯離子600d自然滲透試驗(yàn)之中，過了很長一段時(shí)間后，陽極液體之中的氯離子濃度伴隨著運(yùn)作時(shí)間的增長呈現(xiàn)出上升狀況。試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及試驗(yàn)結(jié)果需要相適應(yīng)，所以，依照現(xiàn)階段模擬的公式，便能夠進(jìn)一步預(yù)測(cè)氯離子運(yùn)動(dòng)所需要的時(shí)長。外部電壓的差異化，陽極液體中氯離子濃度達(dá)到邊界0.11524mol/L時(shí)所需要的時(shí)長，如表2所示。

從圖1最終能夠得到一個(gè)顯著的趨勢(shì)，即：伴隨著外加直流電壓的縮減，陽極液體之中的氯離子濃度達(dá)到0.11524mol/L所需要的時(shí)長進(jìn)一步擴(kuò)大。把圖六初中的五個(gè)點(diǎn)結(jié)合起來，便能夠獲取混凝土平均工作時(shí)長加速試驗(yàn)的加速公式，和曲線相對(duì)應(yīng)的公式稱作加速方程。

自然狀況下的邊界條件，陰極與陽極液體的氯離子濃度最高可達(dá)166.5mV，，假設(shè)陽極溶液之中的氯離子濃度達(dá)到0.11524mol/L時(shí)，陰極和陽極液體之中的氯離子濃度高達(dá)33.8MV，把這些帶入到圖1中的加速公式：

y=–3.7567t+20.481（2）其中：y為試件兩端的電壓數(shù)值（V）;t為試件平均運(yùn)作時(shí)長的自然對(duì)數(shù)（h）。通過這些可以得出自然狀況下氯離子濃度達(dá)到0.11524mol/L時(shí)所需要的時(shí)長分別為223089.9h和231111.1h，即25.47a和26.38a。即：維護(hù)層厚度為25mm的混凝土的運(yùn)作時(shí)長大約在25.47～26.38a之間。

本篇對(duì)于某區(qū)域混凝土耐力及運(yùn)作時(shí)長預(yù)估方式開展解析，在某區(qū)域環(huán)境影響體系構(gòu)建完成的前提下，依照混凝土構(gòu)造的性質(zhì)以及運(yùn)作時(shí)長開展探究預(yù)估。數(shù)據(jù)表明，氯離子滲透通過非線性層次之后，陽極溶液這種氯離子的濃度會(huì)隨著時(shí)長的增加而變化。運(yùn)用相關(guān)公式預(yù)估保護(hù)層厚度大約為25mm的混凝土總運(yùn)作時(shí)長大約在25.47～26.38a之間。

結(jié)合以上所言，混凝土具備價(jià)格低廉，可塑性強(qiáng)的特質(zhì)，是現(xiàn)在最受歡迎的原料之一。21世紀(jì)之后很多新型原料如雨后春筍般涌現(xiàn)，但是能夠肯定的是混凝土在之后較長的一段時(shí)間內(nèi)依舊會(huì)使運(yùn)用最為廣泛的構(gòu)造?；炷恋拇蠓秶\(yùn)用，伴隨的問題也進(jìn)一步出現(xiàn)，這之中耐力性問題較為顯著，所以對(duì)于鹽湖區(qū)域的混凝土來講，探究其耐力型以及運(yùn)作時(shí)長是不可缺少的。研究人員可以提供更多的壓力與精力到日后的混凝土耐久性能的研究中，還要不斷地改進(jìn)研究方式，從而可以實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性發(fā)展以及相關(guān)耐久性的有效提高，為后期的一系列研究都可以提供豐富的研究經(jīng)驗(yàn)。

[1]高升.基于耐久性的混凝土壽命預(yù)測(cè)方法研究進(jìn)展[J].混凝土，2018（6）：25-30.

[2]胡軼平.基于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的混凝土耐久性壽命預(yù)測(cè)方法及數(shù)據(jù)系統(tǒng)[D].成都：西南交通大學(xué)，2018.

[3]劉志勇.基于環(huán)境的海工混凝土耐久性試驗(yàn)與壽命預(yù)測(cè)方法研究[D].南京：東南大學(xué)，2018.

Under normal circumstances， the discreteness of concrete thickness and its pressure-bearing capacity during later use show a reverse development relationship. This phenomenon has been generally accepted by all concrete builders， and it is necessary to improve it better. For the quality and efficiency of the entire construction， the staff usually start from the discreteness of the thickness of the protective layer， and conduct effective management of each department in a scientific and reasonable way. In view of this， this article studies the research progress of durability-based concrete life prediction methods for reference.

durability-based; concrete; life prediction method; research progress