海洋环境下混凝土结构耐久性概率设计研究

本课题综合运用试验研究和理论数值模拟相结合、实际工程结构取样检测与实验室试验相结合的研究方法，开展基于混凝土密实性的耐久性检测控制指标相关性研究，建立耐久性检测控制指标间的相关定量关系、混凝土微观结构与耐久性宏观控制指标间的相关关系；开展海洋环境下混凝土结构耐久性关键设计参数的概率分布特征研究，建立参数的基础数据库，合理确定如目标设计使用年限、混凝土抗氯离子渗透性、混凝土表面氯离子浓度、初始氯离子浓度等关键设计参数的概率分布特征；开展基于目标设计使用年限的耐久性概率设计研究，建立海洋环境下混凝土结构的耐久性失效准则，确定合理的耐久性综合抗力指标，提出耐久性功能函数的计算方法，建立基于目标寿命的耐久性概率设计理论和方法。研究成果不仅为海洋环境下新建混凝土结构的耐久性设计提供科学依据，保证结构在目标设计使用年限内的正常安全使用，同时也可以为海洋环境下在役混凝土结构的耐久性再设计提供理论依据。

1.对腐蚀性环境分类与环境作用等级、混凝土结构的腐蚀及主要成因、结构混凝土耐久性的相关试验检测方法、混凝土结构的耐久性设计、混凝土结构的腐蚀防护以及服役混凝土结构的耐久性评估等方面内容进行了系统的总结分析研究。. 2.开展冻融损伤条件下，引气混凝土宏观力学、渗透性能以及微观孔结构等的变化规律及其相关性试验研究，明确了各项宏观及微观性能指标随冻融循环次数的变化规律，建立了冻融损伤条件下混凝土微观孔结构指标与宏观性能指标之间的相关关系。. 3.开展不同强度等级、龄期矿物掺合料混凝土的电阻率、立方体抗压强度、抗氯离子渗透、电镜微观扫描和气体吸附法测定微观孔结构等的试验研究。明确了各项性能指标随龄期的变化规律，建立了材料因素与各项宏观指标、材料因素与微观孔结构指标、宏观性能指标间以及各项宏观性能指标与微观孔结构指标间的相关关系。. 4.对氯盐侵蚀环境下影响混凝土结构耐久性关键参数的概率分布特征开展不确定性分析，建立混凝土结构的耐久性失效准则，给出基于一定保证率的普通钢筋混凝土结构耐久性使用年限的寿命预测方法。基于钢筋锈胀机理，研究提出采用斜向放置格架式光纤光栅传感器监控钢筋锈蚀状态的方法。结合工程实例，开展了海洋环境下预应力混凝土结构耐久性影响参数的敏感性分析。. 5.结合某拟建地下工程项目，在典型腐蚀性区域开挖原位浸泡井，开展现场原位浸泡试验研究。明确了地下水中侵蚀性二氧化碳对混凝土的侵蚀机理与一般大气环境中碳化反应的不同，阐明了其作用机理，建立了混凝土受侵蚀深度与材料因素及其它耐久性能指标间的相关关系。. 6.开展了不同龄期的不掺和掺加不同种类纤维的粉煤灰混凝土力学性能和耐久性能的对比试验研究，确定了纤维粉煤灰混凝土各项性能指标随龄期的变化规律，明确了不同种类纤维的掺加能够明显提高混凝土的早期抗裂性能，以及纤维对混凝土各项力学和耐久性能指标的影响，建立了不同纤维粉煤灰混凝土宏观性能指标与渗透性能间的相关关系。. 目前，已由中国电力出版社出版21世纪高等学校规划教材1部，发表论文17篇。其中，国内核心期刊11篇，国际期刊会议论文4篇，EI检索5篇。通过省级鉴定1项，达国内领先水平。培养硕士生6名，5名已毕业。培养中青年骨干教师1名。获得实用新型专利1项。