基于时变可靠度的钢筋混凝土结构碳化腐蚀开裂比例预测和维护时间确定

基于改进的碳化深度预测模型, 结合IPCC 预测大气CO2 浓度数据, 研究了气候变化(CO2 浓度) 的规律及其对混凝土结构的碳化损伤影响和维护时间的确定。由于概率预测模型能够考虑CO2 排放、环境、结构尺寸、腐蚀电流密度、钢筋布置、保护层厚度和劣化机制的不确定性和变异性, 发展了时变可靠度模型来计算混凝土结构在多种CO2排放策略作用下和不同耐久性设计下将来100 年内的开始腐蚀概率和腐蚀开裂比例。根据结构维护管理要求标准, 确定结构第一次维护时间。研究表明: 在A1FI 排放策略下的开始腐蚀概率比其在最好CO2 排放策略下高了720%; 对于保护层厚度为20 mm 和水灰比为0. 55 的混凝土, 在将来100 年的开裂概率为0. 37, 这意味着大多数混凝土结构在服役期存在碳化腐蚀损伤现象,将来需要大量的维修和维护工作; 在A1FI 排放策略下, 当可接受的开裂比例设为1%时, 对于建于2000 年、保护层厚度为30 mm 和水灰比为0. 50 的钢筋混凝土结构在碳化腐蚀下第一次维护时间在2058-2065 年。