土木专业外文翻译.docx

关于预测暴露在海洋环境中混凝土的耐用年限的可靠性方法By Mnica Prezzi, Philippe Geyskens, and Paulo J. M. Monteiro在上述混凝土的使用寿命中，结构承受外界因素或作用剂及时的作用都可能使混凝土从安全使用状态转变为失效或损坏状态。其中一个能引发包裹在混凝土中的钢筋的锈蚀的过程是氯离子到达主筋后导致钝化膜的破坏。本文提供了一种解释浸没试验结果和预测暴露在氯离子环境中混凝土的使用寿命的方法。一旦浸没试验决定了氯离子分布，我们就能通过测量每一点氯离子含量来知道氯离子自由扩散系数的情况。这些样品用来估算扩散系数作用的概率密度。紧接着进行有关10个不同轻质高强混凝土混合比的可靠分析。当腐蚀从钢筋处开始时，就视为该钢筋混凝土构件失效，也就是说，在钢筋处的氯离子浓度达到一定量的时候钢筋混凝土构件就视为失效。然后我们计算一些被调查的混凝土混合物经过一段时间后开始腐蚀的概率。关键词：氯离子；腐蚀；高强混凝土；轻质混凝土；可能性因为结构的保养和修复的费用很高，混凝土耐久性成为混凝土混合物特性重要的考虑因素之一。其中一种广泛的损坏是混凝土大桥，道路，停车库，海洋结构中钢筋的腐蚀。据估计，单美国每年因腐蚀损害花费大概就达到1260亿美元。混凝土里钢筋的锈蚀通常和以下一种或几种原因有关：氯离子的侵入，碳酸化作用，酸类的侵蚀和生物作用。本文关注处在暴露环境的开始于氯离子的侵蚀的混凝土中的钢筋。不管是来自防冻盐水还是海水的氯离子，都可能侵入混凝土或贯穿混凝土进而覆盖和接触到钢筋。一旦氯离子接触到钢筋，就会分解掉在钢筋表面形成的钝化膜，或抑制钝化膜的形成。不幸的是，尽管过去一些年关于混凝土结构中钢筋腐蚀的机理的理解已经取得大量进展，但是关于预测一个结构预期的和剩下的使用寿命还没有完全满意和可靠的预测。混凝土中钢筋的腐蚀包括很多因素。不确定因素与材料本身，暴露的环境和缺乏能够充分解释混凝土随时间、海洋深度和不同的所处环境产生化学变化的理论模型有关，这些都是研究者所要面对的难题。通常，氯离子在混凝土中的扩散系数是从诸如浸没试验的试验测试估计来的。经过一段时间的暴露之后，在远离暴露的混凝土表面的一些位置测得氯离子含量。（氯离子含量分布）。本文提出一个混凝土样本的扩散系数可以通过菲克第二定律的特解在每个有氯离子含量的测量的点的模型反演来估算。得到的扩散系数用来确定概率密度分布函数（PDF）。在给定扩散系数的概率密度分布函数后，就可以进行评价给定的一组环境下的腐蚀概率的可靠性分析。当腐蚀进行到一定深度的时候，也就是说当一定氯离子临界浓度超过那个深度，研究中的钢筋混凝土就视为达到它的极限状态（失效），我们将会执行十个轻质高强的混凝土混合比的可靠性分析来看哪个浸没试验结果适合写入文献中。 研究意义结构或材料的使用寿命的预测是工程师们面对的主要挑战之一。能够抵抗恶劣环境的材料的需求在日益增长。研究人员不仅在努力满足这种需要，并且也在发展实用规程来最好的预测这些材料的使用寿命。本文提出一种方法来解释浸没试验的结果并预测暴露在氯离子环境中的混凝土结构的使用寿命。 使用寿命的预测 根据Clifton所说，该方法适用于估计处于恶化进程中的混凝土的使用寿命的依据是：（1）经验；（2）相似材料的表现；（3）加速试验；（4）能够描述化学和物理降解过程的数学模型；（5）可靠性和随机概念的应用。 本文集中在基于可靠性和随机概念的应用，但一些方法可能同时被使用。呈现在这里的可靠性分析适用于与氯离子作用导致钢筋开始腐蚀的混凝土的恶化过程。其他恶化过程也可以进行相似的分析，只要调节恶化机理的数学公式就可以被使用。以当前的知识水平，将腐蚀过程中包括的所有变量引入数学模型实际上是不可能的。为了预测已知的混凝土构件，我们需要做很多假设。在一个完全干燥的环境，因为缺乏传输离子的电解质溶液，腐蚀是不可能发生的，并且，氯离子通过混凝土保护层的传送也被限制。然而，在再湿润期间，毛细作用力拖拽外部的溶液进入混凝土，同时将带有氯离子的盐分带了进来。为了模拟多孔性材料里的氯化物进入过程，我们假设饱和环境存在，并且菲克定律适用，即使当材料被浸湿，但是由于缺乏氧气而不产生阴极反应因此腐蚀没有发生。事实上，是由暴露的环境和氯离子侵入机理共同作用形成了一部分特定结构的腐蚀过程。使用菲克定律的另一个问题是一些来自方程式的假设并不很符合混凝土的情况。例如，其中一个由菲克第二定律引出的假设是多孔介质是均匀的，这并不符合混凝土的实际情况。我们还假设介质是不起反应的且不吸附的，这点对混凝土也不适用。物理上来讲，氯离子可以吸附在细孔的表面，化学上来讲，氯离子还可以和铝酸盐类结合，形成氯-铝酸盐复合物。此外，混凝土试样的实验测试还表明氯离子的扩散率随着时间，电解质溶液类型和浓度的变化而变化。时间依赖性部分上是水泥持续水化反应和细孔持续堵塞的直接结果。尽管基于菲克定律做的假设和打算应用的现实有出入，菲克定律仍然提供了一个唯一能模仿氯离子扩散进混凝土的方式。一旦其他能精确的表现氯离子传输进混凝土的定律或模型发展出来，我们就能执行呈现在这里的一样的分析。为了单方面表现氯离子扩散进混凝土，我们就采用菲克第二定律如下形式 应用如下边界条件：并且假设混凝土是均匀的各项同性的材料，并且混凝土和扩散的物质是不发生反应的，微分方程的解答就显而易见了这里Ci是从海水中（或其他电解质溶液）扩散进混凝土的i类物的集合（氯离子），有着溶质浓度Cs(Cs保留了随着时间的常量)Co是混凝土构件中氯离子的初始浓度，D是扩散率或扩散系数。x 是从混凝土暴露表面到我们要考虑的点之间的距离。t 是混凝土构件在海水中或综合的溶液中暴露的时间，erfc是余误差函数。估计氯化物分布每一点的扩散系数假设没有氯化物粘合或吸附，并且100%饱和，用下列转换公式可以将由像浸没实验这种实验室测得的氯离子含量分布转换为氯离子浓度分布：这里C（百分数）是每单位水重量的氯离子浓度，Cdry concrete （百分数）是每单位干混凝土重量的氯离子含量。dry concrete (kg/m3)是混凝土单位重量，是水密度(1000 kg/m3 = 62.43 lb/ft3)，n是混凝土孔隙率。为了将氯离子粘合物和吸附物考虑进去，每单位转换后获得的值乘以换算系数来获得自由氯离子浓度分布剖面图。用暴露在海水或氯离子溶液中一定时间的氯离子浓度分布剖面图，可以反过来用菲克第二定律Eq. (2)的反解反算出来扩散系数。菲克第二定律的逆运算没有精确解，但是一个牛顿拉普森的求根算法可以算出已知时间t和位置x的相关扩散系数D。腐蚀开始的氯离子临界浓度 腐蚀开始（失效或极限状态）的模式能用指定一个氯离子浓度临界值这种简化的方法，达到或超过临界值腐蚀就会开始。根据一些研究人员的成果，规范和标准已经详细指定了氯离子含量的临界值。Gjrv et al.4总结了用不同的规范说明的氯离子含量的临界值。随后的分析中，我们采用挪威规范中 NS 3420推荐的暴露在氯离子环境中的正常钢筋混凝土里的氯离子含量临界值。（按照混凝土重量百分比的0,4%的氯离子酸溶液） Hausmann5 和Gouda6提议当氯离子和氢氧离子的比例界限超过一定值时，腐蚀开始发生。根据Hausmann5的说法是氯离子和氢氧根离子比例超过0.6. Hausmann5是调查钢筋暴露在氢氧化钙溶液中的实验得到的结果。Gouda6提议了一个相似的数据，除了氯离子浓度临界值在高于13.5PH值时，氯离子浓度临界值实际上是保持不变的。Gouda6的溶液的PH值要比Hausmann5调查中所用的要高。Diamond7检查了Gouda6的实验并建议PH更能代表混凝土中的孔隙溶液，更恰当的临界值是Cl/OH = 0.3 (pH =13.3).如果混凝土孔隙溶液的PH值已知，那么氯离子浓度的临界值就可以从之前讨论的关系中估算出来。 钢筋混凝土中氯离子浓度达到临界值后所达到的极限状态环境的假设，与像Tuutti.8提出的混凝土中钢筋腐蚀的概念性模型相一致。因为除了由混凝土提供的钝化膜可能抵抗腐蚀，有些人可能争辩当我们全盘分析耐久性的时候这个方式就很局限。其他考虑所有因素的概念模型在文献中就有提及。(Mehta andGerwick9 and Mehta10).尽管如此，考虑到理论上模拟混凝土降解过程的难度，我们先分析更简单的问题，然后努力吸收完整的分析中的相关要考虑的内容这样更讲得通。 可靠性公式化 可靠性分析提供了一个评估一个构件失效概率的方法(Der Kiureghian11)。术语“component”即描述将极限状态定义为一个单一连续的极限状态函数的结构或结构构件，目前的问题是只有扩散系数D被认为是自由的，极限状态函数(D)可以写为这里CT是氯离子浓度临界值，因为已知Co和Cs,浓度值C(D)就是距离混凝土表面x和时间t时候的氯离子浓度。只有混凝土构件是安全状态，函数值g（D）才是正的，也就是说，在钢筋处的氯离子浓度（距离混凝土表面x处的）低于临近浓度值。极限状态函数g（D）也可以视为超出CT的安全边界。有了PDF的D，最尖端的可靠性软件如CALREL就可以用来评估失效概率，也就是说，给定x和t后氯离子临界浓度CT达到的概率。给定时间t和位置x后氯离子浓度超出临界值的概率可以表达为这里FC(.)是C的累积分布函数（CDF），这样一来，在Eq. (2)里描述的C和D一对一的关系，超出数失效概率就可以写为。这里FD(.)是累积分布函数的D，DT是由菲克第二定律的反解得到的扩散率临界值(DT = f 1CT).假设扩散系数有着对数正态分布。结果可像如下求得超越概率：D和D标准正态分布的参量，(.)是CDF的标准形式，参量D和D是由已知的每个氯离子浓度剖面图的菲克第二定律的解的模型反演得到的扩散值估算出的。DT值可以由牛顿拉普森迭代轻松地推算出来。失效概率可以通过CALREL或表达式计算出来。用CALREL的优点是，它能考虑到分布规律和极限状态函数的参量进而计算出失效概率估算值的敏感性。并且CFLREL容许引进问题中的自由变量，更进一步改进了分析。试验结果的评估 文献中(Zhang atal.13)可以使用的浸没试验的测试结果可以证明先前内容提议的分析的适用性。试件的预备程序和浸没试验的方法可以从Gjrv et al.4中找到。使用Zhanget al.的13试验结果的优点是它代表了试件样本暴露在海水中的野外条件。样本暴露在海水中7年3个月的10种挑选的混凝土混合比的一些特征值呈现在表一中(Gjrv et al.4)。轻质混合物的特征值可以从zhang的文献中找到。Gjrv.14 表 2呈现了试样暴露在海水中7年又3个月后测得的酸性电解质溶液中氯离子含量剖面图。表2显示了在海水中7年3个月所有构件样本的氯离子含量剖面图有着共同的图案。氯离子含量从样本表面增加直到到0.45到0.75cm（0.18或0.3英寸）的深度。从峰值向3.13cm（1.24英寸）深的氯离子浓度最后测点，氯离子浓度递减。（由氯离子含量绘制的剖面图有两个阶段）。初看，这个影响看起来让人诧异，因为样本已经持续浸泡着而且离子扩散（离子浓度梯度导致）是唯一预料到飞传送氯离子的机制。如果样本循环干湿，事实上毛细水吸力就可以解释这种现象。这个未预料到的表现的原因至少一定程度上可以解释为，选择测量氯离子含量和多孔性材料的过程的形式。 实际原因是，氯离子含量测量形式通常是干混凝土重量的百分比，因为在实验中非常难以测量水泥浆溶液孔中氯离子的实际浓度。并且更难的是测定氯离子浓度从混凝土表面开始时如何变化的。氯离子含量剖面图中氯离子含量的测量形式是混凝土或水泥重量的百分比，然而不要呈现出实际中被浸没试验模仿的现象。如果扩散是考虑到的现象，并且菲克定律适用，那么就应该考虑在混凝土孔隙溶液中的自由氯离子浓度，而不是材料中的氯离子含量。为此，以干材料或干水泥中重量的百分比形式的氯离子含量就应该改为氯离子浓度值，也就是说，采用溶液重量的百分比。查阅 Eq. (3). 为了用转换公式（3），我们就需要知道孔隙率和单位重量随距混凝土表面的距离是如何变化的。（两者应该在测量氯离子含量时同时测得）。我们需要知道单位重量混凝土随样本剖面变化的的原因关系到“表面”效应和混凝土孔隙率。正常重量的混凝土振动过后，水分带着混凝土微粒流向表面。这个过程使得样本混凝土构件外表面的混凝土内部的砂子的含量增多。结果混凝土样本外表面包含了一层由砂子带来的一层水泥浆，而且和只有在这层下的块体.这些表层可以作为混凝土拥有特别性能和组成的“表面”(Kreijger15)从文献里查得。单位重量合成物的影响在本研究中不予考虑，因为一部分混凝土表层在暴露在海水中之前就被移去了（顶部环氧层被切掉）并且只有混凝土样本的单位毛重能够确定。并且，混凝土配合比中包括了比其他混凝土组成成分更轻且容易移动到表面的混凝土轻骨料。 另一个因素是混凝土孔隙率，除了水化反应和火山灰反应这些原因，混凝土孔隙率会随着时间显著改变。据报告一些暴露在海水中的混凝土表面的孔隙率会显著减少。(Buenfeld 和Newman16 和 Haynes17). Buenfeld 和 Newman18 和Buenfeld et al.19测量了永久浸没在海水里的混凝土和灰浆样本的电阻系数，测量结果显示浸没了海水的电阻率增加因此支持了孔隙率缩减的理论。孔隙率缩减的原因是氢氧化镁碳酸钙混合物层在材料表面的形成，此外还有更普遍的水泥浆孔微观结构压缩飞渐变 (Buenfeld and Newman16,18)。暴露在海水中混凝土孔隙缩减的过程在文献中被指为“入口处氯离子的自闭塞” (Poulsen20).由干材料或水泥重量百分比描绘的氯离子含量所得的“两阶段”剖面图可以成为测量工程量过程的结果。描绘干混凝土或干水泥中氯离子含量的重量百分比可能导致错误的解释。假设混凝土孔隙率因为距离上小于x而减少，实际上氯离子浓度可能从x到暴露的混凝土表面增大，同时相关联的氯离子含量的干混凝土重量百分比减少。查阅 Eq. (3); chloride concentration Cis inversely related to porosity.本研究无视氯离子含量剖面图中峰值前测得的氯离子含量。 就考虑到腐蚀而言，只有混凝土浆空隙中溶液中的自由氯离子起决定作用。在研究自由氯离子剖面图时，自由氯离子浓度，更精确的说是在暴露的样本表面边界的自由氯离子浓度已知，而且等于海水中的自由氯离子浓度（3.5%的重量百分比）。即使用不同的方法来测量酸溶液和变成粉末的混凝土样本中氯离子的总量，我们在实验中也认为他们的总量是一样的。用氯离子含量剖面图计算氯离子总量的时候的缺点之一是样本暴露的表面的氯离子总量被假设做曲线拟合时认为是一个变量。在扩散率和表面氯离子含量之外，一些作者也认为样本的初始氯离子含量是一个变量。用曲线拟合得到的扩散率决定于氯离子含量剖面图的点的数量、假设的表面的值、初始氯离子含量和拟合方法。通过分析菲克定律的解，我们可以很清楚的知道，如果在整个样本里氯离子化合物不变，用氯离子含量剖面图算出来的扩散率就将只能等于用自由氯离子浓度剖面图得到的扩散率。因为对一些粘合物的百分率（假设随着样本保持不变）做了可靠性分析后，没有得到研究中的硬化混凝土的粘合能力的试验结果。通过这个实验，我们可以评估粘合物扩散率值的影响和使用寿命的预测。用Eq(3)可以将总氯离子含量值和氯离子临界值转化为氯离子浓度值。这个值再乘以下列折减系数：0.2，0.25,0.3，0.35和0.4。由每个样本计算获得的五个自由氯离子浓度分布剖面图分别对应百分之80,75,70,65和60的粘合物百分率。图一显示了有配合比1的样本获得的总的自由氯离子浓度剖面图。观察到总的氯离子浓度分布剖面图根据考虑到的粘合物百分比划定范围，而表面氯离子浓度，即海水氯离子浓度（3.5%）在五个氯离子浓度分布剖面图里保持不变。 结果分析 表3总结了由7年3个月得到的试样的扩散率的平均结果和标准偏差。因为没有评估样本的氯离子粘合物的特征值，我们就以考虑到的粘合物的百分比的形式来比较扩散率。硅粉对扩散率的影响可以通过比较由配合比2和4的结果来评估，配合比2包括500 kg/m3 (31.2lb/ft3)的水泥和50 kg/m3 (3.12 lb/ft3)的硅粉；配合比4包括550 kg/m3 (34.3 lb/ft3)的水泥，且没有硅粉。4号配合比样本的扩散率对2号配合比样本的扩散率的比率从1.86增长为2.47.这个结果表明硅粉对混凝土微观结构有很大影响，因此对扩散率也有很大影响。2号和5号的混合比很相似，分别是500 和50 kg/m3 (31.2 和3.12 lb/ft3)的水泥和硅粉。2号混合物有0.34的水灰比和39.4%的体积的自然砂子代替了细小轻质的聚合物。5号混合物有0.36的水灰比和细小轻质的聚合物，没有砂子。有5号配合比的混合物的样本的扩散率对2好和配合比的混合物的样本的扩散率的比例从1.09减到1.06，同时粘合物百分比从80%减到60%。这个结果表明2号混合物比5号混合物更能保护钢筋混凝土。2号和10号的混合比几乎相同，除了骨料的最大尺寸。此外，10号混合物有0.35的水灰比。10号混合物的试样的扩散率比2号的从1.61涨到1.91。同时粘合物百分比从80%减少到60%。无疑地，10号混合物中大尺寸的骨料对混凝土在海水中的表现有害。很有可能越大尺寸的骨料对传送空间的特征越有害，越可能产生裂缝。 5,6,7,8,9号混合物配了5中不同的轻骨料，其中水灰比从0.36到0.44 。5号和8号的混合物水灰比是0.36。用8号有Leca骨料的混合物做的试件的扩散率比5号有Liapor骨料的混合物做的试件的扩散率高14%到26%。5号的Liapor8骨料比8号的Leca骨料的密度要小一些。6号混合物配有Liapor7骨料和与5号和8号有相同的混合比，但高一些的水灰比（0.37），适合于6号混合物的扩散率大概是5号的85%。然而Liapor8和Leca骨料比Liapor7骨料更密实些（分别是10%和4%）。轻骨料的种类影响了混凝土的特性，反过来又影响了氯离子渗透的过程。结果显示，Liapor7骨料比其他两种骨料对混凝土混合物更有益。但是根据这些骨料的表现，我们不能得到确切的结论，因为每个混合比中只有一个试件被测试，并且扩散率的不同之处可能还是由环境的可变性导致的。7号混合比配有0.4的水灰比和Liapor6的骨料。9号混合比配有0.44的水灰比和Lytag的骨料。适用于9号混合比的扩散率在7号的96-114%之间。这些结果反映了骨料和水灰比的共同影响。Lytag骨料比Liapor6密度密实35%。3号混合比和7号和9号有相同的水灰比，但更低的水泥含量。尽管如此，适用于3号的扩散率和7号与9号的很相似。科学的讲，3号混合比不仅能和7号和9号表现的一样好，并且能够节约成本。 表3中显示的值证明了考虑到7年又三个月的试件算出的平均扩散率的氯离子粘合物的百分比的影响。当大部分浸没了7年又三个月的试件的氯离子粘合物的百分比从80%降低到60%的时候，我们观察到，扩散率从30%上升到50%(Cfree = 0.2 Ctotal to Cfree = 0.4 Ctotal).混合比4的试件和混合比10的试件由于粘合物的百分比的改变在扩散率上分别产生了大幅度增长（90%和69%）除了平均扩散率，表3显示了扩散率值的标准偏差。试件改变的的系数在16%-52%范围内浮动。图一显示用混合比1配的试件的氯离子浓度分布剖面随着距离试件表面的距离改变的情况。因为表面的氯离子浓度仍旧和所有考虑到的自由氯离子浓度分布相同，假设的粘合物的百分比越大，距离试件表面近的氯离子浓度分布的坡度越大。（在0到0.45cm之间）。在这个范围内的坡越陡，扩散率的值就越小。离表面近的扩散率的小值拉低了平均扩散率但增加了标准偏差。正如拟合曲线，平均扩散率的值决定于表面附近氯离子含量测量的点的数量。无视这些测量数据是不合理的，因为有证据，混凝土暴露在海水中的表层比块体混凝土的孔要少。试件的氯离子含量也是以相同的空间距离测得的。（在每0.3cm处即0.12英尺）每个给定位置计算得到的扩散率代表了考虑到的位置的混凝土的特征。因此，由文献中提到的方法计算得到的平均扩散率可以视为通过氯离子浓度分布图测得的。（如果在距离混凝土表面很近范围内有的点避灾块体混凝土中有更大的值，结果肯定会被误导）。通过5图2显示了配有混合比1,4,5,10的试件的失效概率。结果显示如果假定钢筋固定在距混凝土表面5cm处，腐蚀开始的临界氯离子含量是水泥重量百分比的0.4%。由混合比4和10配的每个试件得到的5个概率曲线一致显示了粘合物百分比越高，腐蚀开始的概率越低。对于由混合物1和5配置的试件，5个概率曲线的特定的点在相关的位置会倒置。这个倒置和这些试件的扩散率的分布规律的参数有关。像先前解释的，考虑到的粘合物的百分比越高，距离混凝土表面近的氯离子浓度分布曲线坡度越陡，这些点的扩散系数越小。如果这些距离混凝土表面近的点的扩散系数忽略不计，平均扩散系数会变大，但是标准偏差会减小。为了证明这个影响，配有混合比1号试件的距离表面0.45到0.75cm的扩散率忽略不计。在先前考虑的情况下做可靠性分析和失效概率分析。根据考虑到的粘合物百分比，失效概率是50%，开始腐蚀的时间是57到59年之间。如果表面附近的扩散率的值没有忽视，开始腐蚀的时间在63到70年之间（查看表4）。并且，5条概率曲线不再改变位置，但符合预期表现。只有试件表面影响严重，观察到的概率曲线才会倒置。关于50%的失效概率，表4表明了钢筋处的氯离子浓度达到临界值的年限。表中结果表明，粘合物百分数不影响腐蚀开始需要的时间，也不影响扩散率。结果也反映了每种混合比氯离子浓度的临界值的不同之处。对于大部分的试件（除了配混合比4和10的），粘合物百分比从80%到60% (0.2Ctotal to 0.4 Ctotal)的改变导致到失效用的时间减少了10%。粘合物百分比也是一样的变化。4号和10号到失效用时分别减少了31%和22%。表5表明关于极限状态函数参数的失效概率的灵敏度：到混凝土表面的距离(x)，时间(t)，开始腐蚀的浓度(Co)，表面氯离子浓度(Cs)和氯离子临界浓度(Ct)。假设含有80%的粘合物时用由自由氯离子浓度分布算得的混合比1,4,5,10号混凝土的扩散率的平均值和标准偏差在CALREL上运算(Cfree = 0.2Ctotal).表5显示的灵敏度值符合腐蚀开始的概率是50%的点。灵敏度值给出了一个单位在极限状态时的改变的变化范围（计算单位：x是cm，t是s，Cs, Co, 和Ct是百分数的形式）。表6表明了腐蚀开始概率的灵敏度和x,t, Cs，Ct和扩散率平均值和标准偏差（分别是D和D）的关系。失效概率和钢筋混凝土覆盖层厚度比和时间的关系更敏感，且它和氯离子浓度有间接的敏感性。比较而言，D的改变对失效概率的影响比D的改变对其的影响更大。 总结 混凝土中钢筋的腐蚀通常和氯离子渗透入混凝土中有关。一旦氯离子到达钢筋，它们可以分解在金属表面覆盖的钝化膜或阻止钝化膜的形成。事实上，氯离子扩散进混凝土的扩散率是从像浸没试验的实验结果中估计出来的，并且菲克第二定律的解符合实验测试得到的氯离子含量分布剖面图。然而，只有混凝土孔隙溶液中多余的自由氯离子浓度对腐蚀不利。氯离子吸附在混凝土孔隙的表面，氯化铝复合物的形成和孔隙阻塞都减弱了混凝土孔隙溶液中氯离子的有效性。 在本文中提出了浸没试验结果的解释和暴露在海洋环境的混凝土结构使用寿命的预测。我们对文献中可以直接利用的有浸没试验结果的十个轻质高强混凝土配合比进行了试验分析。浸没试验后获得氯离子分布图后，氯离子扩散率D通过菲克第二定律在有氯离子含量测试的每个深度的反解算得。假设给定D的正太分布，就能算得分布参数，给定的一系列环境后的失效概率也能评估出来。 可靠性分析的结果提供给了工程有价值的情报，一旦被定义的工程的不确定性程度可以容忍，可靠性结果帮助我们在对最好的能满足科学需要的同时价格便宜的混合比的选择过程。 感谢 作者想要感谢NSF,CAPES的资金支持, Carlson-Polivka的奖学金。特别感谢本文所引用的NTH的Odd Gjrv教授的提供的测试结果。 参考文献 1. Jones, D. A., Principles and Prevention of Corrosion, Macmillan PublishingCo., New York, 1992.2. Clifton, J. R., “Predicting the Service Life of Concrete,” ACI MaterialsJournal, V. 90, No. 6, Nov.-Dec. 1993, pp. 611-617.3. Crank, J., Mathematics of Diffusion, Oxford University Press, 2ndEdition, 1975.4. Gjrv, O. E.; Tan, K.; and Zhang, M.-H., “Diffusivity of Chloridesfrom Seawater into High-Strength Lightweight Concrete,” ACI MaterialsJournal, V. 91, No. 5, Sept.-Oct. 1994, pp. 447-452.5. Hausmann, “Steel Corrosion in Concrete,” Materials Protection, V. 6,No. 19, 1967.6. Gouda, “Corrosion and Corrosion Inhibition of Reinforcing Steel, I:Immersed in Alkaline Solutions,” British Corrosion Journal, V. 5, 1970,pp. 198-203.7. Diamond, S., “Chloride Concentrations in Concrete Pore SolutionsResulting from Calcium and Sodium Chloride Admixtures,” Cement, Concrete,and Aggregates, V. 8, No. 2, 1986, pp. 97-102.8. Tuutti, K., Corrosion of Steel in Concrete, Swedish Cement and ConcreteResearch Institute, Stockholm, 1982.9. Mehta, P. K., and Gerwick, B. C., “Cracking-Corrosion Interaction inConcrete Exposed to Marine Environment,” Concrete International:Design & Construction, V. 4, No. 10, Oct. 1982, pp. 45-51.10. Mehta, P. K., “Concrete Technology at the CrossroadsProblemsand Opportunities,” Concrete Technology: Past, Present, and Future, SP-144,American Concrete Institute, Detroit, 1994, pp. 1-30.11. Der Kiureghian, A., “Structural Component Reliability,” lecturenotes for the course “Structural Reliability: Methods & Applications,” Universityof California at Berkeley, 1989, pp. 1-38.12. Liu, P.-L.; Lin, H.-Z.; and Der Kiureghian, A., “CALREL User Manual,”University of California at Berkeley, 1989, pp. 1-63.2.13. Zhang, M.-H.; Zhang, T.-W.; and Gjrv, O. E., “Properties of High-Strength Lightweight Concrete,” paper submitted to the International Symposiumon Str