一种钢筋混凝土结构耐久性分阶段评价方法

1.一种钢筋混凝土结构耐久性分阶段评价方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）对钢筋混凝土结构物进行检测，分别获取结构物钢筋保护层厚度的实测值代表值Hr、混凝土氯离子扩散系数的实测值代表值Dr以及混凝土冻融耐久性系数的实测值代表值Fr；并查阅获取结构物钢筋保护层厚度的设计值Hd，混凝土氯离子扩散系数的设计值Dd以及冻融耐久性系数的设计值Fd；
（2）建立钢筋混凝土结构耐久性评价方程式：SD=α1K+α2F,其中K与F分别是反映由氯离子侵入导致钢筋锈蚀以及由冻融循环导致表层混凝土疏松剥落对钢筋混凝土结构耐久性影响水平的参数，α1与α2分别是K与F的修正系数；
其中
（3）根据钢筋混凝土结构物不同服役环境及施工、维护的不同阶段判定上式中α1,α2及△x1的取值；
在施工阶段：
对于只存在氯盐侵蚀的情况下， α2= 0，△x1=0；
对于只存在淡水冻融循环的情况下，α1=0， △x2=0；
对于既存在氯盐侵蚀又存在冻融循环的盐冻情况下，
△x1=△x2=0；
在维护阶段：
对于只存在氯盐侵蚀的情况下， α2=0，其中△x1取粗骨料粒径统计平
均值的1/2，或取粗骨料最大与最小粒径的平均值的1/2；
对于只存在淡水冻融循环的情况下，α1=0， 当表面尚未发生浆体剥离
时，△x2=0，当表面发生浆体剥离时，△x2取粗骨料粒径统计平均值的1/2，当表面发生浆体剥落时，△x2取粗骨料粒径统计平均值，或取粗骨料最大与最小粒径的平均值，或取粗骨料最大粒径值；
对于既存在氯盐侵蚀又存在冻融循环的盐冻情况下，
当表面尚未发生浆体剥离时，△x1取粗骨料粒径统计平均值的1/2，或取粗骨料最大与最小粒径的平均值的1/2，△x2=0；当表面发生浆体剥离时，△x1与△x2均取粗骨料粒径统计平均值的1/2，当表面发生浆体剥落时，△x1与△x2均取粗骨料最大粒径值；
以上为钢筋混凝土结构物处于三种不同服役环境下及施工、维护的不同阶段且结构物表面砂浆层厚度小于或等于粗骨料的最大粒径时，α1,α2及△x1,△x2的取值方式；另，当结构物表面砂浆层厚度大于粗骨料的最大粒径时，△x1与△x2的取值分别为在上述取值的基础上加上测得的砂浆层厚度值；
（4）计算获取SD值，并将SD值与第一界限值、第二界限值相比较，当SD值大于或等于第一界限值时可认为钢筋混凝土结构物耐久性处于良好水平；当SD值大于或等于第二界限值且小于第一界限值时可认为钢筋混凝土结构物耐久性处于可接受水平；当SD值小于第二界限值时可认为钢筋混凝土结构物耐久性水平偏低,应该采取更严格的质量控制措施或应该启动结构维护。
2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土结构耐久性分阶段评价方法，其特征在于：
步骤（4）中，所述第一界限值的取值范围为1.1-1.2，第二界限值的取值范围为1.0-1.05。
3.根据权利要求2所述的一种钢筋混凝土结构耐久性分阶段评价方法，其特征在于：
所述第一界限值为1.15，第二界限值为1.0。

一种钢筋混凝土结构耐久性分阶段评价方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种钢筋混凝土结构耐久性分阶段评价方法，特别适用于不同服役环境以及不同阶段的钢筋混凝土结构的耐久性评价。\n背景技术\n[0002] 氯离子侵入导致的钢筋锈蚀以及冻融循环导致的混凝土剥落是钢筋混凝土结构耐久性失效最重要两个因素，有些是以氯离子侵入为主，有些是以冻融循环破坏为主，也有些是既有氯离子侵入又有冻融循环破坏，即盐冻。虽然影响混凝土结构耐久性的因素有多个，但结构耐久性失效形式只有一个，在整个服役过程中，不同影响因素的重要程度也是变化的而且混凝土的多项性能也随时间变化，鉴于服役过程的复杂性，需要在不同阶段找到结构物耐久性的薄弱区域，并在服役阶段进行有重点的维护、维修，以保证结构耐久性满足设计要求。\n[0003] 设计人员往往会根据工程所处环境特点制定综合性的耐久性指标体系，但在工程施工阶段，有些指标可以高质量持续的实现，但有些指标却难以稳定的实现。设计人员所确定的耐久性指标体系虽然涉及多个具体的参数指标，在不同的服役阶段各个参数指标怎么确定？如何将彼此独立的参数综合起来评价结构的耐久性水平？这就迫切需要提出一种钢筋混凝土结构耐久性分阶段评价方法。\n发明内容\n[0004] 为了实现钢筋混凝土结构耐久性水平的分阶段评价，明确工程施工及运营维护阶段的控制重点，本发明提出了一种钢筋混凝土结构耐久性分阶段评价方法。\n[0005] 其技术解决方案是：\n[0006] 一种钢筋混凝土结构耐久性分阶段评价方法，其包括以下步骤：\n[0007] （1）对钢筋混凝土结构物进行检测，分别获取结构物钢筋保护层厚度的实测值代表值Hr、混凝土氯离子扩散系数的实测值代表值Dr以及混凝土冻融耐久性系数的实测值代表值Fr；并查阅获取结构物钢筋保护层厚度的设计值Hd，混凝土氯离子扩散系数的设计值Dd以及冻融耐久性系数的设计值Fd；\n[0008] （2）建立钢筋混凝土结构耐久性评价方程式：SD=α1K+α2F,其中K与F分别是反映由氯离子侵入导致钢筋锈蚀以及由冻融循环导致表层混凝土疏松剥落对钢筋混凝土结构耐久性影响水平的参数，α1与α2分别是K与F的修正系数；\n[0009] 其中\n[0010] （3）根据钢筋混凝土结构物不同服役环境及施工、维护的不同阶段判定上式中α1,α2及△x1的取值；\n[0011] 在施工阶段：\n[0012] 对于只存在氯盐侵蚀的情况下， α2= 0，△x1=0；\n[0013] 对于只存在淡水冻融循环的情况下，α1=0， △x2=0；\n[0014] 对于既存在氯盐侵蚀又存在冻融循环的盐冻情况下，\n△x1=△x2=0；\n[0015] 在维护阶段：\n[0016] 对于只存在氯盐侵蚀的情况下， α2=0，其中△x1取粗骨料粒径统计平均值的1/2，或取粗骨料最大与最小粒径的平均值的1/2；\n[0017] 对于只存在淡水冻融循环的情况下，α1=0， 当表面尚未发生浆体剥离时，△x2=0，当表面发生浆体剥离时，△x2取粗骨料粒径统计平均值的1/2，当表面发生浆体剥落时，△x2取粗骨料粒径统计平均值，或取粗骨料最大与最小粒径的平均值，或取粗骨料最大粒径值；\n[0018] 对于既存在氯盐侵蚀又存在冻融循环的盐冻情况下，\n当表面尚未发生浆体剥离时，△x1取粗骨料粒径统计平均值的1/2，或取\n粗骨料最大与最小粒径的平均值的1/2，△x2=0；当表面发生浆体剥离时，△x1与△x2均取粗骨料粒径统计平均值的1/2，当表面发生浆体剥落时，△x1与△x2均取粗骨料最大粒径值；\n[0019] 以上为钢筋混凝土结构物处于三种不同服役环境下及施工、维护的不同阶段且结构物表面砂浆层厚度小于或等于粗骨料的最大粒径时，α1,α2及△x1,△x2的取值方式；\n另，当结构物表面砂浆层厚度大于粗骨料的最大粒径时，△x1与△x2的取值分别为在上述取值的基础上加上测得的砂浆层厚度值；\n[0020] （4）计算获取SD值，并将SD值与第一界限值、第二界限值相比较，当SD值大于或等于第一界限值时可认为钢筋混凝土结构物耐久性处于良好水平；当SD值大于或等于第二界限值且小于第一界限值时可认为钢筋混凝土结构物耐久性处于可接受水平；当SD值小于第二界限值时可认为钢筋混凝土结构物耐久性水平偏低,应该采取更严格的质量控制措施或应该启动结构维护。\n[0021] 上述步骤（4）中，所述第一界限值的取值范围优选为1.1-1.2，第二界限值的取值范围优选为1.0-1.05。更加优选的是，第一界限值为1.15，第二界限值为1.0。\n[0022] 本发明的有益技术效果是：\n[0023] 本发明可以在氯盐侵蚀、冻融循环破坏或两者同时存在的情况下，对不同阶段钢筋混凝土结构的耐久性水平进行评价，从而可以在施工期及维护期找到结构物耐久性的薄弱区域，并进行有重点的监测、维护，以保证结构物耐久性满足设计要求。\n具体实施方式\n[0024] 一种钢筋混凝土结构耐久性分阶段评价方法，其包括以下步骤：\n[0025] （1）对钢筋混凝土结构物进行检测，分别获取结构物钢筋保护层厚度的实测值代表值Hr、混凝土氯离子扩散系数的实测值代表值Dr以及混凝土冻融耐久性系数的实测值代表值Fr；并查阅获取结构物钢筋保护层厚度的设计值Hd，混凝土氯离子扩散系数的设计值Dd以及冻融耐久性系数的设计值Fd。\n[0026] （2）建立钢筋混凝土结构耐久性评价方程式：SD=α1K+α2F,其中K与F分别是反映由氯离子侵入导致钢筋锈蚀以及由冻融循环导致表层混凝土疏松剥落对钢筋混凝土结构耐久性影响水平的参数，α1与α2分别是K与F的修正系数；\n[0027] 其中 △x1是氯离子侵入的影响\n深度。\n[0028] （3）根据钢筋混凝土结构物不同服役环境及施工、维护的不同阶段判定上式中α1,α2及△x1的取值。\n[0029] 在施工阶段：\n[0030] 对于只存在氯盐侵蚀的情况下， α2= 0，△x1= 0，即α1=1；\n[0031] 对于只存在淡水冻融循环的情况下，α1=0， △x2= 0，即α2=1；\n[0032] 对于既存在氯盐侵蚀又存在冻融循环的盐冻情况下，\n△x1=△x2= 0，即α1=α2=1/2。\n[0033] 在维护阶段：\n[0034] 对于只存在氯盐侵蚀的情况下， α2=0，其中△x1取粗骨料粒径统计平均值的1/2，或取粗骨料最大与最小粒径的平均值的1/2；\n[0035] 对于只存在淡水冻融循环的情况下，α1=0， 当表面尚未发生浆体剥离时，△x2=0，当表面发生浆体剥离时，△x2取粗骨料粒径统计平均值的1/2，当表面发生浆体剥落（如深度超过5mm）时，△x2取粗骨料粒径统计平均值，或取粗骨料最大与最小粒径的平均值，或取粗骨料最大粒径值；\n[0036] 对于既存在氯盐侵蚀又存在冻融循环的盐冻情况下，\n当表面尚未发生浆体剥离时，△x1取粗骨料粒径统计平均值的1/2，或取\n粗骨料最大与最小粒径的平均值的1/2，△x2=0；当表面发生浆体剥离时，△x1与△x2均取粗骨料粒径统计平均值的1/2，当表面发生浆体剥落（如深度超过5mm）时，△x1与△x2均取粗骨料最大粒径值。\n[0037] 以上为钢筋混凝土结构物处于三种不同服役环境下及施工、维护的不同阶段且结构物表面砂浆层厚度小于或等于骨料的最大粒径时，α1,α2及△x1,△x2的取值方式；另，当结构物表面砂浆层厚度大于骨料的最大粒径时，应取芯测量砂浆层厚度，△x1与△x2的取值分别为在上述取值的基础上加上测得的砂浆层厚度值。\n[0038] （4）计算获取SD值，并建立SD值与钢筋混凝土结构物耐久性水平之间的对应关系，比如SD≥1.15可认为钢筋混凝土结构物耐久性处于良好水平；1.0≤SD＜1.15可认为钢筋混凝土结构物耐久性处于可接受水平；SD＜1.0可认为钢筋混凝土结构物耐久性水平偏低，需要加强观测与维护。\n[0039] 上述步骤（1）中，Hr，Dr，Fr分别是结构物钢筋保护层厚度、氯离子扩散系数以及混凝土冻融耐久性系数的实测值代表值，实测值代表值可以是单个构件实测统计的结果、也可以是一支施工队伍完成的同一类结构物实测统计的结果，还可以是某个合同段所有同类结构物实测统计的结果，甚至还可以是整个工程所有结构物实测统计的结果。所述结构物钢筋保护层厚度、氯离子扩散系数以及混凝土冻融耐久性系数的实测值代表值可为各具体实测值统计平均值。\n[0040] 下面通过具体应用实例对本发明进行说明。\n[0041] 某冰冻海域（既存在氯盐侵蚀又存在冻融循环的盐冻情况）需要修建一座跨海大桥，下部结构采用钢筋混凝土结构，混凝土用粗骨料的最大粒径为25mm，最小粒径为5mm，粗骨料粒径统计平均值为12mm。结构耐久性参数设计值如表1。施工阶段测得的结构耐久性实测值代表值如表2。施工过程对钢筋混凝土结构物耐久性的评价结果如表3。该桥梁服役5年之后对下部结构进行检测结果如表4。对服役5年后下部结构耐久性水平的评价结果如表5。从表3和表5的3号结构物可以看出，虽然混凝土的氯离子扩散系数从施工时-8 2 -8 2\n的4.2×10 cm/s降到5年龄期的2.0×10 cm/s，但由于冻融循环导致了表面浆体剥落，使得氯离子侵入前锋向混凝土内部推进，计算的K值由施工期的0.83变成了0.72，而且修正系数α1，α2受浆体剥落的影响从0.5变成0.321，从而使得SD值从施工期的0.85变为\n5年龄期的0.53，这说明在运营期应对3号结构物进行抗冻耐久性的补强。\n[0042] 表1\n[0043] \n氯离子扩散系数Dd（×10-8cm2/s） 钢筋保护层厚度Hd（cm） 冻融耐久性系数Fd（%）\n4.0 7.5 75\n[0044] 表2\n[0045] \n[0046] 表3\n[0047] \n序号 α1 α2 Kr Kd K Fr Fd F SD 评价\n1 0.5 0.5 19.6 14.1 1.39 90 75 1.20 1.30 优良\n2 0.5 0.5 15.4 14.1 1.09 85 75 1.13 1.11 合格\n3 0.5 0.5 11.7 14.1 0.83 65 75 0.87 0.85 不合格\n[0048] 表4\n[0049] \n[0050] 表5\n[0051] \n序号 α1 α2 Kr Kd K Fr Fd F SD 评价\n1 0.457 0.457 34.1 14.1 2.42 92 75 1.23 1.67 优良\n2 0.456 0.456 24.0 14.1 1.70 86 75 1.15 1.30 优良\n3 0.321 0.321 10.1 14.1 0.72 70 75 0.93 0.53 不合格\n[0052] 通过上述应用实例可以看出，本发明方法可以实现钢筋混凝土结构耐久性水平的分阶段评价，不仅可以在施工期发现影响结构耐久性的因素，还可以在运营期确定造成耐久性降低的原因，由此确定日常维护的重点及修复方法。\n[0053] 需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可以做出这样或那样的容易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式，或界限值的选取等。上述的变化方式均应在