基于Wiener随机过程地下腐蚀环境中钢筋混凝土耐久性寿命预测

摘要

根据兰州地铁沿线站台地下水和土壤中所含腐蚀离子配置含有SO^(4)_^(2-)、Cl^(-)、Mg^(2+)的4种复合盐溶液,将钢筋混凝土试件置于复合盐溶液中,每隔90 d通过电化学工作站及超声声速检测仪进行无损检测,利用非单调Wiener随机退化过程,以相对动弹性模量值达到0.4时作为混凝土失效破坏条件,以混凝土裂缝开展宽度达到0.2 mm时的腐蚀电流密度作为混凝土中钢筋的失效阈值,进而建立钢筋混凝土耐久性寿命预测模型.研究结果表明:复合盐溶液环境下,极化曲线整体向腐蚀电流密度增大和负电位方向移动,交流阻抗图谱呈现双容抗弧,初始时刻低频区阻抗弧半径大,斜率高,腐蚀周期增加,低频阻抗弧半径逐渐减小并向阻抗实部收缩,阻抗谱逐渐左移.裂缝宽度到达0.2 mm时腐蚀电流密度的失效阈值为7.6375μA/cm^(2),基于Wiener随机过程模型可以很好地反映钢筋混凝土在腐蚀环境中耐久性寿命变化.钢筋和混凝土寿命曲线均呈现出三阶段变化特点,钢筋寿命曲线第一阶段持续时间更长,第二阶段加速退化速率更快.通过Wiener随机过程得到钢筋的寿命小于混凝土寿命,在A、B、C、D四种溶液中的寿命分别约为7200 d、2900 d、4500 d及2000 d,而混凝土在4种溶液中的寿命分别约为10000 d、6500 d、5500 d及5000 d.且钢筋寿命对氯盐的敏感性大,而混凝土寿命对硫酸盐的敏感性大.