[发明专利]一种混凝土内钢筋初始锈蚀时间预测方法

说明书

本发明涉及混凝土内钢筋腐蚀领域，具体涉及一种混凝土内钢筋初始锈蚀时间预测方法，所述方法为将氯离子扩散系数作为随机变量，根据经验确定一组氯离子扩散系数数据，结合氯离子在混凝土内的迁移模型，得到深度一定时达到氯离子临界浓度时间数据，构建氯离子扩散系数和达到氯离子临界浓度时间的响应面；实测一组达到氯离子临界浓度时间，利用所述响应面得到一组新的氯离子扩散系数；利用所述一组新的氯离子扩散系数结合所述氯离子在混凝土内的迁移模型得到一组钢筋深度处钢筋初始锈蚀时间数据，统计得到钢筋初始锈蚀时间的概率分布。

技术领域

本发明涉及土木工程结构健康监测领域，具体为一种混凝土内钢筋初始锈蚀时间预测方法。

背景技术

钢筋初始锈蚀时间的监测与预测是混凝土耐久性评估的难点问题，海蚀环境下氯离子侵蚀是导致混凝土内钢筋发生锈蚀的主要诱因，目前钢筋锈蚀监测主要分为物理和电化学两种手段，目的是表征钢筋或混凝土的电化学状态、物理状态及周围环境中的各类腐蚀诱导因素等。其中主要使用的方法有：(1)电化学监测方法：由于混凝土中钢筋腐蚀是一个电化学过程，电化学测量是反映其本质过程的重要手段，目前已有的电化学监测手段可简单分为测量电流、电压及电阻三大类。目前以电流为研究对象的电化学监测方法难以避免混凝土中随机性的杂散电流的干扰。以电压为研究对象的监测方法较难实现在线原位检测，其通常需对钢筋施加扰动，导致其所测数据与真实情况存在偏差。电阻测量的手段往往容易受到混凝土中湿度、离子浓度等因素的影响，波动较大。综合各项电化学指标的综合分析系统虽已提出，但对大量关联性较差数据的分析尚处于初期阶段。(2)物理监测方法，主要通过测定钢筋引起电阻、电磁、热传导、声波传播等物理特性的变化来反映钢筋腐蚀情况，主要方法有电阻探针法，X光照相法、涡流探测法、射线法、红外线热像法、声发射探测法等。物理方法的优点是操作方便，易于现场的原位测试，受环境的影响较小。它的缺点是物理方法测定钢筋锈蚀状况时容易受到混凝土中其他损伤因素的干扰，如微裂缝等，且建立物理测定指标和钢筋锈蚀量之间的对应关系比较困难，所以物理检测的方法对钢筋的锈蚀程度一般只能提供定性的结论，而难以提供定量的分析。(3)锈蚀影响因素监测方法，现有方法主要集中在氯离子浓度、pH值监测等方向，当其用于嵌入式在线监测时往往难以避免自身长期耐久性问题，当化学物质反映殆尽或被混凝土剥落会导致传感器失效；另外，影响参数与电阻率测试等电化学方法存在同样的问题在于其测量数据只能评估钢筋锈蚀的可能性，而不能定量判断钢筋的具体腐蚀情况，测试方法的可靠性偏低。(4)基于平面应力状态应力集中的锈蚀监测是最新出现的一种钢筋锈蚀监测方法，该方法基于构造监测敏感元件处于平面应力状态，锈蚀导致平面应力状态局部应力集中从而监测锈蚀，该方法较为新颖，但是目前还处于原理探索阶段，特别是基于平面应力状态应力集中的锈蚀监测数据处理方法并不完善，限制了该方法的广泛应用。

目前钢筋混凝土耐久性监测主要任务之一是解决钢筋初始锈蚀时间、锈蚀程度的预测问题。现有方法难以在不同深度上实现从时间序列上的定量分析与预测，采用单一指标或单一深度的数据进行分析会导致监测结果可靠性不足；同时，氯离子临界浓度锋面的移动与钢筋发生初始锈蚀直接相关，但现有的氯离子传感器由于制备工艺与使用材料限制，难以在混凝土环境中实现长时间原位监测，临界浓度锋面位置难以通过数值直接表征，钢筋发生锈蚀后锈蚀速率、锈蚀程度难以预测及定量分析；钢筋初始锈蚀时间受环境、混凝土材料及暴露区域影响，传统的确定性分析方法不能给出任一时刻钢筋锈蚀发生的可能性，无法判断某一时刻钢筋发生锈蚀的概率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种混凝土内钢筋初始锈蚀时间预测方法。本发明将混凝土内钢筋初始锈蚀时间作为随机变量，利用其影响因素的随机变量概率分布，通过Bayesian理论对氯离子扩散系数概率分布函数进行逐步更新实现对混凝土内钢筋初始锈蚀时间概率分布的更新。

本发明是通过一下技术方案实现的：

一种混凝土内钢筋初始锈蚀时间预测方法，