[发明专利]考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法

说明书

本发明提供了考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法，本发明将涂层防护因素考虑在内，在此基础上建立的碳化深度模型，能准确的预测具有涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度。并且，本发明还给出了考虑其他影响因素的思路，通过实验得到影响因素的影响系数，从而可以将其他影响因素对碳化深度的影响结合进去，预测得到更加准确的碳化深度。采用本发明方法，隧道工程从业人员可准确快速预测特长公路隧道衬砌结构混凝土碳化深度，并且评估涂层防护效果，从而实现合理及时维护，保障衬砌结构全寿命周期安全可靠。

技术领域

本发明属于隧道衬砌结构耐久性预测技术领域，尤其涉及一种考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法。

背景技术

近年来，随着我国发展水平的不断提高，对高速公路建设的需求也大大提高，而公路隧道是公路越岭的最优方案，在优化路线、改善环境、方便通行、节能环保等方面具有明显的优势。特长隧道普遍具有长距离、大埋深、大断面、周围地质条件复杂的特征，作为处在地质体中的封闭工程，相较于普通建筑结构物，特长隧道所处的环境更加恶劣，对隧道运营阶段的耐久性构成了巨大的挑战。

公路隧道衬砌广泛采用混凝土结构，特长公路隧道衬砌所处大气环境较为恶劣，高浓度的CO₂、NO_x和SO_x等酸性气体对隧道衬砌耐久性造成极大的危害。加上特长隧道长度长，封闭性好，容易导致行车排放的有害气体积聚，使得隧道内有害气体浓度远远高于一般隧道。同时，隧道衬砌结构受力复杂，存在拉应力区，容易引起混凝土开裂，提高衬砌的渗透性，加速衬砌耐久性劣化。目前，结合特长公路隧道的特点的碳化研究较少。

另一方面，防护涂层作为一种新型防护技术，运用于隧道衬砌耐久性防护尚不成熟，缺乏相关研究，容易造成无效防护或过度防护，不符合经济性要求。因此，针对特长公路隧道特点，准确预测涂层防护下的特长公路隧道衬砌结构碳化深度对探究特长公路隧道衬砌耐久性问题具有重大意义。

发明内容

针对上述现存问题，本发明的目的在于提供考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法，实现了特长公路隧道衬砌结构混凝土碳化深度和涂层防护效果的准确预测，为公路隧道全寿命周期安全性预测与评估提供支持。

本发明通过一下技术方案实现：

考虑涂层防护的特长公路隧道衬砌结构碳化深度预测方法，包括：

通过快速碳化试验，建立混凝土的初步碳化深度模型；

在标准快速碳化环境中进行快速碳化试验，根据所得试验结果建立标准快速碳化环境中混凝土的碳化深度模型；

结合初步碳化深度模型，将标准快速碳化环境中的碳化深度模型转化为自然碳化环境中混凝土的碳化深度模型；

在标准快速碳化环境基础上引入影响因素的变量进行快速碳化试验，根据所得试验结果及初步碳化深度模型和标准快速碳化环境中混凝土的碳化深度模型拟合得到影响因素对混凝土碳化深度的影响系数；

基于Alekseyev模型，将混凝土外的涂层视为等效厚度的混凝土，建立涂层防护下混凝土的碳化深度预测模型；

结合自然碳化环境中混凝土的碳化深度模型、影响因素对混凝土碳化深度的影响系数及涂层防护下混凝土的碳化深度预测模型预测衬砌结构碳化深度。

优选的，所述混凝土的初步碳化深度模型为：

式中，x为混凝土碳化深度，mm；k为混凝土的综合碳化速度系数，mm/d^0.5；t为时间，年；

所述标准快速碳化环境中混凝土的碳化深度模型为：