气候变化、CO2排放及其对碳化腐蚀的钢筋混凝土开裂和时变可靠度的影响

基于改进的碳化深度预测模型,结合IPCC预测大气CO2浓度数据,研究气候变化(CO2浓度)的规律及其对混凝土结构的碳化损伤影响。由于概率预测模型能够考虑CO2排放、环境、结构尺寸、腐蚀电流密度、钢筋布置、保护层厚度和劣化机制的不确定性和变异性,提出时变可靠度模型来计算混凝土结构在多种CO2排放策略作用下将来100年内的开始腐蚀概率和腐蚀开裂比例。研究表明:在最高CO2排放策略下的开始腐蚀概率比其在最好CO2排放策略下高720%;对于耐久性差的混凝土,在将来100年的开裂概率为0.37,这意味着大多数混凝土结构在服役期存在碳化腐蚀损伤现象,将来需要大量的维修和维护工作;当碳化腐蚀裂缝宽度要求设置从1mm降低为0.3mm时,碳化腐蚀开裂比例提高25%～70%;在所有排放策略下高腐蚀电流密度状态的混凝土腐蚀开裂比例比低腐蚀电流密度状态高1.6～2.8倍。这些信息能够为混凝土桥梁全寿命设计和维护提供支持。