由于受海洋动力因素、海岸地形、气候、大陆入海河流等因素的影响,不同海岸带形成各自特殊的海洋环境,潮流的性质、运动形态、潮差的分布、潮流历时和流速均有明显的地域性[6-28]。在材料参数确定的情况下,影响海洋竖向环境非饱和渗流的主要因素包括混凝土内部孔隙的饱和度、混凝土表面蒸发速率、干湿循环机制等[6-69]。海洋竖向环境混凝土结构不同标高处的氯离子侵蚀分布的差异,主要是由于不同海拔高度处环境因素的变化规律不同,每天的潮涨潮落导致每个标高处海水干湿时间比例的不同[6-27]。
海洋竖向环境的基准环境为浙江嘉兴乍浦港区,对预测模型中参数进行分析与确定的依据均为乍浦港区的暴露数据。对于海洋竖向环境的分区指标最为直观的应是高程或距海面高度,然而两者均为独立于海域环境的指标,只能表征乍浦港区的特定海洋环境,而不能反映其他海域的环境特征。
本章在对海洋竖向环境区划工作中,将混凝土受氯离子侵蚀的深度沿高程变化规律与其受海水的周期浸润时间之间建立联系,将不同海域的潮汐特征反映到周期浸润时间上,以不局限于乍浦港区的特定海洋环境。
图6-17 氯离子侵蚀深度预测值与实测结果的对比
分区中指标计算与预测包括以下内容。
(1)假设混凝土保护层厚度服从正态分布,变异系数均取为0.11(经验值)。根据已经确定的计算模型(6-3)~(6-5)、(6-19),引入基准环境乍浦港区实际外部环境(表6-2),采用蒙特卡罗数值方法预测标准内部条件下、满足目标可靠度和指定耐久性极限状态下的指标值,标准试件暴露50年后的氯离子侵蚀深度X50,即保证50年使用寿命所需的保护层厚度。(www.xing528.com)
(2)以海水浸润时间比kJR作为表征混凝土受海水周期浸润时间的指标,根据乍浦潮位资料计算对应标高处的海水浸润时间比,具体计算方法参见文献[6-27]。图6-18给出了氯离子侵蚀深度X50、kJR随高程h变化的关系。
分区指标确定为海水浸润时间比kJR,不同分区对应的kJR界限值确定见图6-18。界限值的确定方法:为使各区划等级的劣化梯度相等,将氯离子侵蚀深度逐渐趋于稳定的X50曲线下半部分5等分,并对应至曲线的上半部分;按照侵蚀深度的分布区间对应至相应高程处的海水浸润时间比kJR,得到各个分区边界对应的界限值kJR,并根据kJR确定分区边界对应的高程h。得到海洋竖向环境的环境作用效应区划结果见图6-18,共划分为5个区域等级:1、2、3、4、5,从1至5为侵蚀严重程度递增。
从kJR对混凝土在海洋竖向环境受氯离子侵蚀程度的影响来看,侵蚀深度X50先随高程增加(kJR减小)而逐渐提高,在高程约为2.9 m处达到最大值(kJR约为0.364),后随高程增加(kJR减小),X50数值开始减小。结合环境作用区划图与指标关系分析(图6-18),将各分区的区域特征列于表6-10。表6-10中提到的氯离子侵蚀深度X50是指标准试件在基准环境条件下(乍浦港区)暴露50 a后的深度预测值。
图6-18 X50、kJR、h的相关关系与环境区划
表6-10 海洋竖向环境各级耐久性区域的环境特征与作用程度
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