基于抗腐蚀策略的沿海港口混凝土结构耐久性全寿命设计与维护
成 果 名 称：基于抗腐蚀策略的沿海港口混凝土结构耐久性全寿命设计与维护
第一完成单位：浙江数智交院科技股份有限公司
其他完成单位：浙江大学
鉴 定 日 期：2021年4月25日
成果内容简介：
本项目基于混凝土结构全寿命的耐久性能和全周期成本控制，提出满足结构适用性和安全性要求的耐久性能提升方法和控制策略，并且有针对性地从结构设计、建造、运营和维养等全寿命周期的各个环节提升和控制结构的综合性能，科学提升结构使用寿命。具体通过调研东南沿海港口混凝土结构的灾病害现状，研究沿海混凝土结构耐久性劣化、提升与控制基本理论，提出一套提升沿海港口混凝土结构长期性能技术方法，并形成了基于抗腐蚀策略的沿海混凝土结构全寿命耐久性设计方法。本项目的相关研究成果具有重要的理论价值和工程意义。
主要技术性能指标：
1. 东南沿海港口混凝土结构灾病害现状调查分析
结合浙江温州市、舟山市总计15座的码头和船坞的灾病害调研结果，将灾病害进行分类及成因分析。
2. 沿海混凝土结构耐久性失效机理与退化模型
构建了物质传输－腐蚀区域界定－钢筋腐蚀全过程耦合的电化学模型，揭示了氯盐环境下混凝土内钢筋微、宏电池腐蚀的作用机理。
3. 沿海港口混凝土结构防腐材料劣化机理与长期性能研究
建立了荷载与氯盐耦合作用下5Cr低合金耐蚀钢筋在混凝土内锈蚀后的力学性能分析模型，获得了5Cr低合金耐蚀钢筋的退化规律和腐蚀特征参数，发现5Cr低合金耐蚀钢筋的腐蚀电流密度相对普通钢筋降低了3倍左右，说明耐蚀钢筋的腐蚀速率低于普通钢筋，钢筋防腐蚀性能获得了显著的提升；获得了疲劳作用下环氧钢筋涂层的开裂疲劳次数和特征，发现涂层破坏主要出现在主筋与箍筋相连的位置以及筋锚固端的钢筋表面应注意即时修补。
4. 基于防-抗策略的混凝土结构耐久性全寿命设计方法
提出了基于混凝土构件疲劳性能的双向电迁移控制方法，实现了施工期、诱发期及劣化期的全寿命耐久性控制与提升，形成港口混凝土结构耐久性预警系统，实现混凝土耐久性主要参数进行实时检测，并输入耐久性主要参数的相关数据于专家系统实现对海洋环境下结构的健康状况进行实时有效评估，能够预测结构的健康状况并对其进行预警；全寿命总成本计算软件能够根据用户提供的工程数据计算结构的全寿命周期建造、检测、维护、维修和拆除等的直接成本、环境成本和社会成本，实现高桩码头结构的全寿命总成本分析和评价，为决策者设计、施工、维护、维修方案选择提供依据。
推广应用前景：
（1）通过采用低合金耐蚀钢筋于嘉兴港独山港区液体散货作业区（A区）4号泊位工程发现不仅能够提升钢筋耐腐蚀性能，而且还延长港口混凝土结构使用寿命，实现了有效控制港口混凝土结构全寿命性能及成本。应用结果表明耐蚀钢筋长期性能研究对提升港口混凝土结构的使用寿命及安全可靠性能的效果十分显著。
（2）基于防-抗策略的混凝土结构耐久性全寿命设计方法在嘉兴港乍浦港区E区4号泊位工程的成功应用。应用结果表明采用混凝土结构耐久性全寿命理念进行设计、建造与维护，能够有效保障海洋环境港口工程的耐久性寿命，具有重要的工程意义。