基于多参数耦合的钢筋混凝土结构氯离子腐蚀服役寿命预测模型研究

为解决氯离子侵蚀导致的钢筋混凝土结构耐久性问题，研究人员开发了一种新型多参数预测模型，该模型创新性地将法拉第电解原理(Faraday’s principle)与菲克扩散定律(Fick’s rule)相结合，通过考量湿度效应(β)、混凝土电阻率(ρc)及辅助胶凝材料(SCMs)等因素，使预测可靠性提升15-20%。实验验证表明，掺入粉煤灰(Fly Ash)可使腐蚀率降低25%，矿渣(GGBS)能减少40%氯离子扩散，模型在海洋环境中的预测误差仅±10%，可为海工建筑节省30%维护成本。

　　

近年来，钢筋混凝土结构在氯离子侵蚀下的耐久性预测成为研究热点。这项研究提出了一种革命性的多参数模型，巧妙地将法拉第电解定律(Faraday’s electrolysis principle)与菲克第二扩散定律(Fick’s diffusion rule)进行联姻，实现了从腐蚀萌生期到发展期的全过程模拟。与传统生命周期评估工具Life-365相比，该模型创新性地引入了环境湿度系数(β)、混凝土电阻率(ρ_c)等关键参数，并重点考察了粉煤灰(Fly Ash)和粒化高炉矿渣(GGBS)等辅助胶凝材料(SCMs)的影响，使得预测精度显著提升15-20%。

研究团队通过快速氯离子渗透试验(RCPT)、盐雾浸泡、半电池电位测量和重量分析法等实验手段，对12种配合比的混凝土进行了系统验证。结果令人振奋：与普通波特兰水泥(OPC)基准组相比，掺入20%粉煤灰的试样腐蚀速率直降25%，而40%矿渣掺量更使氯离子扩散系数骤减40%。在模拟海洋环境的实战测试中，该模型的预测结果与现场数据吻合度极高，误差范围控制在±10%以内，完胜Life-365的商业预测系统。

更令人瞩目的是，通过该模型的材料优化功能，工程师们只需将矿渣掺量调整至40%，再配合合理的保护层厚度设计，就能在海洋工程中节省高达30%的全生命周期维护费用。研究团队正计划引入概率分析法和机器学习技术，让模型在复杂工况下的局部腐蚀预测方面再攀新高。这项突破不仅为海工建筑提供了经济高效的耐久性解决方案，更为基础设施智能运维开辟了新思路。