影響耐久性的因素

　　海洋工程設(shè)施和裝備用結(jié)構(gòu)材料主要有鋼鐵和鋼筋混凝土材料。

　　材料的耐久性是指在可接受的維護(hù)和一般性維修條件下，材料在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)能夠滿足預(yù)期的性能的能力。

　　影響鋼鐵和鋼筋混凝土材料耐久性的因素有很多，包括內(nèi)因和外因。內(nèi)因取決于材料的種類，其化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)以及材料的加工工藝會(huì)影響其性能，包括其環(huán)境適應(yīng)性和耐久性。外因則包括材料服役的環(huán)境和工況。

　　在海洋環(huán)境中，工程結(jié)構(gòu)老化和破壞的具體原因包括：疲勞、腐蝕和混凝土劣化、地質(zhì)條件上的危險(xiǎn)（包括地質(zhì)沉降、海底沖刷作用等）、事故造成的損傷（如船舶碰撞、墜物撞擊等）、極端天氣和海況、使用狀態(tài)發(fā)生改變、海生物污損、人為過失或管理不當(dāng)?shù)取Ｆ渲?，腐蝕和疲勞是造成海洋工程結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生提早失效的主要原因。

　　在海洋環(huán)境中，鋼鐵等金屬材料如不采取有效的防護(hù)措施，會(huì)很快因腐蝕而產(chǎn)生失效，使海洋工程結(jié)構(gòu)物因失去結(jié)構(gòu)強(qiáng)度而導(dǎo)致破壞。

　　海洋結(jié)構(gòu)還會(huì)受到周期或交變載荷的作用而導(dǎo)致疲勞，很多情況下同時(shí)受到腐蝕環(huán)境的作用，因此發(fā)生的是腐蝕疲勞，這種情況下會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)更容易失效。疲勞壽命取決于材料、環(huán)境和載荷，可通過合理的設(shè)計(jì)來保證其抗疲勞性能。

　　有些小的損傷剛開始并不會(huì)造成大的問題，但在結(jié)構(gòu)物的壽命期內(nèi)很多小的損傷會(huì)產(chǎn)生累積效應(yīng)，最后會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生重要的影響。

　　海生物污損對(duì)船舶等移動(dòng)的結(jié)構(gòu)物來說是個(gè)很關(guān)鍵的因素，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致航行的阻力增大，影響船舶的性能。海水管路系統(tǒng)中的海生物附著還會(huì)導(dǎo)致管路堵塞，影響系統(tǒng)或設(shè)備工作。但對(duì)固定式海洋工程結(jié)構(gòu)來說，主要是增加了重量和載荷，有時(shí)會(huì)加速腐蝕破壞（但有些生物附著也會(huì)減輕腐蝕），在寒冷的海域海生物生產(chǎn)較慢，而在溫暖的海域海生物污損比較嚴(yán)重，通常海生物污損對(duì)海洋工程結(jié)構(gòu)材料的耐久性并不是非常關(guān)鍵的因素。
 

　　鋼筋腐蝕是混凝土結(jié)構(gòu)損傷破壞的最主要原因之一。由于混凝土空隙液為強(qiáng)堿性（PH12.5~13.5），碳鋼鋼筋通常在這樣環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生鈍化，因此一般不會(huì)發(fā)生腐蝕。

　　然而由于海洋環(huán)境中的氯離子會(huì)擴(kuò)散滲入混凝土到達(dá)鋼筋的表面，破壞鋼表面的鈍化膜而導(dǎo)致腐蝕。鋼筋腐蝕會(huì)導(dǎo)致體積增大，產(chǎn)生應(yīng)力，使混凝土開裂，而裂紋又為腐蝕性介質(zhì)的滲入提供了更便捷的通道，促進(jìn)鋼筋的進(jìn)一步腐蝕，造成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)失去承載能力而失效。

　　除了氯離子以外，碳化也是造成鋼筋混凝土破壞的一個(gè)重要的原因，因?yàn)樘蓟瘯?huì)造成PH值降低，促進(jìn)鋼筋的腐蝕。

　　造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物破壞的其它原因還包括混凝土堿集料反應(yīng)和凍融破壞。

　　影響海洋工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素包括：

　　（1）混凝土的類型

　　混凝土類型對(duì)耐久性有顯著的影響，因?yàn)樗鼪Q定了氯離子等侵蝕性介質(zhì)擴(kuò)散和滲透到鋼筋表面的速率。不同類型的混凝土材料的物理（孔隙度和致密性等）和化學(xué)特性存在差異，含有粉煤灰和礦渣粉混凝土有更好的耐氯離子侵蝕性能。

　　（2）鋼筋表面混凝土覆蓋層的厚度

　　如果混凝土覆蓋層的厚度足夠，可以大大提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。在海洋環(huán)境中，混凝土覆蓋層的厚度應(yīng)增大，以獲得對(duì)鋼筋的充分保護(hù)。即便是采用高性能混凝土，減小混凝土覆蓋層厚度會(huì)增大風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榱鸭y和空隙會(huì)形成到達(dá)鋼筋的低阻通路。但過厚覆蓋層也不合適，因?yàn)闀?huì)增大表面裂紋的寬度。

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