基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法

本发明涉及滨海钢筋混凝土结构，特别是基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法。

背景技术：

1、对于滨海钢筋混凝土结构，氯离子侵蚀引发的钢筋锈蚀是海洋环境下钢筋混凝土结构出现表观劣化和性能退化的主要原因，将导致结构耐久性能不足。因此，氯离子扩散系数是沿海钢筋混凝土建筑结构的耐久性的重要指标，限制氯离子扩散系数是耐久性设计和施工的主要任务。

2、现有规范在实验室试验和以往工程实践经验的基础上，对混凝土强度或混凝土配合比提出了一些基本要求。设计人员可以据此选择合适的混凝土配合比。满足这些要求的设计或完成的结构被认为满足耐久性目标。它是一种“假定满足”的设计方法便于工程实践，目前被广泛使用。值得注意的是，氯离子扩散系数是由混凝土抗压强度或混凝土混合物的规定定性确定的。

3、符合性控制是对产品质量的检验，决定产品的接受或拒绝，是对按设计执行的输出的检验。在目前的实践中，抗压强度是混凝土制品分级的重要指标；现有规范(bsi，2013；gb/t 50107，2010)提出了混凝土抗压强度的符合性控制方法。由于氯离子扩散系数的设计在目前的实践中往往是隐含的，其符合性控制往往缺乏，混凝土强度或混凝土配合比达到设计要求时往往被认为是“符合”。该方法被广泛应用，是沿海钢筋混凝土建筑结构耐久性控制的主要方法。

4、这些“隐含的”需求在工程实践中通常是不够的，混凝土氯离子扩散系数的符合性控制方案还没有得到充分解决。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法，能够在不损害生产者利益的前提下，剔除大部分不合格批次产品，该质检方案能够对结构耐久性性能起到调整效果。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法，包括以下步骤：

3、步骤1：对设计氯离子扩散系数(dao)和符合性控制扩散系数(dnssm)的关系标准化。首先考虑气候对扩散系数(dao)的影响，对扩散系数(dao)进行修正；其次，用修正后的dao,am与dnssm进行线性回归，最后得到修正后的其中λ1和λ2为修正后的系数，ε为模型的不确定性系数。获得结构和当地环境条件的参数，再根据标准化后的标准化表观扩散系数dao,am和离子非稳态迁移系数dnssm氯之间的关系，建立如下函数以保证经过符合性控制后的目标可靠度水平：

4、re lt≤re l(tsl)＝φ-1{1-p[c(c,tsl)≤ccr]}

5、

6、其中假设dnssm服从对数正态分布，令x＝ln dnssm，re lt为可靠度指标，re l(tsl)为设计使用寿命为tsl的可靠度指标，c为混凝土保护层厚度(mm)，φ-1{}为标准正态分布的累积反函数，p[]为括号内事件发生的概率；

7、步骤2：首先改变x＝ln dnssm的标准差σx,根据步骤1所示公式和给定的re lt进行蒙特卡洛模拟可得到相应的ux，之后再对ux-σx进行线性回归，线性回归的截距作为扩散系数的特征值xk，线性回归斜率值的标准正态分布的累积定义为缺陷率pk，根据求得的pk，pa(aql)和pl(lql)也可相应确定；

8、步骤3：综合考虑产品的质量水平以及生产者和使用者双方利益，来确定生产者风险[α]和使用者风险[β]；

9、步骤4：为抽样检验选择合适的样本大小；

10、通过以上步骤确定各个参数之后确定氯离子扩散系数质量检验准则，对应的质量检验准则分为两种情况，如下所示：

11、a.当扩散率的标准差σx已知时：

12、mx+k1σx≥xk,

13、xmax≤xk+c

14、b.当扩散率的标准差σx未知时：

15、mx+k2sx≥xk,

16、xmax≤xk+c

17、其中待定系数计算方法如下：

18、

19、

20、c＝aσx,

21、

22、在一较佳的实施例中，采用年平均温度考虑温度对da0的影响，对其进用如下公式对行修正：

23、

24、其中dao为温度t和相对湿度h条件下的表观扩散系数，dao,am为在温度tref下处于饱和状态下标准化的表观扩散系数，uc为氯离子扩散活化能，单位为kj/mol，r为气体常数(r＝8.314j/(mol k),tref为参考温度(tref＝276k)，t为混凝土内部实际绝对温度(k)，h为实际孔隙相对湿度，hc为是dc在其最大值和最小值之间下降一半时的湿度，对于不同的混凝土或水泥浆体，hc是恒定的，并且等于0.75。

25、在一较佳的实施例中，对设计氯离子扩散系数da0和符合性控制扩散系数dnssm的关系标准化；首先考虑气候对扩散系数da0的影响，对扩散系数da0进行修正；其次，用修正后的dao,am与dnssm进行线性回归，最后得到修正后的其中λ1和λ2为修正后的系数，ε为模型的不确定性系数。

26、在一较佳的实施例中，确定aql和lql之后，可对其做出相应的可靠度评价；分别计算出aql和lql质量水平的均值ud标准差σd，消费者接受高于lql曲线的产品的概率是消费者的风险，应该小于[β]，而接受低于“aql”曲线的产品的概率是生产者的风险，应该小于[α]，还可以根据公式：re lt≤re l(tsl)＝φ-1{1-p[c(c,tsl)≤ccr]}，计算出aql和lql的相应可靠性指标。

27、在一较佳的实施例中，假设每批产品的dnssm服从对数正态分布，其均值为ud标准差为σd，模拟dnssm的分布，从分布中随机选择样本，并检查是否满足权利要求所述1的标准，统计满足标准的次数，并计算接受比例和拒绝比例，再检查比例是否满足限度[α]和[β]的要求，如果不满足要求，则根据[α]和[β]随ud、σd的单调变化规律调整ud、σd的值，并重复上述步骤；如果满足要求就可以获得对应于aql和lql的ud和σd的值。

28、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明首次提出一种滨海钢筋混凝土结构基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法，该方法对dnssm与dao的关系进行了标准修正，质量检验中aql与lql明确并且与设计目标可靠性指标相关，更能反映设计中期望的可靠性水平，其能在不损害生产者利益的前提下剔除大部分不合格品。

技术特征：

1.基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法，其特征在于，采用年平均温度考虑温度对da0的影响，对其进用如下公式对行修正：

3.根据权利要求1所述的基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法，其特征在于，对设计氯离子扩散系数da0和符合性控制扩散系数dnssm的关系标准化；首先考虑气候对扩散系数da0的影响，对扩散系数da0进行修正；其次，用修正后的dao,am与dnssm进行线性回归，最后得到修正后的其中λ1和λ2为修正后的系数，ε为模型的不确定性系数。

4.根据权利要求1所述的基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法，其特征在于，确定aql和lql之后，可对其做出相应的可靠度评价；分别计算出aql和lql质量水平的均值ud标准差σd，消费者接受高于lql曲线的产品的概率是消费者的风险，应该小于[β]，而接受低于“aql”曲线的产品的概率是生产者的风险，应该小于[α]，还可以根据公式：relt≤rel(tsl)＝φ-1{1-p[c(c,tsl)≤ccr]}，计算出aql和lql的相应可靠性指标，将其与目标可靠性指标比较，观察其是否过高于目标可靠性水平或低于目标可靠性水平，质量控制方法是否对产品质量提出不必要的高要求，以此对所提出的基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制进行评价。

5.根据权利要求1所述的基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法，其特征在于，可用统计学的方法来检验通过氯离子扩散系数符合性控制方法的产品是否可以满足生产者和使用者双方的利益，然后确定产品的aql和lql；假设每批产品的dnssm服从对数正态分布，其均值为ud标准差为σd，模拟dnssm的分布，从分布中随机选择样本，并检查是否满足所述标准，统计满足标准的次数，并计算接受比例和拒绝比例，再检查比例是否满足限度[α]和[β]的要求，如果不满足要求，则根据[α]和[β]随ud、σd的单调变化规律调整ud、σd的值，并重复上述步骤；如果满足要求就可以获得对应于aql和lql的ud和σd的值。

技术总结
本发明提供了基于可靠度的氯离子扩散系数符合性控制及评价方法，该方法首先对现有工程实践中设计扩散系数与一致性控制扩散系数之间的关系进行相应的修正。并且在此基础上，建立了该方法的评价体系。将产品质量水平AQL和LQL与沿海钢筋混凝土建筑结构耐久性的目标可靠度水平相联系，且LQL与AQL所对应的可靠度指标与目标可靠度接近。该方法可以接受大多数质量水平高于AQL的产品，拒绝大多数质量水平低于LQL的产品，以到达保护消费者和生产者的利益，降低产品的返工率和报废率的效果，为滨海钢筋混凝土结构耐久性参数质量控制方案的进一步发展提供了重要参考。

技术研发人员：叶新一,付慧芳,赵佳俊,金琪琦,林鑫磊
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9