钱塘江是浙江省最大的河流,发源于安徽省休宁县并由杭州湾口注入东海,因其特殊的地理位置和喇叭型河口湾,面临着洪水、强潮和台风三大灾害。钱塘江堤防对于抵御潮水,保护周边地区安全与稳定起着极其重要的作用。在堤防的设计中除了保证安全性和适用性的要求外,为了满足其50-100年的服役寿命,耐久性是必需考虑的内容。本文以钱塘江堤防下沙段为研究对象,以现场检测、理论分析和实验研究方法,对钱塘江堤防混凝土结构耐久性进行了研究。主要研究内容包括: 综述了环境水对水工混凝土耐久性的影响。提出了三类单因素作用下的侵蚀状况,并就几种不同离子共同作用下的侵蚀进行了分析。 根据影响水工混凝土耐久性的六类病害,对钱塘江堤防下沙段进行了现场检测。检测结果表明混凝土钙溶蚀是影响钱塘江堤防混凝土耐久性的主要原因。 从混凝土钙溶蚀机理出发,利用Fick第二定理,结合液相钙浓度、混凝土空隙率、扩散系数三个模型,建立扩散和溶解方程。利用Matlab、Origin等软件,采用差分数值解法,可求得各时间段混凝土累积钙溶蚀量,并以此作为评价堤防耐久性失效的指标。 设计了三组混凝土钙溶蚀实验,验证了无论是降低外界环境水的暂时硬度,还是提高混凝土空隙液中石灰的溶解度来说都将加剧钙的溶蚀。理论计算值相对于实验值偏于安全,该方法能够被用于评价钱塘江堤防钙溶蚀状况。 理论计算结果表明:百年后堤防钙溶蚀量仅占全部钙含量的2.5%;溶蚀锋面的侵入深度也仅为1.63cm,而远小于堤防保护层厚度40cm。因此,钱塘江堤防能长期耐久而不发生失效。同时本文所提出钙溶蚀量计算方法可以弥补国内在该方面只有实验分析和经验公式计算,而缺乏理论计算的空白。