钢筋腐蚀的代价与应对之策(2)

最常见的测量技术是现场破坏性测试，即电位计和Volhard法。这些技术对于短期决策（如维修或养护）很有价值，可以用于模型更新，但也存在因为操作原因导致的误差和错误问题。腐蚀的概率表示为临界浓度和实际浓度间余量的函数，即C(t)–Ccrit?。对于0.0001（以混凝土重量计）的安全系数而言，发现的概率约为87％。

此外，测量的不确定性还取决于空间可变性、测量的数量等。因此，选用精准的成本和准确性来涵盖所有可能的测量方法是不可能的。同时，计算最大成本（指定为Cmeas）与主动和被动修复成本息息相关。如前所述，四个不同的场景中体现出了测量的不确定性，即P(Ddep|Tno))、P(Dno-dep|Tno)、 P(Ddep|Tyes)和P(Dno-dep|Tyes)，如表1所示。

维修方法的考量

根据欧洲混凝土规范Model Code 2010(MC2010)，保护包括维持结构或将结构恢复到满足定义性能要求状态的所有措施。此外，保护措施是为了使结构满足其预期的使用寿命、延长结构的计划使用寿命，或使其能够满足性能变化的要求（如变化的载荷）。本文所考虑的维修措施为使结构能够达到其预期的使用寿命。

保护策略分为主动与被动。主动保护策略基于预防性（或保护性）干预措施，是通过在检测出损坏之前，实施处理或采取措施，避免或最大程度地减少进一步恶化。本文分析的重点是可用性极限状态（未观察到结构性破坏），因此仅考虑了维修方法，未考虑更换、拆除等。

欧洲标准EN 1504总结了11条混凝土维修和保护原则，其中一些维修原则和特定方法既可以用作主动措施，也可以用作被动措施，其他则可以作为补充。这些方法中，每一种都有其特定过程和成本，而成本又在不同的地区有所差异。因此，本文未考虑修理方法的实际成本，而是关注主动和被动成本间的比例。

CONREP NET对修复后的混凝土结构进行了约230个案例研究（这些案例位于欧洲不同国家，其中约70％位于北欧）。研究显示，修复后的混凝土结构中，有50％发生了故障。其中25％在前5年内发生劣化，75%在10年内劣化，95%在25年内劣化。

图1中显示的决策树未考虑时间因素。根据上述百分比，成功修复且在前五年内未劣化的百分比为Prep= 0.875。因此，将分析中成功修复的概率设为Prep?= 0.875，可以将其应用于每个个案研究。

预后验分析

笔者根据图1所示的决策树，对氯含量测量的成本效益进行了预后验分析，列于表3中。

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针对不同的钝化概率Pdep（即Prep=0.2，Prep=0.4，Prep=0.6和Prep=0.8）进行计算，可以代表不同的混凝土混合物。假定发生去钝化导致损坏的概率P(Dcrack|Ddep)设为80％。P(Dcrack|Ddep)涵盖氯化物含量高于临界水平但不会引起去钝化的情况，或发生去钝化但不造成任何损坏的情况。成功修复的概率设置为Prep=0.875（请参见“修复方法”一章）。假定实际的氯化物含量近似等于临界氯化物含量，这种假设导致测试的准确性为90％。此精度取决于所选的测量方法，且在计算测量的成本效益方面起着重要作用。

最大测量成本的比率Cmeas,max仍然具有成本效益，这是根据主动维修和被动维修的成本而计算的。图2显示了四种去钝化概率的主动成本Crep,p，以及反应性维修成本Crep,p与测量最大成本效益值Cmeas,max之比。

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图2 测量的最大成本效益值Cmeas,max，表示预防性和反应性维修的不同成本。

其中，去钝化的概率：（a）Pdep?= 0.2；（b）Pdep?= 0.4；（c）Pdep= 0.6；（d）Pdep?＝?0.8。

以上得出的Cmeas,max值在图2中以绿色显示。如果主动维修成本为欧元，被动维修成本为欧元，那么仍然具有成本效益的最大测量成本分别为3400欧元、8000欧元、欧元，以及欧元。

从图2中可以看出，随着去钝化初始概率Pdep的增加， Cmeas,max会增高。但是，人们更期望随着Pdep接近1.0，Cmeas,max值降低。因为在去钝化几乎显而易见的情况下，信息的价值并不高。此现象可以通过以下事实来解释：分析中考虑了一些降低测量值的事件，即错误指示去钝化、准确指示去钝化之后没有发生损坏、修复不成功等。

扩大分析克服局限性

VoI分析是基于决策理论框架进行的，该理论框架使用预后验分析法，是COST行动TU1402“量化结构健康监测价值”中取得最新进展的一部分。基于此框架，基础设施管理者和运营商可量化生命周期过程中某个步骤的价值和成本效益。从获得的结果可以看出，随着初始去钝化概率Pdep的增加，仍然具有成本效益的最大测量成本Cmeas,max会增加。

文章来源：《中国腐蚀与防护学报》 网址: http://www.zgfsyfhxb.cn/zonghexinwen/2021/0326/653.html