氯离子侵蚀环境下钢筋混凝土材料本体强度退化规律研究

在钢筋混凝土中,钢筋表面的氧化膜在处于氯离子侵蚀环境下时极易破坏并导致钢筋锈蚀,由此引发钢筋混凝土膨胀开裂,使结构强度下降。目前已有相关研究针对钢筋混凝土锈蚀问题进行了探讨,但得出的结论并不统一,原因在于氯离子侵蚀对素混凝土和钢筋这2类主要组成成分的影响规律不明确。为解决该问题,分别针对素混凝土和钢筋开展了素混凝土氯盐浸泡试验和电化学加速钢筋锈蚀试验,并得出如下结论：氯离子侵蚀使素混凝土抗压强度和锈蚀钢筋屈服强度小幅降低,这表明钢筋混凝土的破坏主要是由于并锈胀开裂而非材料本身的强度腐蚀。同时,分析了钢筋锈蚀的变异系数,并建立了锈蚀钢筋屈服强度计算模型。     

不同环境钢筋混凝土受弯构件承载力退化计算

通过对处于不同环境下某三跨简支桥的实例计算,对比分析了混凝土碳化影响下和氯离子侵蚀下的桥梁耐久性退化的差异,结果表明：氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀,其腐蚀速度要比碳化引起的钢筋锈蚀快得多,结构承载力退化更显著。     

氯盐侵蚀下桥梁地震易损性研究进展

氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀和混凝土保护层开裂,会导致结构在地震作用下的抗震性能劣化。综述了国内外桥梁结构地震易损性分析的研究进展,从氯离子的侵蚀过程、钢筋和混凝土的力学性能劣化、钢筋与混凝土之间的黏结性能弱化三方面进行了归纳总结,揭示考虑氯离子侵蚀的桥梁地震易损性分析,除进行传统的地震概率需求和能力分析外,需着重考虑氯离子的侵蚀效应对结构抗震性能的影响。并针对当前研究中存在的问题提出了一些建议。指出现有研究基于氯离子侵蚀得到的钢筋锈蚀速率模型、黏结本构模型尚不统一,很有必要开展更深的研究;自然环境下的氯盐侵蚀更倾向于坑蚀,非均匀锈蚀下的桥梁地震易损性分析有待进一步开展。     

钢筋表面涂层破损对混凝土结构耐久性影响

通过与完好涂层钢筋进行对比,研究不同破损率的环氧涂层钢筋在氯离子侵蚀作用下的腐蚀速率,在腐蚀电位与腐蚀电流密度的基础上,推导不同破损率的环氧涂层钢筋在不同时间段的腐蚀速率,结果表明:完整的环氧涂层对钢筋基体具有良好的防护效果,在氯离子侵蚀的各个时间段内均未发生锈蚀。而预制破损涂层钢筋试件在氯离子作用下从钝化状态转变为腐蚀活化状态,且随着破损率的增加钢筋锈蚀速度增幅越大。     

沿海钢筋混凝土结构腐蚀全过程数值模拟

沿海钢筋混凝土结构的氯离子腐蚀全过程可分为3个阶段——氯离子侵蚀阶段、钢筋电化学腐蚀阶段和保护层开裂阶段.利用COMSOL软件,将3个腐蚀阶段进行耦合,建立混凝土腐蚀全过程的综合数值模型,并对某海湾大桥一桥墩进行数值模拟.结果表明:该模型可有效模拟沿海混凝土的腐蚀过程,得到氯离子侵蚀、腐蚀产物分布和混凝土裂缝开展等重要信息,并可对结构耐久性进行预测.     

基于锈胀开裂路径的混凝土构件耐久性能概率预测模型及应用

基于混凝土锈胀开裂过程的随机性,提出了一种预测钢筋锈蚀程度、锈胀裂缝开展状况及承载力退化程度时变特性的路径概率模型,并编制了计算程序,能有效评估和预测氯离子侵蚀、混凝土碳化及两者耦合作用环境下钢筋锈蚀状况、锈胀裂缝宽度开展及构件承载力退化程度在不同时段的概率分布,实现了混凝土构件从有害物质侵蚀、钢筋锈蚀、混凝土开裂、钢筋锈蚀加剧、混凝土裂缝宽度增大到构件承载力下降的性能劣化全过程的数值模拟。可预测的性能特征参数包括钢筋样本锈蚀百分比,锈蚀率,混凝土开裂面积百分比,裂缝宽度及构件承载力退化百分比。预测结果与现场检测获得的统计结果吻合良好,验证了该模型的可靠性和有效性。图18表5参18     

混凝土耐氯离子侵蚀研究进展

氯离子的侵蚀造成混凝土中钢筋锈蚀,结构的耐久性能逐渐衰退。通过对氯离子的来源以及侵入混凝土的方式进行了分析,了解氯离子侵蚀的机理。介绍了基于Fick第二扩散定律的氯离子扩散理论修正模型,总结了对混入型氯离子腐蚀和渗入型氯离子腐蚀防护的方法,可供氯离子侵蚀环境中的混凝土耐久性研究参考。     

混凝土中钢筋锈蚀机理及防治措施

文章论述了锈蚀钢筋混凝土耐久性问题中钢筋锈蚀的机理、锈蚀的不同研究方法、混凝土开裂时钢筋的锈蚀量以及防止氯离子侵蚀的防护措施。     

基于氯盐侵蚀的海底隧道寿命预测模型研究

基于氯盐侵蚀把海底隧道的寿命周期分为三个阶段:氯离子扩散阶段、钢筋锈蚀阶段和保护层开裂阶段,对钢筋锈蚀阶段又进行了量化细分,从氯盐腐蚀的三个阶段分析了海底隧道的耐久性,并推导了使用公式,最后对厦门翔安海底隧道进行了耐久性寿命计算,并与DuraCrete模型进行了比较,分析结果显示该模型与DuraCrete模型相近,为今后的海底隧道耐久性寿命预测研究提供了一种新思路,为可靠度分析提供了参考.     

大气环境条件下混凝土中钢筋的锈蚀

钢筋混凝土中的钢筋锈蚀，对结构的抗力、可靠性、使用寿命等有很大影响。在室外混凝土碳化深度达到钢筋表面时钢筋即开始锈蚀；在室内混凝土碳化深度超过钢筋表面20—30mm钢筋才开始锈蚀。钢筋锈蚀产物体积膨胀，使混凝土保护层开裂，从而加剧钢筋锈蚀：以混凝土抗压强度为主要参数建立混凝土碳化预测模型具有实际意义，可以在快速腐蚀试验和工程实测结果分析的基础上，建立混凝土保护层开裂前后钢筋锈蚀量模型和混凝土保护层开裂锈蚀条件。     

混凝土保护层对钢筋腐蚀机理及腐蚀速率的影响

混凝土保护层的厚度、电阻率和孔隙水饱和度对混凝土中钢筋的腐蚀机理及腐蚀速率具有重要影响。基于混凝土中钢筋宏电池腐蚀模型,定量分析了混凝土保护层的厚度、电阻率和孔隙水饱和度对钢筋腐蚀机理及腐蚀速率的影响。分析结果表明,混凝土保护层的电阻率和孔隙水饱和度对钢筋腐蚀的控制方式及腐蚀速率影响显著:当钢筋腐蚀受电阻控制时,钢筋腐蚀速率将随着混凝土保护层电阻率的增加而减小,随保护层厚度的增大而增大,但不受混凝土孔隙水饱和度的影响;当钢筋腐蚀受阴极控制时,钢筋腐蚀速率将随着混凝土保护层的孔隙水饱和度和厚度的增大而降低,但不受混凝土电阻率的影响。     

锈蚀钢筋的力学性能退化研究

从现场采样、试验室加速模拟腐蚀及模拟制作三个途径获取试件,通过对试件的拉伸试验,其结果表明：随钢筋锈蚀率的增加,钢筋的强度、延伸率随之下降。根据锈蚀钢筋的有限元分析,钢筋拉伸状态下的应力分布存在应力集中现象,随锈蚀率的增加,应力集中现象越趋明显。根据试验结果与分析结果的统计分析,提出锈蚀钢筋的应力与应变关系。     

锈蚀钢筋混凝土的粘结性能退化的试验研究

通过电化学原理对钢筋混凝土拔出试件进行加速锈蚀并控制其锈蚀量,根据锈蚀变形钢筋的拔出试验结果表明：由于变形钢筋与混凝土间化学胶结力、机械咬合力、混凝土对钢筋的约束力随钢筋锈蚀率的增加而明显下降,钢筋与混凝土间的粘结性能与剪切刚度性能明显退化。最后根据试验结果的统计分析,建立了钢筋锈蚀率与粘结性能的关系     

混凝土结构中钢筋均匀锈蚀试验研究

本文通过外加电流阳极极化法试验来研究混凝土结构中钢筋锈蚀产生的顺筋裂缝问题 ,探讨钢筋的腐蚀率、混凝土质量、保护层厚度以及钢筋在混凝土中的位置等因素对于顺筋裂缝的产生和发展所起作用 ;随后在大量试验数据和已有工程调查的基础上总结出钢筋直径损失的分阶段预测公式。     

钢筋锈蚀对混凝土抗压强度影响的试验研究

介绍进行钢筋锈蚀量对混凝土抗压强度影响的试验研究。试验表明 ,钢筋锈蚀在锈胀开裂前对混凝土的抗压强度有显著的影响 ,在锈胀开裂后混凝土的抗压强度有所回升     

混凝土渗透性与碳化作用下钢筋锈蚀量的关系

采用交流电方法研究了混凝土的渗透性，同时还测定了碳化后混凝土中的钢筋锈蚀量．结果表明，电测混凝土渗透性的结果较好地反映了混凝土中钢筋锈蚀的程度，两者有密切的关系．     

基于涡流热成像的锈蚀钢筋混凝土表面温度变化试验研究

电涡流红外热成像检测技术是一种新兴的无损检测技术,其利用混凝土内部钢筋锈蚀程度不一样导致钢筋的发热效率不一样,使传导至混凝土表面的温度变化速率不一样的原理来判定混凝土内部钢筋锈蚀程度。通过试验研究了锈蚀钢筋混凝土在不同锈蚀时间、钢筋直径、混凝土强度及保护层厚度等影响因素下的表面温度变化规律。结果表明,不同钢筋直径,不同保护层厚度,不同混凝土强度的钢筋混凝土试件的表面温度增长速率都随锈蚀时间的增加而增大,即钢筋混凝土表面温度增长速率与钢筋锈蚀时间正相关;锈蚀时间越长、钢筋直径越大,混凝土表面温度增长速率越快,相反,混凝土强度越低、保护层越小,混凝土表面温度增长越快,即锈蚀时间和钢筋直径与混凝土表面温度增长速率成正比,混凝土强度和保护层厚度与混凝土表面温度增长成反比。     

基于气候环境作用的混凝土材料与结构使用寿命预测方法

为了提升自然气候环境下钢筋混凝土结构使用寿命的预测精度,以混凝土受氯盐侵蚀为背景,分析了钢筋混凝土结构使用寿命的全过程,并给出各关键阶段使用寿命的计算模型;基于气候环境作用谱、混凝土微环境响应谱以及钢筋锈蚀速率时变模型的相关研究成果,提出新建混凝土结构耐久性设计的使用寿命预测方法,并给出算例说明;基于混凝土内钢筋锈蚀量的等效,提出混凝土材料与结构耐久性试验中的加速老化因子概念,并提出了基于人工气候环境耐久性试验的使用寿命预测方法。结果表明:该方法可以提高新建混凝土结构使用寿命的预测精度,并且使人工气候环境耐久性试验的设计更具有针对性。     

混凝土中钢筋非均匀锈蚀的余弦函数模型的建立与理论分析

首先将由钢筋锈蚀导致的混凝土保护层胀裂的非均匀锈胀力模型简化为余弦函数锈胀力模型,然后应用弹性力学理论推导余弦函数锈胀力模型的计算公式,并探讨了影响钢筋锈胀力的各个因素,认为:钢筋混凝土间隙越大,混凝土开裂所需的临界锈蚀率越大,临界锈蚀率随着混凝土弹性模量的增加而增加,混凝土强度等级越高,临界锈蚀率越高,随着钢筋半径的增加混凝土起裂所需的锈蚀率减小,随着膨胀倍数的增加临界锈蚀率不断下降,膨胀倍数在2.5之前临界锈蚀率下降速度最快,膨胀倍数在2.5之后下降速度较为平缓。     

氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀与防护试验研究

结合氯氧镁水泥混凝土耐水性,研究氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀与防护,试验变量包括钢筋种类、混凝土保护层厚度和腐蚀龄期等。钢筋种类包括裸露钢筋和美加力涂层钢筋;混凝土保护层厚度包括25、50mm;腐蚀龄期包括60、120、180、240、300、360d。试验采用自来水长期浸泡至试块2/3处,并采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对腐蚀后的钢筋微观结构和化学元素组成进行分析,研究钢筋的腐蚀机理。结果表明,通过软化系数分析,氯氧镁水泥混凝土的软化系数处于0.78~0.87,说明试验设计的氯氧镁水泥混凝土可用于干燥地区、受潮较轻地区或次要建筑结构。通过极化曲线及其电化学参数分析,裸露钢筋腐蚀速率为美加力涂层钢筋腐蚀速率的40~80倍,说明涂层防腐效果明显。