粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂裂缝形态试验研究

在普通混凝土钢筋锈蚀研究的基础上,围绕粉煤灰混凝土中钢筋锈蚀机理、影响粉煤灰混凝土中钢筋锈蚀的因素以及粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂条件等内容展开,并通过电化学快速锈蚀的方法进行粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂试验,对影响粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂裂缝形态的因素进行了分析。结果表明:保护层厚度和钢筋间距不同对粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂裂缝形态的影响较为明显。     

钢筋混凝土构件的均匀钢筋锈胀力的机理研究

本文应用弹性力学知识进行理论分析，结合已有的研究成果，提出了由钢筋均匀锈蚀导致的外围混凝土保护层胀裂时刻和胀裂以前的钢筋锈胀力计算公式，并探讨了与钢筋锈胀力相关的各个影响因素，认为：钢筋锈蚀率对钢筋锈胀力的影响最大，随钢筋锈蚀率增加，钢筋锈胀力迅速增加；混凝土等级对钢筋锈胀力影响甚微，而影响构件外围混凝土保护层胀裂时刻钢筋锈胀力终值的大小；钢筋锈胀力随混凝土保护层厚度的增加而略有增加，但与钢筋直径的增加则相反；同时钢筋直径对钢筋锈胀力的影响程度要大于混凝土保护层厚度的影响。     

基于断裂力学的钢筋混凝土保护层锈胀开裂模型

本文基于钢筋均匀锈蚀时混凝土的开裂试验现象建立了混凝土保护层开裂的计算模型,考虑了混凝土和钢筋的实际变形情况以及混凝土界面中的原始裂纹与缺陷,裂纹在钢筋锈蚀膨胀作用下的起裂、扩展情况,利用断裂力学和弹性力学得到了混凝土保护层开裂时钢筋的膨胀力和均匀锈蚀率的理论预测模型.分析了影响钢筋锈胀开裂的诸多因素,认为混凝土保护层厚度的增加、混凝土材料界面相的加强、混凝土断裂韧度的提高和钢筋直径的变小都有利于钢筋混凝土结构耐久性的提升.理论模型计算结果与试验数据的对比表明,本文模型可用于混凝土亮中钢筋锈蚀胀裂的预测.     

钢筋锈蚀导致混凝土构件保护层胀裂的全过程分析

本文描述了从钢筋锈蚀开始直至因钢筋锈蚀而导致混凝土保护层胀裂的整个过程，包括铁锈自由膨胀阶段、混凝土保护层受拉应力阶段和混凝土保护层出现胀裂裂缝阶段，总锈蚀深度是3个阶段深度之和。据此，建立了混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的计算模型，以计算该时刻的钢筋锈蚀深度。分析了影响混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的各个因素，包括混凝土水泥石毛细孔的体积、混凝土保护层的厚度、钢筋直径和铁锈膨胀率。与已有的试验结果对比表明。本文建立的混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的计算模型，与试验结果符合较好。     

混凝土中钢筋不均匀锈胀的数值模拟及锈蚀产物量的预测

基于实际工程中锈蚀钢筋的取样检测分析，提出了钢筋不均匀锈蚀的动态轮廓线模型，通过改变模型中的锈层厚度系数，得到了不同锈蚀程度的钢筋作用于孔洞周围混凝土的锈胀位移，用有限元软件ANSYS8.0模拟了锈胀过程，得到了锈胀裂缝扩展到混凝土表面时的临界锈层厚度系数, 在此基础上推导了胀裂时锈蚀产物量的预测公式。通过试验数据对本文提出的方法进行了验证，结果表明锈胀开裂的数值模拟和胀裂时锈蚀产物量的预测结果与试验结果吻合较好。     

混凝土构件锈蚀胀裂时的钢筋锈蚀率

本文建立了由于钢筋锈蚀导致的混凝土保护层胀裂时的钢筋混凝土构件的力学模型，应用弹性力学理论得到了混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率的解析表达式，并讨论了与混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率相关的各个影响因素，得到以下结论：随着混凝土保护层厚度和混凝土等级的增加，混凝土胀裂时的钢筋锈蚀率会增大；混凝土内钢筋直径的减小，也会导致混凝土胀裂时钢筋锈蚀率的增加；不同的钢筋锈蚀产物，有着不同的铁锈膨胀率，随着铁锈膨胀率的减小，混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率增大；而铁锈的名义弹性模量和名义泊松比对混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率影响很小。     

锈蚀对钢筋混凝土结构的危害及防治研究

钢筋锈蚀后对钢筋混凝土结构所造成的后果是非常严重的。为了解钢筋锈蚀对结构的影响，通过试验的方法来寻求钢筋的锈胀规律以及锈蚀对钢筋与混凝土之间粘结力的影响规律。试验结果表明：潮湿、多盐的环境会促使钢筋锈蚀，较轻微的锈蚀不会造成保护层胀裂；当钢筋锈蚀到一定程度时，会引起保护层顺筋裂缝；钢筋在轻度锈蚀情况下，如果保护层未胀裂，则粘结力仍然较大，粘结力随着锈蚀率的增大而迅速减小。     

锈蚀钢筋混凝土柱开裂机理及滞回性能研究

基于锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件承载力试验研究结果,运用ansys有限元分析软件对锈蚀钢筋混凝土大偏心构件进行了分析,通过温度场来模拟钢筋锈蚀作用,得到锈蚀构件破坏特征及承载力随锈蚀程度的变化规律,对比试验结果,数值计算结果能较好与之吻合.随着锈蚀率的增加,偏心柱开裂区不断扩大.同等条件下,随着钢筋直径的增加,钢筋锈胀力减小,开裂区减小.通过对偏心柱在不同锈蚀率下滞回曲线、骨架曲线以及耗能能力的分析表明,用温度场模拟钢筋锈胀力对混凝土偏心柱的作用可取得令人满意的结果.     

钢筋混凝土结构锈蚀损伤的解析解

分析了钢筋混凝土结构由于钢筋锈蚀所引发的损伤全过程。假设钢筋周围铁锈层厚相等并考虑混凝土的软化特性，提出了混凝土保护层锈蚀损伤模型，该模型将混凝土保护层的损伤全过程分为弹性变形和部分开裂两个阶段，通过建立和求解各阶段的微分方程，给出了每一时刻混凝土保护层中各点的位移和应力。基于这些解析解，获得了初裂时间、完全开裂时间和每一时刻的锈胀力。对不同的保护层厚度和锈蚀率将本文解析解与实验结果进行了比较，从而证实了本文解的有效性。最后，对计算结果进行了详细的讨论。     

大田港闸混凝土结构耐久性检测与分析

为了解大田港闸老化病害的程度和原因,按照规范要求对该水闸混凝土结构进行外观质量和耐久性检测分析。结果表明,水闸混凝土结构外观破损明显,露石露砂、顺筋裂缝、钢筋锈蚀、混凝土破损剥落等现象严重;引起破坏的主要原因是混凝土施工质量较差,钢筋保护层厚度不足,钢筋保护层混凝土碳化引起钢筋锈蚀胀裂,而水流冲刷磨蚀是水闸过流结构破坏的主要形式。     

混凝土中钢筋锈蚀产物模量特性研究

采用固结试验研究了不同锈蚀产物压缩模量值的变化规律。通过水泥细度负压筛析仪,得到锈样粒径范围为0.01~0.05 mm,0.05~0.08 mm,0.08~0.10 mm和0.10~0.32 mm的4种锈样;使用KH-7700三维视频显微系统分别观测锈样颗粒尺寸,得到各组锈样的等效粒径;最后对4种粒径范围的锈样分别进行固结试验。试验结果表明:锈蚀产物压缩模量不是一个定值,而是随着压应力的增加线性增大;在相同应力水平下,平均粒径相近锈样压缩模量的大小与其化学成分相关,锈蚀物氧化越充分,其压缩模量值随压应力增加变化幅度越小。设锈蚀产物为弹性材料,锈蚀产物泊松比为0.25,经分析推导得到钢筋混凝土构件保护层表面锈胀开裂时,锈蚀产物弹性模量值介于0.017~0.733 GPa之间。此值可为研究钢筋锈蚀致混凝土开裂选取分析参数提供参考。     

十字形钢筋混凝土轴心受压柱三维非线性数值模拟分析

异形柱以其明显优势在我国得到广泛应用。为了研究十字形钢筋混凝土轴心受压柱的性能,以拟静力试验为基础,采用有限元分析方法建立有限元模型,选取Mander约束本构模型,对轴心受压情况下的十字形钢筋混凝土柱进行力学性能分析,讨论了箍筋间距、混凝土强度、配筋率等因素对十字形钢筋混凝土柱力学性能的影响。结果表明箍筋间距、混凝土强度和配筋率对十字形钢筋混凝土柱受力性能的影响都较大。     

钢筋腐蚀疲劳共同作用机理与寿命预测

为了准确计算钢筋腐蚀疲劳寿命,依据金属力学、电化学、断裂力学的基本原理,对混凝土中脱钝钢筋的腐蚀介质和疲劳荷载共同作用交互机理进行研究,建立脱钝后钢筋在疲劳荷载作用下同时考虑弹性变形、塑性变形和电化学作用的钢筋腐蚀速率模型,在此基础上构建了圆柱形钢筋腐蚀疲劳应力强度因子幅值的计算模型。定量分析了腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值的理论计算模型以及钢筋腐蚀疲劳裂纹扩展模型,提出了腐蚀介质和疲劳荷载共同作用下钢筋寿命预测模式。利用已有文献中钢棒腐蚀疲劳试验结果对本文提出的模型以及寿命预测模式进行验证,结果表明,pH=2.5~12时钢棒腐蚀疲劳寿命计算值与试验值吻合较好,还揭示了疲劳荷载对钢筋腐蚀速度影响规律。     

塑性混凝土双轴受压性能与破坏准则

基于塑性混凝土立方体试件的双轴压缩试验,研究了塑性混凝土的双轴受压性能和破坏准则。结果表明:当应力比较小时,塑性混凝土双轴受压破坏形态与单轴受压相似;随应力比增加,双轴受压破坏面龟裂现象明显;双轴受压下的塑性混凝土抗压强度显著提高,是单轴抗压强度的1.77~4.72倍;随应力比的增大,塑性混凝土抗压强度先增大后减小,应力比0.75时抗压强度的提高最大;单轴抗压强度越高,双轴受压时塑性混凝土抗压强度的增长越小。塑性混凝土八面体正应力应变曲线、剪应力应变曲线的斜率随应力比的增加有增大的趋势,其变形随抗压强度的增加有所降低。双轴受压各应力比下的八面体剪应力与正应力之间均具有线性关系,其斜率随应力比的增加逐渐降低。通过对试验结果的分析,建立了双轴受压下塑性混凝土抗压强度的包线方程以及双参数、三参数及考虑加载路径影响的破坏准则。