锈蚀不锈钢筋与混凝土黏结性能退化

通过不同锈蚀率下不锈钢筋混凝土试件的中心拉拔试验,分析锈蚀率、锈胀裂缝宽度对不锈钢筋/混凝土黏结性能退化的影响规律,分别基于质量锈蚀率和表面裂缝宽度建立不锈钢筋与混凝土黏结强度的预测公式,并与普通钢筋混凝土黏结性能进行对比分析. 研究结果表明：类似普通钢筋混凝土黏结退化规律,锈蚀不锈钢筋黏结强度随锈蚀率增大呈先增后减趋势,但拐点锈蚀率较普通钢筋更大;不锈钢局部坑蚀具有较强的随机性,使得锈胀裂缝宽度与锈蚀率的关系较为离散,与基于锈蚀率的黏结退化模型相比,基于表面锈胀裂缝宽度的模型可以更好地预测不锈钢筋与混凝土黏结强度的退化规律,工程实用性更强;在相同锈蚀程度下,不锈钢筋黏结强度退化程度较普通钢筋小,现有的普通钢筋黏结退化模型可以用于不锈钢黏结强度的预测,具有一定的安全保证.     

钢筋混凝土锈胀开裂临界锈蚀率模型研究

基于弹塑性理论，在考虑了钢筋直径、保护层厚度、钢筋间距、混凝土材料性能的基础上，提出钢筋的锈胀填充膨胀率参数，建立了钢筋混凝土保护层锈胀开裂的临界锈蚀率模型，并研究了各因素对模型影响的敏感性。所建模型通过试验数据得到了验证，钢筋的锈胀填充膨胀率n=1．2。     

锈蚀双筋混凝土梁抗弯承载力计算模型分析

为完善和发展锈蚀钢筋混凝土结构的计算方法,基于混凝土结构中钢筋锈蚀后,锈蚀钢筋的截面损失、力学性能下降,钢筋和混凝土之间的粘结性能退化,钢筋锈胀力导致混凝土锈胀开裂等因素,将造成钢筋混凝土梁的承载能力及整体刚度都会有所下降的事实。借鉴已有的研究成果,得到了钢筋不同锈蚀率对钢筋混凝土梁中钢筋与混凝土间协同工作的影响公式,并结合现有的关于钢筋混凝土梁抗弯承载力的规范计算方法,建立了锈蚀双筋混凝土梁抗弯承载力的计算模型。最后,利用所建立的计算模型对已有的试验成果进行了验证分析,结果表明,所建立的的计算模型能够与试验结果较好地吻合。     

砂浆内钢筋锈胀应力监测与数值模拟研究

钢筋锈蚀是导致海洋混凝土结构失效破坏的最主要原因，探明钢筋锈胀应力发展及其诱导混凝土开裂的过程对于钢筋混凝土服役寿命预测有重要意义。采用内掺盐与恒电位加速砂浆内钢筋锈蚀，通过砂浆外不锈钢圆环环贴应变片实现钢筋锈蚀过程的应变监测，并计算锈胀应力，利用COMSOL软件分析混凝土中钢筋锈胀应力发展及混凝土锈胀开裂历程。结果表明：利用有限元与钢筋锈胀时变径向位移加载，实现钢筋混凝土锈胀开裂过程的模拟，模拟结果与试验结果基本一致；不考虑砂浆、钢筋的非均匀性及锈蚀产物对开裂砂浆的充填效应，模拟结果不能真实反映锈胀应力的波动性及锈胀应力释放与缓慢增加的过程；提高砂浆强度、减小钢筋直径可以有效延缓钢筋锈胀导致混凝土开裂的时间。     

高温下及高温后钢筋混凝土结构性能评述

介绍了对在高温下及高温后钢筋混凝土材料及其构件的结构性能的研究情况，包括钢筋强度的计算，混凝土抗压和抗拉温度的计算以及高温后混凝土力学性能的退化规律．     

民国建筑锈胀开裂时的临界锈蚀深度

为了研究江浙地区民国钢筋混凝土结构中钢筋锈胀开裂时的临界锈蚀深度,按照民国时期钢筋混凝土构件的构造要求,设计8组试验试件进行电化学加速锈蚀试验.分析钢筋锈胀开裂时的混凝土试件表面裂缝分布,对电化学加速锈蚀试验产生的钢筋锈蚀产物和民国钢筋混凝土建筑中钢筋自然锈蚀产物进行X射线衍射定量分析和比较,得出两种锈蚀产物的膨胀系数,求出自然状态下民国钢筋混凝土结构钢筋锈胀开裂时的临界锈蚀深度.结果表明:民国钢筋混凝土结构钢筋锈胀开裂的裂缝最先出现于钢筋在混凝土表面的投影线外边缘上,临界锈蚀深度与钢筋宽度的比值的均值为0.021.     

锈蚀钢筋的力学性能试验研究

采用恒电流加速锈蚀方法模拟海洋环境水下区混凝土结构中钢筋的锈蚀,对钢筋混凝土构件破型后得到的54个不同锈蚀率的光面钢筋和带肋钢筋试件进行了拉伸力学性能试验.根据试验结果分析了不同锈蚀程度的钢筋力学性能的变化规律,给出了锈蚀钢筋名义屈服强度的建议计算公式,为锈蚀钢筋混凝土结构加固设计提供了参考.     

非均匀锈蚀钢筋-混凝土黏结性能试验

为探究非均匀锈蚀对钢筋与混凝土黏结性能的劣化规律,浇筑了8榀钢筋混凝土梁试件,首先通过外加电流引入钢筋锈蚀;钢筋达到设计质量损失率后停止通电,记录混凝土表面锈胀裂缝开展情况;然后对梁试件施加三点弯曲荷载以测试其黏结性能;最后梁试件黏结破坏后,将黏结区锈蚀钢筋取出进行三维扫描测试。试验结果表明:钢筋锈蚀产物体积膨胀引起混凝土保护层产生沿纵向受拉钢筋轴线方向的锈胀裂缝,且混凝土表面最大锈胀裂缝宽度与钢筋质量损失率呈对数关系;锈蚀钢筋表面存在锈坑,随着钢筋质量损失率增加到10.3%,锈坑总长度、总宽度和总深度分别显著增加了68.27、40.21、9.98 mm,即锈坑总长度随钢筋质量损失率的增加变化最为显著。基于试验结果,建立了考虑非均匀锈蚀影响的钢筋与混凝土相对黏结强度退化模型以及质量损失率与混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相关关系模型;并据此提出了基于混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相对黏结强度计算模型,且验证了模型的有效性。     

混凝土保护层锈胀开裂时间的预测方法

钢筋锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂时间是工程技术人员对钢筋混凝土结构进行维修加固决策的关键.为合理准确的预测混凝土保护层锈胀开裂时间,采用厚壁筒理论,假设圆筒内壁钢筋表面位置处存在2条初始径向裂纹,混凝土裂缝尖端的应力强度因子为钢筋与混凝土接触面完全光滑和理想粘结2种情况下应力强度因子的线性组合,通过断裂韧度与最大荷载的关系建立了考虑混凝土结构初始缺陷和微裂缝的临界锈胀力预测模型,进而提出了一种同时考虑界面间隙和钢筋锈损厚度混凝土保护层锈胀开裂时间的预测方法,并对方法的有效性进行了初步验证.该方法的显著特点在于,通过确定实验常数α,既适用于光圆钢筋又适用于变形钢筋情况下的混凝土耐久寿命预测.     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件非线性有限元分析

通过选用合适的材料本构模型和粘结滑移模型，建立了锈蚀钢筋混凝土构件的有限元分析模型，以钢筋锈蚀率和轴压比为变量，对锈蚀钢筋混凝土压弯构件进行数值分析，旨在为在役锈损结构的非线性分析奠定基础．分析结果表明，钢筋锈蚀率和轴压比同时影响着锈损构件的性能劣化；构件的承载能力和变形能力均随锈蚀率的增加而降低；粘结力退化加剧了构件性能劣化，且小轴压比构件对粘结力退化更为敏感；就锈蚀率而言，构件性能劣化较粘结性能退化有一定的滞后；性能降低幅度也与轴压比有关，小轴压比构件的退化幅度相对较大；对于高轴压比构件，变形能力退化较少，而承载力退化幅度大于变形退化幅度．     

锈蚀RC框架柱性能劣化的模拟与评估

为研究钢筋的不均匀锈蚀对RC框架柱性能的影响。推导了钢筋锈蚀过程中混凝土裂缝扩展规律以及锈蚀产物沿钢筋环向的分布规律,建立了基于表观裂缝宽度的纵筋锈蚀程度评估模型。通过引入锈蚀影响系数提出了考虑不均匀锈蚀分布的锈蚀纵筋等效强度模型。基于已有试验结果分析了纵筋锈蚀和箍筋锈蚀的关系,建立了箍筋和纵筋锈蚀程度的关联模型。基于Mander的约束混凝土模型建立了锈蚀箍筋约束的混凝土模型。模型计算结果表明:钢筋锈蚀导致混凝土、钢筋强度显著降低,钢筋的不均匀锈蚀会对钢筋力学性能产生影响。基于OPENSEES平台和所提出的材料模型,建立了锈蚀RC框架柱的数值模型。根据已有试验资料,先后对本文所提出的纵筋锈蚀程度评估模型,箍筋和纵筋锈蚀程度关系模型,锈蚀箍筋约束混凝土模型,以及锈蚀RC柱的数值模型进行了验证。结果表明,本文模型具有较好的精度,锈蚀程度评估模型能够体现主要因素的影响,研究结果可用于既有混凝土结构的性能评估。     

Effect of freeze-thaw cycles on bond strength between steel bars and concrete

The effect of freezing and thawing cycles on mechanical properties of concrete （compressive, splitting tensile strength） was experimentally investigated. According to the pullout test data of three kinds of deformed steel bars, the bond stress-slip curves after freezing and thawing were obtained. The empirical equations of peak bond strength were proposed that the damage accounted for effects of freezing and thawing cycle. Meanwhile, the mechanism of bond deterioration between steel bars and concrete after freezing and thawing cycles was discussed. All these conclusions will be useful to the durability design and reliability calculation of RC structures in cold region.     

冷轧带肋钢筋力学性能研究

研究了冷轧带肋钢筋的力学特性，得出了抗拉强度、延伸率与变形量之间的关系，为使用国产原料生产冷轧带肋钢筋提供了制定工艺的依据．     

不同侵蚀环境下GFRP筋抗拉性能退化试验

为研究GFRP（glass fiber reinforced polymer）筋在不同侵蚀环境下的抗拉性能,对侵蚀前后GFRP筋进行了拉伸试验,重点分析了侵蚀环境类别和暴露时间对GFRP筋抗拉性能的影响.采用了两种侵蚀方式:一是直接将GFRP筋浸泡在碱、盐和清水溶液中,浸泡周期为180 d;二是将GFRP筋埋置于混凝土梁内,加载后将梁置于大气和氯盐干湿环境中,周期为366 d.借助扫描电子显微镜SEM（scanning electron microscopy）对埋置于混凝土梁内GFRP筋的微观结构变化及其损伤机制进行了分析.试验及分析结果表明:GFRP筋的抗拉性能随溶液直接浸泡时间的增加出现不同程度的降低,浸泡180 d后,GFRP筋的抗拉强度在碱、盐和清水溶液中分别退化30.0%、21.3%和11.3%;对于混凝土梁内GFRP筋,366 d后其抗拉强度下降约为10%;结合试验结果和SEM微观结构分析,可认为导致GFRP筋抗拉性能退化的主要原因是纤维与树脂基体黏结性能降低.最后,基于Arrhenius模型对GFRP筋在两种侵蚀方式下的抗拉性能退化进行了拟合分析,并对其在碱、盐直接浸泡和混凝土梁内环境下的长期性能进行了预测.     

FRP加筋混凝土短柱受压性能试验研究

纤维聚合物筋FRP(Fiber Reinforced Polymer)的耐腐蚀、抗拉强度高、重量轻、非磁性等特点使其在土木工程中的应用前景十分广阔.首先对我们自己研制的GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)筋和CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋进行了常温下的受压试验,得到了GFRP筋和CFRP筋的抗压强度与抗压弹性模量;然后对GFRP、CFRP、CFRP与GFRP混合加筋混凝土短柱以及钢筋混凝土短柱进行了轴心受压试验,得到了加筋混凝土短柱的极限承载力、荷载-变形关系曲线、破坏形式和加强筋与混凝土的荷载-应变分布曲线,并将试验结果进行比较.结果表明:在没有约束的条件下,GFRP筋的抗压强度高于CFRP筋;在有约束的条件下,CFRP加筋混凝土短柱的抗压强度高于GFRP加筋混凝土短柱的抗压强度;FRP加筋混凝土短柱的抗压强度高于钢筋混凝土短柱的抗压强度;FRP加筋混凝土短柱的协同工作性和钢筋混凝土短柱的协同工作性相比较差.     

PVA-ECC与BFRP筋黏结性能试验分析

为研究聚乙烯醇纤维增强工程水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composites, PVA-ECC)与玄武岩纤维增强复材筋(basalt fiber reinforced polymer bars, BFRP筋)的黏结性能，以BFRP筋表面形式(缠绕带肋、喷砂缠绕带肋)、锚固长度(5d、7d、9d)、直径(8、10、12 mm)、PVA-ECC保护层厚度(70、25、15、5 mm)和PVA-ECC强度(C50、C80)为参数，设计制作28个PVA-ECC与BFRP筋黏结锚固试件进行拔出试验。通过观察和分析各试件的破坏形态、黏结强度和黏结滑移曲线，探究了各因素对PVA-ECC和BFRP筋的黏结性能的影响规律。最后，通过分析已有本构模型的适用性，根据试验结果建立了BFRP筋与PVA-ECC的黏结滑移本构模型。研究结果表明：较小保护层厚度(5 mm)的试件容易发生劈裂破坏，且黏结强度仅为正常试件的39.59%;BFRP筋表面喷砂可提高最大平均黏结应力；随着锚固长度的降低，BFRP筋与PVA-...     

Microstructure and RRA treatment of LFEC 7075 aluminum alloy extruded bars

The microstructures after casting and extruding, the mechanical properties and electrical conductivity after RRA treatment of conventional DC casting and low frequency electromagnetic casting (LFEC) 7075 aluminum alloy were investigated. The results showed that finer grains which distributed more homogeneously was obtained in LFEC ingots compared with those conventional DC ingots. The extruded bars of LFEC alloy kept its fine grain features of original as-cast structure. In the RRA treatment, with the extension of second aging time, the tensile strength and hardness of alloy decreased, but the electrical conductivity increased. Meanwhile, as the second aging temperature raised, the phase change rate in precipitation also increased. Under the same conditions, extruded bars of LFEC alloy had better performance than that of conventional DC cast alloy. The optimum RRA heat treatment process was 120 ℃/24 h+180 ℃/30 min+120 ℃/24 h. The LFEC extruded bars acquired tensile strength 676.64 MPa, hardness 198.18, and electrical conductivity 35.7% IACS respectively, which were higher than that in the T6 temper, indicating that a notable RRA response takes place in LFEC extruded bars, whose second-step retrogression time was 30 min, and it was suitable for mass production.     

玻璃纤维筋在地铁盾构施工中的应用

以北京地铁15号线一期工程大屯路东站为工程背景,本工程在盾构始发、接收的洞口处围护桩采用玻璃纤维筋,代替了传统的钢筋,顺利实现了盾构机直接切削围护桩通过.了解玻璃纤维筋的材料特性,以及工程施工中遇到的常见问题,经过玻璃纤维筋和钢筋搭接承载力试验,得出了满足工程要求的玻璃纤维筋和钢筋机械连接措施.对筋笼吊点的设定进行了理论计算,并提出了较为合理的起吊方法.     

活性粉末混凝土力学性能试验

为了研究活性粉末混凝土（RPC）的基本力学性能,在查阅各国相关文献的基础上,进行了一系列RPC力学性能试验和试验数据分析,得到了RPC的抗压强度、劈裂强度、弹性模量、泊松比、钢筋与RPC的黏结强度等数据,比较了钢筋在RPC和普通混凝土（NC）中的黏结性能,分析了RPC的应力一应变关系。结果表明：RPC的棱柱体应力一应变关系曲线接近于直线,为脆性材料;其力学性能总体上优于普通混凝土;泊松比可取为0．2,劈裂强度、弹性模量及轴心抗拉强度等可采用普通混凝土的经验公式进行计算。     

煤层上覆岩层力学性质随赋存深度变化试验

为获得煤层上覆岩层力学性质随赋存深度变化的规律,钻孔选取从地表到煤层的所有完整岩石,通过室内力学试验获取相应力学参数.试验结果表明:试样的天然密度、抗拉强度、单轴抗压强度和弹性模量等随着赋存深度增加而增大,吸水率、泊松比随着赋存深度增加而减小;试样力学性质除了与赋存深度有关外,还与岩性有直接关系;试验数据的离散性随着赋存深度增加而增大.造成试验数据离散性的原因除构造应力、煤层采动及温度影响外,主要是砂岩等沉积岩试样内部颗粒随着应力解除而重新耦合.