沿海公路钢筋混凝土桥梁氯盐侵蚀的调研与分析

在氯盐污染环境下,过量的Cl-向混凝土中渗透是导致钢筋腐蚀的主要因素之一．本文就秦皇岛地区沿海公路上一些投入使用10 a左右的钢筋混凝土桥进行了调查与检测．调查结果显示,这些混凝土桥梁中普遍存在损伤开裂、钢筋锈蚀、保护层剥落等现象;检测结果显示某些部位的Cl-侵蚀深度已经超过钢筋的保护层厚度。混凝土中Cl-的质量分数普遍比较大,Cl-质量分数已超过钢筋锈蚀的临界值．Cl-渗透引起桥梁损坏的问题应该引起人们的关注．     

混凝土内部钢筋的腐蚀及使用寿命

目的 为了探讨混凝土内部钢筋的腐蚀机理,便于能够对结构恶化问题提供不同的解决方法,提高混凝土结构的使用寿命.方法 通过研究碳化腐蚀和氯化物腐蚀来预测钢筋混凝土结构的使用寿命.混凝土碳化使用寿命预测认为混凝土中钢筋一旦开始锈蚀,则在较短的时间内就会引起混凝土保护层开裂、脱落,致使结构构件的承载力下降,从而严重影响其使用寿命.因此,碳化使用寿命预测是将钢筋开始锈蚀的时间作为结构构件适用性终结标志.并与一般劣化外力作用的计算方法进行对比.结果 保护层厚度和混凝土类型及环境湿度影响混凝土内部钢筋的腐蚀,进而影响结构的使用寿命.通过分析工程状况可知,混凝土保护层厚度过薄是导致桥梁结构过早破坏的主要原因之一.结论 通常为了获得尽量长寿命的结构,必须设计足够的混凝土保护层厚度.在设计中要尽量控制好保护层厚度和混凝土配合比,以提高结构的耐久性.     

钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂细观数值研究

混凝土保护层锈裂严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。为了研究混凝土保护层的锈裂行为,考虑到混凝土细观结构的非均质性以及钢筋锈蚀的非均匀性,将完好混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了细观随机骨料模型。在模型中,钢筋的非均匀锈蚀行为以施加非均匀径向位移的方式模拟,骨料的力学行为假定为弹性,砂浆和界面过渡区的力学特性采用塑性损伤模型来描述。在此基础上进行了中部钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂行为的细观数值模拟;分析结果与已有文献中的试验结果吻合良好。另外,对比了均质模型和非均质模型中钢筋均匀锈蚀和非均匀锈蚀导致的保护层开裂模式;并探讨分析了保护层厚度和钢筋直径对保护层开裂模式、钢筋锈胀压力及保护层开裂时钢筋锈蚀率的影响。     

海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析

为了实现海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析的目标,首先给出了海洋环境混凝土桥梁耐久性退化过程中三个关键时刻的计算数学模型和截面削弱过程的模拟方法.以一座预应力混凝土连续梁为对象,利用笔者自行编写的分析程序分析了保护层厚度、大气温度、钢筋锈蚀临界氯离子浓度、混凝土表面氯离子浓度和混凝土强度等设计参数对混凝土桥梁耐久性能的影响程度.结果表明：在整个退化过程中,保护层厚度对整个过程都有显著影响,钢筋锈蚀临界氯离子浓度和混凝土表面氯离子浓度对钢筋开始锈蚀时刻影响明显,大气温度和混凝土强度则对钢筋锈蚀速率有一定影响.增大保护层厚度和减小混凝土渗透性可明显改善海洋环境中混凝土桥梁的耐久性能.     

钢筋混凝土结构开裂时刻的钢筋锈胀力模型

用快速锈蚀实验的方法研究了混凝土试件在出现顺筋裂缝时刻的钢筋锈蚀率与钢筋直径、混凝土等级与保护层厚度之间的定量关系,并通过有限元分析计算得到了锈胀裂缝扩展到保护层表面时的钢胀力,提出了混凝土保护层胀裂时刻的钢筋锈胀力的力学模型,这将对钢筋混凝土结构的耐久性分析与设计是大有裨益的。     

海洋环境下钢筋混凝土中钢筋锈蚀的概率

为了分析海洋环境下钢筋混凝土中钢筋锈蚀的随机性,利用可靠度理论建立了钢筋混凝土中钢筋锈蚀的功能函数,引入混凝土的氯离子扩散系数和混凝土保护层厚度两个随机变量,推导出了在一定使用寿命条件下的钢筋混凝土中钢锈蚀的概率和在一定的钢筋锈蚀概率条件下钢筋混凝土结构的服役时间计算公式,通过模拟海水浸泡钢筋混凝土的腐蚀实验对此方法进行了验证。结果表明,利用概率方法分析钢筋混凝土的使用寿命和锈蚀概率是有效的,可以用来评价钢筋混凝土的耐久性,降低混凝土的渗透性和适当增加混凝土的保护层厚度可以明显提高钢筋混凝土在海洋环境下的耐久性。     

钢筋混凝土人工气候加速腐蚀的试验研究

在分析了含有氯离子的混凝土内钢筋锈蚀机理的基础上，介绍了利用人工气候实验室进行混凝土内钢筋加速锈蚀的试验，并对试验结果进行了分析。试验表明，温度和相对湿度对受氯离子侵蚀的混凝土内钢筋的锈蚀速度有很大影响，随着温度或相对湿度的提高，钢筋的锈蚀速度也会加快。试验还表明钢筋的保护层厚度及直径大小也明显影响它的锈蚀速度。     

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。     

相邻钢筋非均匀锈蚀引发混凝土保护层开裂的细观数值模拟

对2根相邻钢筋非均匀锈蚀膨胀引发的混凝土保护层破坏行为进行了细观数值模拟研究;考虑到混凝土细观结构非均质性的影响,将混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,以施加强制位移的方式模拟钢筋的非均匀锈胀作用,建立了混凝土保护层开裂分析的细观尺度数值模型,并进行了影响参数分析。结果表明：细观数值模拟结果与已有文献中的试验结果吻合良好;相邻钢筋非均匀锈蚀时会发生内部裂纹相互贯通先于和落后于外部开裂2种破坏模式;钢筋直径不是影响混凝土保护层破坏的主要参数;混凝土保护层厚度主要影响外部开裂的发展;钢筋间距则主要控制内部裂纹的相互贯通。     

锈蚀钢筋与混凝土间粘结力和滑移量静力分析

建立了锈蚀钢筋与混凝土间粘结力和滑移量静力分析模型,利用复势函数方法和线性本构滑移模型,获得了反平面剪切载荷作用下锈蚀钢筋混凝土界面上,不同点的粘结力和滑移量封闭形式解析解。研究了钢筋锈蚀率、钢筋直径、混凝土保护层厚度、反平面剪切载荷、箍筋间距和箍筋直径对锈蚀钢筋与混凝土间粘结力和滑移量的影响,为进一步研究锈蚀后钢筋混凝土结构的力学性能提供理论依据。     

腐蚀环境下再生混凝土结构耐久性设计研究

为推广耐久性设计在再生混凝土结构工程设计中的应用,在考虑再生粗骨料来源的复杂性和再生混凝土初始损伤的影响基础上,结合近年来我国再生混凝土结构相关研究与应用成果,根据普通混凝土结构耐久性设计原则,分析研究腐蚀环境条件下再生混凝土结构的耐久性设计问题,然后确立腐蚀环境条件下再生混凝土结构耐久性设计的基本方法。结果表明:在再生混凝土与普通混凝土强度等级相同的情况下,当30%再生粗骨料取代率≤50%及再生粗骨料取代率50%时,钢筋保护层厚度应适当分别增加3 mm和5 mm,而再生混凝土养护时间应适当分别延长24 h和48 h。     

钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀分析

文章对钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀原因进行了分析,并结合工程实践,提出防护措施.     

水工建筑物钢筋锈蚀检测方法探讨

钢筋锈蚀是影响混凝土结构安全和寿命的主要因素。水工建筑物中钢筋锈蚀的原因是混凝土保护层碳化、产生裂缝、侵入氯离子以及氧和水的作用。检测钢筋锈蚀的方法有三类,即常规方法、电化学方法和物理方法。对这些方法的可行性和存在问题作了详细讨论,并展望了在水利工程现场检测应用的前景。     

钢筋直径与活性粉末混凝土粘结性能的关系

钢筋与混凝土的粘结性能的好坏对实际工程中有着重要的作用.影响钢筋与混凝土粘结性能的因素有很多,比如钢筋直径,钢筋锚固长度,钢筋保护层厚度以及钢筋的锈蚀情况等.在普通的混凝土与钢筋粘结性能的研究中,已总结出了很多成熟的规律.但是对钢筋和活性粉末混凝土的粘结性能的研究相对比较少,缺乏具体的规范.现主要通过握裹力实验,研究钢筋直径与粘结性能的关系.通过实验得出一些结论:钢筋和活性粉末混凝土的粘结强度比普通混凝土和钢筋的粘结强度大很多,滑移曲线也有更好的延性.此外研究发现粉末混凝土相比普通混凝土有着更好的抗裂性能.这些结论为以后相关设计提供参考.     

锈蚀钢筋搭接性能试验研究

利用恒电流通电法对试件钢筋进行锈蚀,通过对拉试验法研究了锈蚀对钢筋搭接性能的影响.试验结果表明：在搭接区设置箍筋对调整锈胀裂缝产生的位置和宽度有重要的影响;对于搭接区未配箍筋试件,锈蚀对搭接性能的影响很明显,尤其是在产生锈胀裂缝时,试件搭接承载力迅速下降;对于搭接区配箍试件,在不大的锈蚀率（2%左右）内,搭接传力性能受...     

基于主动导波的钢筋锈蚀识别技术

为了掌握桥梁结构中钢筋锈蚀情况,以波动理论为基础,采用有限元结合试验的方法,以锈蚀钢筋为研究对象,研究了基于主动导波的钢筋锈蚀识别技术.研究结果表明:该技术能够对钢筋锈蚀情况进行准确识别及精确定位,且精度较高,方法直观简便,有较强的实用性;主动导波钢筋锈蚀识别技术可以应用于桥梁结构钢筋锈蚀的识别,研究成果可以应用于工程实践.     

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、50 mm;腐蚀龄期包括60、120、180、240、300、360 d。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。     

光纤光栅监测混凝土中钢筋锈蚀的可行性研究

基于混凝土中钢筋腐蚀后体积变化的事实,提出一种用于测量混凝土中钢筋腐蚀的新型传感器的设想。将光纤光栅拉伸后固定在圆形钢筋的表面,放入腐蚀溶液中加速钢筋的腐蚀。在钢筋被腐蚀后,光纤光栅所受到的拉伸应变将被释放,光纤光栅的反射光波长发生变化,通过测量光纤光栅的波长可以测得钢筋腐蚀程度。试验表明,光纤光栅可以用来测量混凝土中钢筋的腐蚀,测量精度优于±0.1 μm,测量范围约12 μm,非常适用于混凝土结构中钢筋腐蚀的早期监测。     

混凝土中钢筋腐蚀过程的极化曲线分析

为了确定混凝土中钢筋锈蚀速率的控制因素,运用腐蚀极化曲线图分析活化钢筋阴阳极极化曲线和腐蚀电流随环境相对湿度的变化规律,并讨论在干湿循环过程中混凝土中钢筋的锈蚀过程.结果表明,有锈蚀产物存在时,锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程的阴极去极化剂,钢筋的总腐蚀电流为氧去极化和锈蚀产物去极化产生的腐蚀电流的加和.钢筋的总腐蚀电流随着环境相对湿度的提高而增大,和氧在混凝土中的扩散速率的变化趋势截然相反,从而证明氧仅是混凝土内钢筋开始的锈蚀的必备条件,但却不是混凝土中钢筋锈蚀过程控制因素.