冻融环境下引气混凝土的抗钢筋锈蚀能力研究

对带钢筋的普通混凝土及引气混凝土试件进行抗冻融循环试验,在不同冻融损伤程度下对试件进行氯离子侵蚀试验。利用半电池电位法和线性极化法分别测定经过不同冻融循环次数下混凝土试件内部钢筋的电位和腐蚀电流密度,从而定量地确定混凝土内部钢筋的锈蚀情况。研究结果表明:向混凝土内部掺入一定比例引气剂,可以提高混凝土的抗冻性能,从而增强其在腐蚀环境下抗钢筋锈蚀能力,提高了混凝土的耐久性能;对试件进行劈裂试验后,钢筋的实际锈蚀情况与利用由化学方法测定结果一致。     

混凝土冻融损伤对内部钢筋锈蚀影响研究

为研究混凝土冻融损伤对内部钢筋锈蚀程度和锈蚀速率的影响,开展加速冻融循环试验和加速钢筋锈蚀试验,同时分别用半电池电位和腐蚀电流密度两种电化学方法测定混凝土内部钢筋的锈蚀速率。试验结果表明:冻融损伤对混凝土内部钢筋锈蚀影响较大,钢筋的锈蚀速率随着冻融循环次数和氯离子侵蚀龄期的增加而增加;降低混凝土水灰比和增加混凝土保护层厚度可以有效的提高混凝土内部钢筋的抗锈蚀能力。     

冻融环境下表面防水混凝土中钢筋锈蚀机理研究

对带钢筋混凝土试件进行硅烷防水处理,通过100次冻融循环试验及100 d氯离子侵蚀试验,同时利用半电池电位法测定不同冻融损伤、不同氯离子侵蚀龄期下试件半电池电位值,定量研究冻融环境下表面防水对试件内部钢筋锈蚀的情况。试验结果表明,在不同冻融损伤下表面防水试件较普通混凝土试件具有较好抗水渗透性和抗氯离子渗透性,当冻融循环次数为100次时,表面防水试件的毛细吸收总量和最高氯离子浓度约为普通试件的1/3和2/3;且表面防水试件具有较低的半电池电位值,减缓了内部钢筋锈蚀速率。     

冻融对表面防水混凝土钢筋锈蚀的影响

对钢筋混凝土试件表面做硅烷防水处理,经过100次冻融循环及与毛细吸盐120d,通过半电池电位法测定不同冻融循环后、不同吸盐时间后钢筋混凝土试件的半电池电位值,研究冻融环境下表面做硅烷防水处理对试件内部钢筋的锈蚀情况。试验结果表明,在不同冻融损伤下,与未做防水处理的普通混凝土试件相比,做防水处理的混凝土试件具有较好的抗氯离子侵蚀性,当冻融循环次数为100次时,做表面防水处理的混凝土试件最高氯离子浓度为普通试件的3/4左右;表面做防水处理的试件具有较低的半电池电位值,表面涂硅烷减缓了内部钢筋锈蚀速率。     

冻融循环作用下钢筋与混凝土黏结应力的损伤研究

吉林西部地区处于严寒地区,混凝土建筑物会因冻融的影响而导致混凝土结构过早地失去原有的性能,因此,通过对冻融循环作用下钢筋与混凝土黏结应力的损伤进行了试验研究。试验用钢筋混凝土试件的混凝土强度等级为C30,配制普通混凝土与引气混凝土试件进行对比,在钢筋混凝土试件经受了0,25,50次冻融循环作用后,利用电子万能试验机进行拉拔试验,测量其钢筋与混凝土之间的黏结应力,总结出冻融循环作用次数、混凝土配合比对钢筋与混凝土黏结应力的影响规律。结果表明,冻融循环作用次数的增加会导致钢筋与混凝土之间的黏结应力降低;在冻融循环作用下引气混凝土试件的钢筋与混凝土黏结应力的损伤比普通混凝土试件明显降低,抗冻性更好。     

海工混凝土钢筋锈蚀速率预测模型研究

采用钢筋腐蚀电流密度值来定性表征混凝土中钢筋的锈蚀速率,研究了水灰比、保护层厚度、钢筋周围氯离子浓度和矿物掺和料用量对海工混凝土中钢筋腐蚀电流密度的影响,并对普通条件下的钢筋腐蚀电流密度预测模型进行了修正,建立了海工混凝土钢筋腐蚀电流密度的预测模型.经验证发现,该预测模型有较好的预测效果,与实测值偏差均在±15%以内.     

锈蚀与冻融耦合作用下再生混凝土与钢筋黏结性能梁式试验研究

为了研究锈蚀与冻融循环耦合作用下再生混凝土与钢筋的黏结滑移性能,以钢筋锈蚀率及冻融循环次数为变量,对耦合作用下的钢筋再生混凝土梁试件进行试验,分析其黏结滑移特征值变化规律,并与普通混凝土梁试件进行比较。根据试验结果建立钢筋再生混凝土黏结 滑移本构关系。结果表明：各组试件均发生纵筋拔出破坏;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,冻融循环较钢筋锈蚀对黏结性能的影响更大;平均黏结应力-滑移曲线可大致分为线性上升段、非线性上升段、非线性下降段及残余段;再生混凝土试件的各黏结滑移特征值的波动幅度相对于普通混凝土的较大;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,再生混凝土与钢筋间的化学胶着力要优于普通混凝土;普通混凝土的起始黏结应力与极限黏结应力的比值介于0.38~0.49之间,低于再生混凝土试件,再生混凝土抗滑移性能优于普通混凝土的。建立了考虑钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下的钢筋与再生混凝土黏结滑移本构关系,可为北方地区锈蚀率小于3%的再生混凝土梁黏结性能研究提供参考。     

冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结滑移性能及本构关系

为了研究钢筋与再生混凝土在不同冻融循环次数下的黏结滑移性能,通过对5组共75个试件进行中心拉拔试验,以保护层厚度、钢筋锚固长度、混凝土类型为变量,建立考虑位置函数的黏结滑移本构关系,并通过ANSYS有限元分析软件对再生混凝土黏结性能进行数值模拟.结果 表明:冻融后钢筋与再生混凝土的黏结性能略低于普通混凝土;相同冻融循环次数下,保护层厚度越大,钢筋锚固长度越短,则黏结强度和平均黏结刚度越大,峰值滑移量越小,其中保护层厚度对再生混凝土的黏结性能影响最大;冻融循环次数的增加,使得黏结应力加速向自由端传递,经历100次冻融循环后,自由端黏结应力峰值超过加载端.通过试验分析,获得了试件的黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律,并建立了考虑位置函数的钢筋与再生混凝土的黏结-滑移本构关系.     

冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结滑移性能及本构关系

为了研究钢筋与再生混凝土在不同冻融循环次数下的黏结滑移性能,通过对5组共75个试件进行中心拉拔试验,以保护层厚度、钢筋锚固长度、混凝土类型为变量,建立考虑位置函数的黏结滑移本构关系,并通过ANSYS有限元分析软件对再生混凝土黏结性能进行数值模拟.结果 表明:冻融后钢筋与再生混凝土的黏结性能略低于普通混凝土;相同冻融循环次数下,保护层厚度越大,钢筋锚固长度越短,则黏结强度和平均黏结刚度越大,峰值滑移量越小,其中保护层厚度对再生混凝土的黏结性能影响最大;冻融循环次数的增加,使得黏结应力加速向自由端传递,经历100次冻融循环后,自由端黏结应力峰值超过加载端.通过试验分析,获得了试件的黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律,并建立了考虑位置函数的钢筋与再生混凝土的黏结-滑移本构关系.     

氯盐和硫酸盐侵蚀下水泥净浆中钢筋锈蚀过程

针对氯盐和硫酸盐耦合作用下钢筋混凝土的腐蚀问题,设计制作了含水泥净浆保护层的水泥净浆-钢筋试件,测试了试件在氯盐和硫酸盐腐蚀溶液中的电化学阻抗谱(EIS),并分析了溶液类型、水灰比及水泥净浆保护层厚度对试件电化学参数及钢筋锈蚀程度的影响.结果表明:同单一氯盐溶液中的试件相比,在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀前期,试件内钢筋表面电荷转移电阻较大,腐蚀电流密度较小,此时硫酸盐减缓了水泥净浆内钢筋的锈蚀进程;在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀后期,试件内钢筋表面电荷转移电阻显著减小,腐蚀电流密度明显增加,此时硫酸盐加速了水泥净浆中钢筋的锈蚀进程.此外,试件中水泥净浆水灰比越大,钢筋锈蚀程度也越大,当水泥净浆保护层厚度增加时,钢筋锈蚀程度降低.     

混凝土抗冻性与水泥用量关系的试验研究

为找出满足混凝土不同抗冻性要求的最小水泥用量,设计了掺与不掺引气剂的混凝土各6组进行冻融循环试验.结果表明:在水胶比相同的情况下,随着水泥用量的增加,混凝土抗冻性能提高;粉煤灰及引气剂能明显改善混凝土的抗冻性能.针对不同情况,分别给出了混凝土中水泥用量最低值.     

引气剂对大孔混凝土力学性能及耐久性的影响

引气剂能有效改善普通混凝土的耐久性,但对大孔混凝土性能的影响不明确。本文通过试验,研究不同掺量引气剂对大孔混凝土力学性能及耐久性能的影响。结果表明,适量的引气剂能够增强大孔混凝土的抗压强度和改善抗冻性能。     

基于超声波测试的冻融循环作用下混凝土强度损伤演变研究

针对高寒地区混凝土抗冻耐久性问题,在混凝土中加入不同掺量的粉煤灰研究其抗冻性能,通过非金属声波检测仪进行冻融循环过程中混凝土强度无损测试,研究了冻融循环作用下混凝土强度损伤和动弹性力学参数的演化特征,分析了冻融循环过程中混凝土声波波速与力学性能变化规律。研究结果表明:掺入引气剂能够提高混凝土的抗冻性,相同引气剂掺量下,粉煤灰掺量为10%的混凝土抗冻性较好;冻融循环过程中,超声波纵波波速、横波波速与动弹性模量、动剪切模量均随着冻融循环次数的增加呈相似性衰减,且存在较高相关性。     

氯盐侵蚀混凝土结构延寿技术初探Ⅱ——混凝土中6种胺类有机物电迁移与阻锈性能

采用有机元素分析仪、快速氯离子测定法(RCT)、电化学阻抗谱法(EIS)和弱极化法,研究6种胺类有机物在混凝土中的电迁移能力、氯离子的排除情况及通电前后钢筋锈蚀的变化情况.结果表明:相同条件下,不同的胺类阻锈剂在混凝土中的电迁移能力和存留能力不同,且胺类阻锈剂种类对氯离子的排除影响不大;双向电渗技术的除氯效果比电化学的除氯效果弱,但双向电渗后钢筋附近混凝土孔隙液中阻锈剂的含量是氯离子含量(质量摩尔浓度)的2～7倍;双向电渗后混凝土保护层电阻增大,钢筋的锈蚀速度由通电前的电荷传递过程控制转变为氧气在混凝土中的渗透速度控制,钢筋的腐蚀电位显著提高,从而使钢筋的耐蚀性能得以提高.     

氯氧镁钢筋混凝土中涂层钢筋腐蚀的电化学特性

通过Z350电化学工作站,研究了氯氧镁钢筋混凝土中裸露钢筋和涂层钢筋在不同环境中的开路电位、极化电阻及腐蚀电流密度,并且利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对腐蚀产物进行分析.结果表明:锌美特(XMT)涂层在不同环境中可以很好地保护钢筋免受腐蚀,氯氧镁钢筋混凝土中涂层钢筋在水、氯盐溶液和硫酸盐溶液中的腐蚀电流密度是裸露钢筋的1/35,1/43和1/19;氯氧镁钢筋混凝土中裸露钢筋表面存在疏松多孔的层状和块状腐蚀产物,而涂层钢筋表面只存在点蚀.由此可见,XMT涂层对氯氧镁混凝土中的钢筋有一定的防腐效果.     

锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究

为了研究锈蚀钢筋混凝土梁采用钢板锚贴加固后的力学性能,设计了12根钢筋混凝土梁,以设计锈蚀率为10%进行电化学快速锈蚀。在锚贴钢板加固前进行预压试验,裂缝宽度控制为0.2mm。按保护层厚度分为3组,每组1根对比梁,其余3根分别按钢板厚度3、4、5mm进行锚贴钢板加固。加载对比试验研究表明:锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁的跨中截面应变基本符合平截面假定,正常使用性能得到明显改善,且极限承载力亦有明显提高。锚贴钢板有效地减小了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝宽度和裂缝延伸高度,在相同保护层和锈蚀率相近时,钢板厚度增加3~5mm导致其挠度减小,且减小幅度为13%~51%。保护层厚度对加固梁的极限承载力影响不明显。     

冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

基于材料强度折减及钢管壁厚折减的方法,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土轴压力学性能采用有限元法进行了研究。基于合理的有限元分析模型,对冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后圆钢管混凝土柱的破坏模态、轴向荷载-位移关系、钢管与混凝土相互作用进行了分析,研究了含钢率、截面尺寸、钢管屈服强度、混凝土轴心抗压强度以及冻融循环-酸雨交替次数对试件轴压极限承载力的影响。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合良好,验证了模型的有效性; 冻融循环-酸雨锈蚀交替作用后轴压圆钢管混凝土短柱的破坏模态与普通试件相似,轴向荷载-位移曲线变化趋势一致,试件均为塑性破坏; 圆钢管混凝土轴压短柱随冻融循环-酸雨锈蚀交替次数的增加,材料性能劣化严重,外钢管对核心混凝土约束作用减弱,试件极限承载力明显下降。     

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。     

电极工作面积和孔隙液pH值对钢筋脱钝临界氯离子浓度的影响

基于模拟混凝土孔隙液中的钢筋脱钝试验,揭示了钢筋电极的工作面积和模拟混凝土孔隙液的pH值对钢筋脱钝过程中开路电位、极化电阻和腐蚀电流密度的影响规律,确定了不同钢筋电极工作面积和pH值条件下钢筋脱钝的临界氯离子浓度,分别建立了钢筋电极工作面积和模拟混凝土孔隙液pH值与钢筋脱钝临界氯离子浓度之间的定量关系.结果 表明:随着钢筋电极工作面积的增大,钢筋脱钝的临界氯离子浓度降低;随着模拟混凝土孔隙液pH值的增加,以自由氯离子浓度[Cl-]表征的临界氯离子浓度增加,而以[Cl-]/[OH-]表征的临界氯离子浓度降低;与开路电位和极化电阻相比,钢筋脱钝过程中腐蚀电流密度的突变点更加明显.