锈蚀钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间的预测模型

由钢筋锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂是混凝土结构耐久性极限状态的重要标志,是决定结构使用寿命的重要因素。以钢筋均匀锈蚀为前提,考虑锈蚀产物的变形特性以及锈胀裂缝开展过程中锈蚀产物进入裂缝的实际情况,借助弹性力学和Faraday腐蚀定律,建立混凝土保护层锈胀开裂时刻的钢筋锈蚀率以及锈胀开裂时间计算公式。针对影响混凝土保护层锈胀开裂时间各主要因素的分析表明,增大钢筋的混凝土保护层厚度、减小钢筋直径、提高混凝土强度以及控制锈蚀产物的体积膨胀率都有利于混凝土结构耐久性的提高。与已有试验结果的对比分析可知,对于加速锈蚀和长期锈蚀情况,计算公式的预测结果均较为理想,可用于由钢筋均匀锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂时间的预测分析。     

基于弹性力学理论的钢筋混凝土结构保护层锈胀开裂时间预测模型研究

基于弹性力学理论与钢筋锈胀机理,推导了钢筋混凝土保护层锈胀开裂时的钢筋临界锈蚀量。基于Faraday定律,建立了钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间预测模型。通过将模型预测的保护层锈胀开裂时间与试验结果进行对比,对所建立预测模型进行了验证。在此基础上,对影响混凝土保护层锈胀开裂时间的相关因素进行了分析。分析结果表明：随着保护层厚度与混凝土弹性模量的增大,混凝土保护层锈胀开裂时间逐渐增大;而随着锈蚀产物体积膨胀率、钢筋锈蚀速率和混凝土抗拉强度的增大,混凝土保护层锈胀开裂时间逐渐减小。     

混凝土保护层锈胀开裂研究进展

钢筋锈蚀引起混凝土保护层锈胀开裂被认为是钢筋混凝土结构耐久性失效最主要原因之一,国内外学者就此过程开展了大量的研究工作。结合最新研究成果,对钢筋锈蚀引起混凝土保护层锈胀开裂研究所用的理论、试验和数值模拟方法做出评述。针对当前研究中存在的问题进行了总结和展望,并提出了多尺度数值方法应用于钢筋锈蚀引起混凝土保护层开裂问题。     

钢筋混凝土结构锈胀开裂全过程仿真分析

利用大型有限元软件DIANA,详细分析了锈蚀导致混凝土保护层开裂的全过程.仿真分析表明:混凝土保护层的锈胀开裂过程可分为内裂、扩展、外裂和内外裂缝贯通4个阶段;锈蚀产物膨胀率一定时,混凝土保护层内侧裂缝的产生主要与混凝土抗拉强度相关,其他因素影响甚微;混凝土保护层表面锈胀开裂及其裂缝贯通主要与相对保护层厚度有关,该值越大,裂缝越不容易发展;提高混凝土抗拉强度,能有效延缓锈胀裂缝的产生和发展;在相同条件下,混凝土保护层非均匀锈胀开裂时的钢筋锈蚀率较均匀锈胀开裂时低;混凝土保护层剥落的特征主要与钢筋净间距和保护层厚度的比值相关,当该值较大(>3)时,仅角区保护层发生局部剥落,否则保护层将整体剥落.     

钢筋混凝土结构锈胀寿命分析

通过试验和工程实测数据,建立了大气环境条件下混凝土中钢筋锈蚀速度和混凝土保护层开裂时锈蚀深度的预测模型。运用可靠度的原则,计算了钢筋混凝土结构的顺筋开裂耐久年限及对应的可靠指标,分析了影响钢筋混凝土结构顺筋开裂耐久性的主要因素。     

混凝土保护层锈胀开裂理论及有限元分析

假设钢筋锈蚀产物沿钢筋径向和轴向均呈均匀分布,将保护层视作一厚壁圆筒,通过弹塑性力学及有限元软件对保护层锈胀开裂全过程进行了分析。建立了混凝土保护层锈胀开裂临界截面损失率的计算公式,对钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度及钢筋位置等因素对锈胀开裂的影响进行了分析,得出如下结论:在假设钢筋发生均匀锈蚀的前提下,保护层厚度和钢筋直径对锈胀开裂的影响较大,混凝土强度和钢筋位置对锈胀开裂的影响较小。对比试验数据后发现,有限元分析比理论模型更符合实际的混凝土锈胀开裂力学行为。     

混凝土保护层锈胀开裂条件的弹性力学分析

混凝土中钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性研究的重要内容,研究混凝土中的钢筋锈蚀,并建立混凝土保护层锈胀开裂时钢筋锈蚀量估计模型,是分析现有结构性能退化及耐久性评估的关键工作,对于准确预测结构的使用寿命与剩余寿命具有十分重要的意义.采用弹性力学分析方法,对混凝土保护层锈胀开裂全过程进行了建模,借助一些合理的假设,得到了混凝土保护层锈胀开裂条件的理论计算公式,该公式不仅可以应用普通混凝土结构,也可应用于其他类型混凝土结构.最后并对公式进行了验证,表明理论计算公式具有较好的实用性.     

锈胀开裂后钢筋混凝土粘结滑移本构关系研究

采用外加电流加速钢筋锈蚀的方法,控制试件表面不同锈胀裂缝宽度.在钢筋开槽、内贴应变片的半梁式粘结试验的基础上,根据实测结果和理论分析,获得不同试件锚固长度内粘结应力及钢筋混凝土相对滑移的分布规律,推导出τ-s关系沿锚固长度的变化规律,从而提出了不同锈胀程度下,反映这种变化规律的位置函数ψ(x),建立考虑锚固位置影响的锈后钢筋混凝土粘结滑移本构关系,为锈后钢筋混凝土构件的有限元分析计算提供依据.     

基于钢筋锈损截面面积的锈胀裂缝宽度计算模型

通过锈胀裂缝宽度预测混凝土结构中钢筋锈蚀程度是一种实用的非破损检测方法。然而,针对此问题的研究采用的方法不一、参数各异,所得的结论和所建立的计算模型之间也存在较大分歧。针对大量相关研究成果进行综合分析发现,锈胀裂缝的发展与局部区域内锈蚀产物的绝对生成量之间存在直接关系,锈胀裂缝宽度随着平均锈损截面面积的增大近似成线性增大,混凝土保护层厚度和钢筋直径对其无明显影响。通过锈蚀钢筋的三维扫描建立虚拟模型,建立区段最大截面锈蚀率与平均锈蚀率的转换关系。在此基础上综合已有自然锈蚀数据,建立了基于钢筋平均锈损截面面积的锈胀裂缝宽度计算公式,可对实际工程锈胀混凝土构件中的钢筋锈蚀程度给出合理估测。     

钢筋混凝土结构酸性气体腐蚀开裂分析

某钢筋混凝土结构车间 10年之内由于酸性气体的腐蚀 ,使其主要结构构件大量疏松、开裂 ,处于失效边缘 ,结构寿命大大缩短。本文通过具体的检测数据说明这种腐蚀的严重性     

混凝土结构锈胀裂缝中铁锈分布的试验研究

混凝土结构锈胀开裂是导致混凝土结构耐久性失效的主要原因.在锈胀开裂过程中,铁锈是否填充到锈胀开展的裂缝中,是影响锈裂模型预测结果准确与否的重要因素之一.对人工气候环境下加速劣化的混凝土试块进行切片研究,采用数码显微镜观察了混凝土锈胀开裂裂缝中铁锈分布的情况,由此分析随裂缝开展铁锈发展的过程.试验研究认为,对于外裂裂缝,在裂缝开展到保护层表面之前,铁锈对裂缝的填充可忽略不计;只有在裂缝贯通到保护层表面后,铁锈才会逐渐填入钢筋附近的裂缝之中,并能在较远位置的裂缝边缘观察到铁锈的吸附.而对于内裂裂缝,钢筋锈蚀到一定程度后,也会有少量的铁锈填入裂缝中,但填充过程要缓慢得多.铁锈发展的这一特性,对混凝土结构锈裂过程的分析和合理锈裂模型的建立具有非常重要的指导意义.     

基于虚拟裂缝模型的钢筋混凝土最大锈胀力模型

应用虚拟裂缝模型分析了混凝土保护层锈胀开裂的锈胀力。首先,考虑了混凝土和钢筋的实际变形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最大膨胀力理论预测模型。然后通过与文献中的试验数据比较,验证了本研究数值方法的有效性。     

基于锈胀裂缝宽度的钢筋锈蚀深度计算模型

钢筋锈蚀深度反映了钢筋的锈蚀程度,其数值对混凝土结构的耐久性评估具有重要意义。混凝土锈胀裂缝宽度容易检测,且与钢筋锈蚀深度具有一定的关系。首先对现有钢筋混凝土结构锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀深度之间的模型进行了总结,并将各关系式中的常数系数用待定系数替代,结合检测数据进行多元非线性拟合,根据所得可决系数比较分析了各模型的准确性、合理性及产生差异的原因。在此基础上以可决系数最高的模型为参考,结合临界钢筋锈蚀深度研究成果,提出与锈胀裂缝宽度有关的钢筋锈蚀深度计算模型,所得模型与实际检测数据吻合较好。相关成果可为钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀程度预测、耐久性评估和维护提供参考。     

荷载作用下开裂钢筋混凝土梁锈胀开裂模式及锈蚀分布研究

为提高混凝土结构的服役性能,对混凝土保护层的锈胀开裂过程进行研究。对荷载作用下锈蚀18个月的内掺氯盐钢筋混凝土梁的截面锈胀裂缝分析发现：环向裂缝宽度沿径向呈指数函数变化;锈胀裂缝的开裂模式、锈蚀产物与钢筋混凝土受力状态、骨料及裂缝的相对位置均密切相关;保护层破坏以层状破坏为主。通过研究提出,在对锈蚀钢筋混凝土梁进行承载力分析时,建议剪压区不考虑受压混凝土保护层的作用,对剪拉区和弯拉区钢筋与混凝土之间的黏结性能要进行折减。     

氯盐侵蚀钢筋混凝土锈胀开裂监测及预测方法

采用分布式光纤传感技术(BOTDA)和时间序列分析相结合的方法,对钢筋混凝土锈胀开裂程度进行监测和预测,并通过通电加速锈蚀试验对该方法进行有效性验证.结果表明:分布式光纤传感技术可稳定、准确地获取混凝土的锈胀信息,同时结合时间序列分析方法可有效预测混凝土锈裂时间和位置.     

碳化引起混凝土锈胀开裂前钢筋锈蚀量的研究

在分析碳化引起的钢筋混凝土构件中钢筋腐蚀机理和已有钢筋锈蚀量预测模型的基础上。建立了全面考虑氧气浓度、温度、相对湿度、保护层厚度、钢筋直径和混凝土强度的多因素钢筋锈蚀量预测模型，且进行了实际工程的验证，可为混凝土结构耐久性评估、可靠性鉴定提供科学的依据。     

锈蚀开裂后混凝土中钢筋锈蚀量的预测

基于腐蚀电化学原理，对锈蚀开裂后钢筋的锈蚀量进行了分析，考虑环境条件对锈蚀速度的影响，提出了具体估计锈蚀量的公式；进一步与实际工程检测结果进行比较，给出了修正方法。     

钢筋混凝土锈蚀开裂及裂缝扩展研究现状

钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素,钢筋锈蚀发展到一定程度,混凝土保护层锈胀开裂,裂缝不断扩展。介绍了钢筋锈蚀机理、钢筋锈胀开裂及裂缝扩展研究的现状和主要研究内容。包括钢筋锈胀力、钢筋锈蚀率、锈胀裂缝宽度的扩展、锈胀扩展的计算机模拟。最后通过对研究现状的分析总结出钢筋锈胀开裂及裂缝扩展方面的研究展望。     

混凝土保护层均匀锈胀内裂分析

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构使用寿命的重要因素,混凝土保护层锈胀内裂加速整个混凝土保护层的开裂。假定混凝土满足最大伸长线应变破坏准则,利用圆孔扩张理论对铁锈自由膨胀充满混凝土与钢筋交界面空隙后混凝土保护层内裂进行分析,建立了锈胀内裂时刻的钢筋锈蚀深度计算式。针对计算式主要影响参数的分析表明:钢筋锈蚀深度与水泥石中毛细孔体积、钢筋直径、混凝土极限拉应变成正相关,与铁锈体积膨胀率成负相关。     

钢筋混凝土锈胀开裂及对腐蚀反作用影响研究

在阅读分析大量国内外研究文献和总结对比欧盟、挪威及中国相关土木规范的基础上,深入系统的综述了腐蚀环境下钢筋混凝土锈胀开裂、裂缝宽度和裂缝对腐蚀影响三方面的研究现状,分析表明已有的大量锈胀开裂研究中未能深入考虑混凝土内部实际初始缺陷;目前尚缺乏锈胀裂缝宽度的理论分析;且未从锈胀裂缝动态发展对腐蚀进程时变影响的角度研究裂缝与腐蚀的关系。相关研究的随机分析在国际上仍处于起步阶段,而针对我国具体环境特征的研究依然十分缺乏,由此对未来研究趋势进行了展望。