一般大气环境下钢筋开始锈蚀时间的计算方法

在评估混凝土结构耐久性时,其关键是确定钢筋开始锈蚀条件.一般大气环境下混凝土中钢筋开始锈蚀的条件是混凝土碳化及钢筋脱钝.碳化残量是描述钢筋开始锈蚀的重要参数,其大小取决于部分碳化区长度、碳化速度及脱钝速度.以实际工程检测数据为主要依据,考虑不同环境条件,以碳化系数、保护层厚度和局部环境系数为主要参数,利用回归分析方法建立了碳化残量的计算公式,并由此计算钢筋开始锈蚀的时间.通过实际工程数据验证,表明本文给出的钢筋开始锈蚀时间计算方法,在工程应用上是可行的,从而为合理评定混凝土结构耐久性提供依据.     

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.     

再生混凝土碳化模型与结构耐久性设计

通过分析现有模型并结合各国试验结果,建立了再生混凝土碳化深度的计算模型。在此基础上提出了极限状态法和分项系数法2种再生混凝土结构耐久性的设计方法,并对再生混凝土梁使用寿命进行了可靠度分析。结果表明：增大再生混凝土强度等级和再生混凝土保护层厚度可以明显提高再生混凝土构件的耐久性;受力状态、钢筋位置对再生混凝土构件的耐久性有重要影响。综合考虑再生混凝土中钢筋开始锈蚀对结构使用功能的影响程度和再生混凝土的不同受力状态,提出了上海地区再生混凝土构件中钢筋的最小保护层厚度。     

应力作用下混凝土胀裂前钢筋锈蚀率预测模型

假设混凝土保护层完全碳化时钢筋开始锈蚀,利用应力状态下混凝土碳化模型,获得应力状态下混凝土中钢筋开始锈蚀时间的计算模型。根据应力状态下混凝土中CO2有效扩散系数得到相应的O2有效扩散系数,并通过外加电流加速锈蚀试验研究了应力状态对钢筋锈蚀速率的影响。最终基于法拉第定律建立了应力状态下混凝土中钢筋锈蚀率的预测模型,并用预测模型计算工程实例。计算结果与实测结果符合较好,同时证明随着应力水平的提高,钢筋开始锈蚀时间提前,锈蚀率加快,最终导致高应力区域锈蚀率明显高于低应力区域。     

基于裂缝宽度的钢筋混凝土结构耐久性研究

裂缝宽度是决定混凝土结构耐久性状态的一个重要指标,在对比国内外混凝土结构裂缝控制规定的基础上,分析了各规范中混凝土结构耐久性的裂缝宽度限值,探讨了裂缝宽度对钢筋混凝土结构钢筋锈蚀、碳化、渗透性能和强度的影响,提出了基于裂缝宽度的钢筋混凝土结构耐久性评估方法。     

混凝土保护层质量与钢筋锈蚀

防止钢筋锈蚀是提高水工钢筋混凝土结构耐久性一个重要因素．从结构设计角度探讨了混凝土碳化和钢筋锈蚀产生机理,并根据实测数据分析了钢筋锈蚀与保护层厚度之间的关系,认为钢筋的锈蚀在很大程度上取决于混凝土保护层的质量,并进而认为保护层密实性和必需厚度是保护混凝土保护层质量控制的关键．     

钢筋不均匀锈蚀引起的混凝土保护层开裂有限元分析

钢筋发生锈蚀,将导致混凝土保护层受拉而开裂,严重影响混凝土结构的耐久性.针对自然环境下混凝土构件中的钢筋往往是非均匀锈蚀,利用ABAQUS有限元软件,采用对钢筋周围混凝土施加不均匀锈胀位移的方法模拟钢筋非均匀锈蚀情况下保护层的开裂过程,基于有限元分析结果,得到保护层胀裂破坏时临界径向位移计算公式;以此为基础,推导了钢筋...     

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。     

混凝土碳化机理、影响因素及预测模型

为寻找碳化混凝土的处理方法、防止混凝土碳化,总结了影响混凝土碳化的因素及其对混凝土碳化的影响,介绍了国内外学者提出的碳化预测模型.发现了导致钢筋表面的钝化膜破坏以致钢筋锈蚀,是造成混凝土结构耐久性劣化、影响混凝土结构寿命的重要因素.提出了对碳化混凝土的处理方法和防止混凝土碳化的措施.     

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.     

基础混凝土构件腐蚀损伤研究

基于部分地下水和场地土环境（岩土环境）下基础钢筋混凝土构件的检测数据,分析了在役基础混凝土结构的腐蚀损伤特征,以及抗压耐腐蚀系数与碳化深度随其服役时间的变化特征。结果表明：岩土环境对基础混凝土结构的腐蚀损伤作用是普遍存在的,且腐蚀损伤进程与岩土环境的类型、介质因素密切相关;大多数基础混凝土的抗压耐腐蚀系数随其服役时间的增长而减小,碳化深度随其服役时间的增长而增大。     

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。     

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。     

Probability calculation of rebars corrosion in reinforced concrete using css algorithms

Reinforcement inside the concrete is protected from corrosion and its damages until several years after the construction. After corrosion initiation, the cross section of reinforcement begins to reduce and often load bearing of the reinforced concrete structure will be reduced significantly. Corrosion of reinforcements in concrete in polluted and contaminated areas can occur in two ways: chloride and carbonation. In this work, meta-heuristic approach of charged system search(CSS) is used to calculate corrosion occurrence probability due to chloride ions penetration. The model efficiency is verified by comparing the available examples in technical literature and results of Monte Carlo analysis. According to the analyses performed, using different probabilistic distributions regardless of probabilistic moments based on real distribution leads to diverse results. In addition, influence of each effective parameter in corrosion occurrence varies by changing other parameters.     

通廊结构震后检测及加固处理

2008年5月12日四川发生8.0级大地震,造成地处江油的某水泥厂各种通廊结构发生不同程度的损坏,再加上部分结构年久失修,材料逐渐老化,构件开裂、钢筋锈蚀、混凝土剥落及碳化,严重影响安全生产。结合厂区通廊结构的检测鉴定结果,对受损结构构件的加固方法进行逐一分析,详细讨论了结构抗震缝处理、构件损伤加固处理以及结构的整体性和构造性加强、提出具体的加固方法和措施,为类似结构的震后鉴定和加固设计提供设计参考。     

钢筋混凝土构件锈蚀开裂与锈胀力分析

为合理确定锈胀力大小及其变化规律,研究混凝土保护层在锈胀作用下的开裂过程,提高混凝土结构使用寿命. 在考虑混凝土材料受拉软化和损伤效应的基础上,通过改变保护层厚度、钢筋直径、混凝土强度等参数,对钢筋锈胀引起的混凝土开裂过程、锈胀力分布和变化过程进行了有限元模拟和分析. 结果表明:均匀锈蚀下钢筋圆周上各处锈胀力分布并不均匀,明显受到内部裂缝的影响;锈胀力在裂缝贯通前达到峰值,之后快速下降最终保持稳定;保护层厚度c和钢筋直径d对锈胀的影响为线性关系,且统一用c/d值表征这两个参数是合理的,c/d值越大保护层完全开裂时的锈胀力和锈蚀率也越大,即延缓了保护层开裂. 基于锈胀力与c/d值的变化关系提出了最大锈胀力公式,并通过试验数据比对验证了最大锈胀力公式的有效性与精度.      

Reliability-based service life prediction of existing concrete structures under marine environment

Chloride-induced corrosion of the reinforcement is considered as one of the major mechanisms resulting in the reduction of structural resistance of reinforced concrete structural elements located in marine and other aggressive environments. A study of reinforced concrete structures located at the Fangcheng dock in the Beibu Gulf port, China, was present. The result from field survey indicates that the concrete cover depth and chloride diffusion coefficient fit best normal distribution and lognormal distribution, respectively. The service life of structure is about 55 a, while initiation time is 45 a. Sensitivity analysis indicates that the most influential factor of the structure service life prediction is concrete cover, followed by diffusion coefficient, diffusion decay index, critical chloride concentration, surface chloride concentration, current density and localized pitting corrosion. Finally, the effects of diffusion decay index and critical chloride concentration on structure service life prediction are discussed.     

Effects of Carbonation on Micro Structures of Hardened Cement Paste

In order to investigate the effects of carbonation on the microstructure of cement concrete,the carbonation depth and microstructure of cement paste with 0.3,0.4 and 0.5 water/cement ratio after 7,14,21 and 28 d accelerated carbonation were studied respectively.The results showed that with the increase of waterto-cement ratio and carbonation age,the carbonation depth was deepened with faster early carbonation speed and slower later carbonation rate.Carbonation densified the structure of hardened cement stone with refinement of pore structure and reduced porosity.Then,during the carbonation process from the surface to the inside of carbonation area,it was prone to form micro-cracks extending to the interior specimen,resulting in cement paste carbonation depth uneven.It is further illustrated that the color reaction method using phenolphthalein solution combined with X-CT and X-ray diffraction analysis is much more reasonable to evaluate the cement concrete carbonation degree.Moreover,during carbonation process sulfur element in cement paste migrated to the area un-carbonated and the concentrated shape of sulfur element is consistent with the coloring region in carbonation interface.Finally it was identified that carbonation not only reduced the p H value in cement concrete but also made prone to crack in carbonation zone,which increased the probability of reinforcement corrosion.