混凝土抗钢筋锈蚀专家系统的研究与应用

阐述了混凝土抗钢筋锈蚀专家系统的设计原理,实现方法和特点,介绍了混凝土抗钢筋锈蚀专家系统的结构和功能。混凝土科学领域知识的机器表示形式。实际工程表明,本专家系统具有良好的工程实用性。     

混凝土安全性专家系统的设计

介绍了混凝土安全性专家系统的总体框架、设计思想以及子系统的结构与内容。混凝土安全性专家系统设计为影响混凝土安全性主要性能的各自独立的子系统(即混凝土抗碱集料反应系统、混凝土抗冻性系统、混凝土抗钢筋锈蚀系统以及混凝土抗硫酸盐侵蚀系统)和多种破坏因素综合作用下的混凝土耐久性设计子系统，并结合混凝土先进实用技术(泵送混凝土系统和高强混凝土系统)子系统而集成一个统一、协调和完整的专家系统。     

锈蚀钢筋混凝土结构耐久性研究现状

根据已有研究成果,回顾了混凝土结构耐久性研究现状,重点讨论了钢筋锈蚀后力学性能变化情况,讨论了钢筋锈蚀混凝土构件受力行为,指出钢筋锈蚀混凝土构件抗剪性能研究是以后一段时间重点研究的内容.     

锈蚀钢筋混凝土结构耐久性研究现状

根据已有研究成果，回顾了混凝土结构耐久性研究现状，重点讨论了钢筋锈蚀后力学性能变化情况，讨论了钢筋锈蚀混凝土构件受力行为，指出钢筋锈蚀混凝土构件抗剪性能研究是以后一段时间重点研究的内容。     

砼抗钢筋锈蚀ES数据库设计的研究

砼抗钢筋锈蚀ＥＳ数据库是专家系统不可缺少的重要组成部分，它既可丰富由文献资料得到的与本攻关内容有关的研究成果，又为混凝土抗钢筋锈蚀性能的评估，研究，诊断和工程设计指导奠定了基础。本文从ＥＳ数据库的结构入手，着重从数据库设计的基本思想，基本结构以及开发环境，开发语言的选择等方面进行研究和说明，并对领域知识的获取和实现进行探索。     

混凝土锈胀时刻钢筋锈蚀率的数值分析方法

基于通用有限元大型程序建立非线性有限元模型,对混凝土构件受钢筋锈胀力作用的情况进行模拟,并在此基础上提出了基于有限元数值分析的混凝土锈胀时刻钢筋锈蚀率的计算方法.对受均匀钢筋锈胀力的混凝土构件进行了数值分析计算,包括混凝土构件角部钢筋锈蚀和中部钢筋锈蚀的情况;基于已有的非均匀钢筋锈蚀模型,对于工程实际情况中更为常见的非均匀钢筋锈胀情况,进行混凝土构件角部和中部钢筋锈蚀的数值模拟;在以往钢筋锈蚀分布情况理论分析结果的基础上,结合锈胀力数值分析的结果,提出了混凝土保护层胀裂时刻非均匀钢筋锈蚀率的计算方法,并给出了计算实例,说明该方法在混凝土结构环境条件和侵蚀状况已知的情况下,可估算混凝土保护层胀裂时刻的钢筋锈蚀率.     

混凝土状况对钢筋锈蚀的影响及原因

钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性等级下降的主要原因之一,本文根据工程调查,分析了混凝土状况对钢筋锈蚀程度的影响,认为垂直裂缝对钢筋锈蚀的影响程度远小于纵向裂缝、混凝土碱度、碳化等其它因素．文中从设计和施工两方面提出预防钢筋锈蚀的措施．     

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.     

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。     

混凝土结构锈胀开裂预测的路径概率模型

针对氯盐环境下服役混凝土结构钢筋锈蚀、锈蚀程度不易检测及混凝土锈致开裂的现状,基于混凝土锈胀开裂过程的随机性,提出一种预测钢筋锈蚀、混凝土锈胀裂缝开展时变特性的概率模型,并编制了计算程序.该模型可以模拟混凝土中钢筋锈胀开裂发展进程的路径,有效评估氯盐侵蚀环境下混凝土结构中钢筋锈蚀状况和锈胀裂缝宽度不同时段的概率分布,同时能估计构件钢筋样本锈蚀百分比.通过对濒海环境下某混凝土桥下部结构的耐久性评估,验证了该模型的准确性.该模型实现了对服役混凝土结构耐久性能的有效预测,评估结果可为工程维修和加固提供理论依据.     

混凝土内钢筋锈蚀初期行为研究

在混凝土内钢筋锈蚀初期,从结构开始使用到钢筋脱钝,占整个使用寿命的最大部分,因而对其锈蚀初期行为研究意义重大．对这一研究应着眼于钢筋脱钝临界点的把握．基于此对已有临界条件进行了归纳整理和初步研究．     

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.     

Corrosion Resistance of Steel in Cracked Reinforced Concrete after Electro-depositon Treatment

An electro-deposition method has been recently proposed to repair cracked reinforced concrete. To evaluate the corrosion resistance of the reinforcing steel in cracked concrete, three different parameters including type of auxiliary electrode, electrode distance, and current density were studied. Tafel polarization curve was used to evaluate the corrosion resistance of the steel. Self-corrosion potential and corrosion current of the steel were tested. The results indicate that the corrosion resistance improvement of the reinforcing steel is optimal as prism titanium mesh is applied as auxiliary electrode, followed by the flaky titanium mesh and the column titanium bar. When the electrode distance is 60 mm, the corrosion resistance improvement of the reinforcing steel is optimal, and with 80 mm electrode distance, the corrosion resistance improvement is the poorest. The property falls in between them when 40 mm electrode distance is used. Moreover, the corrosion resistance improvement of the reinforcing steel increases as the current density goes up.     

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.     

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。     

四极法评价混凝土中钢筋腐蚀

利用地球物理勘探过程中常用的四极法测定了含氯盐及亚硝酸盐钢筋混凝土中钢筋与混凝土界面的阻抗谱参数，同时测定自然电位、腐蚀面积率、钢筋失重率等，确定了阻抗谱参数与钢筋腐蚀程度的关系。试验结果表明，亚硝酸盐在含氯盐混凝土中具有良好的抑制钢筋腐蚀的能力，四极法可以评价混凝土中钢筋腐蚀程度。     

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.     

Effect of Aluminum Tri-polyphosphate on Corrosion Behavior of Reinforcing Steel in Seawater Prepared Coral Concrete

Atri-polyphosphate was used as a corrosion inhibitor in the seawater prepared coral concrete, and its influence on the corrosion behavior of carbon steel, 304 austenitic stainless steel, and 2205 duplex stainless steel was studied by the open-circuit potential, electrochemical impedance spectroscopy, and potentiodynamic polarization, respectively. The results reveal that the corrosion potential and impedance of the reinforcing steel increase, while the corrosion current density decreases with the content of aluminum tripolyphosphate in the coral concrete. A low content of the corrosion inhibitor significantly retards the corrosion of the two stainless steels, but it cannot effectively inhibit the corrosion of the carbon steel in the coral concrete.In general, the carbon steel is unsuitable for the coral concrete for its poor corrosion resistance. In contrast,the stainless steels, especially the 2205 duplex stainless steel, shows an excellent anti-corrosion property in the seawater prepared coral concrete containing a certain amount of inhibitor, which is one of the satisfactory candidate methods to build the long-life coral concrete constructions.     

强碱溶液环境下混凝土力学性能试验研究

通过强碱溶液浸泡环境下普通混凝土和钢纤维混凝土的抗压、抗折强度试验,对比分析了耐碱剂的掺入对普通混凝土和钢纤维混凝土抗压强度、抗折强度、抗压强度腐蚀系数、抗折强度腐蚀系数的影响.结果表明,浸泡时间较短时,强碱溶液对普通混凝土和钢纤维混凝土均有一定的增强作用,但随着浸泡周期的延长,强碱溶液对普通混凝土和钢纤维混凝土均产生一定程度的腐蚀劣化;耐碱剂的加入可以提高普通混凝土和钢纤维混凝土抵抗强碱溶液腐蚀的能力,且掺加耐碱剂的钢纤维混凝土具有较强的抵抗强碱溶液腐蚀的能力.     

锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能

对8根模拟锈蚀钢筋混凝土梁进行了高周疲劳试验,研究和探讨了模拟锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能。结果表明,交变荷载作用下试件的斜裂纹出现并迅速发展成主裂缝;模拟锈蚀钢筋混凝土梁多在端部发生剪切疲劳破坏;试件的挠度发展、裂缝分布与破坏形态密切相关;随循环次数增加,锈蚀主筋的最大、最小应力不断增长,应力幅值基本不变;混凝土的最大、最小压应变快速增长,应变幅值平稳增长;试件的疲劳寿命具有较大的离散型;同等条件下,锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命往往比锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳寿命长。