控制钢筋保护层厚度的有效措施

在桥梁结构中,钢筋不断锈蚀,宵效截面不断减小,桥梁结构承载力不断下降,钢筋混凝土构件丧失基本承载能力。控制好钢筋保护层厚度有利于防止钢筋锈蚀,保证混凝土结构耐久性和使用寿命。本文结合工程实际,通过四控一检,在钢筋保护层厚度控制方面作如下简述。     

混凝土保护层胀裂时刻钢筋锈蚀深度的理论模型

钢筋锈蚀产物产生的膨胀力往往会引起钢筋混凝土结构中混凝土保护层的开裂,为了研究混凝土保护层胀裂时刻钢筋的锈蚀深度,在假设钢筋为均匀锈蚀的前提下,以c/d0(c为混凝土保护层厚度,d0为钢筋的原始直径)作为控制指标,分别基于弹塑性力学和断裂力学的基本理论,建立了混凝土保护层开裂时刻钢筋临界锈蚀深度的理论计算模型。通过已有文献的多组试验数据对计算模型进行了验证,结果表明理论模型计算结果与试验结果能够较好地吻合。     

混凝土中钢筋锈蚀检测的探讨

桥梁混凝土中钢筋锈蚀是影响桥梁混凝土结构耐久性的一个重要问题,也是桥梁安全鉴定过程中经常遇到的问题.结合工程结构安全检测实践,通过对混凝土中钢筋锈蚀、保护层厚度、碳化深度、密实度进行检测,进一步证明了钢筋锈蚀的影响因素同混凝土保护层厚度、密实度、碳化深度有着直接的关系,并对提高混凝土中钢筋锈蚀概率大小和结构锈蚀性判断的可靠程度进行了探讨.     

钢筋混凝土结构中钢筋保护层质量控制的措施

钢筋保护层是保证钢筋混凝土结构物耐久性的重要构造,在精细化施工的今天,不仅要求结构物质量合格,还要求耐久性要好,因此必须控制耐久性指标,包括钢筋保护层、氯离子含量、钢筋锈蚀、混凝土碳化等指标,本文重点论述施工中如何控制钢筋保护层质量,使保护层符合设计要求。笔者通过箱梁预制的施工,总结了一些提高钢筋保护层合格率的经验,以期对今后钢筋保护层合格率的提高提供一些方法和措施。     

海洋环境下混凝土中钢筋锈蚀机理及监测技术概述

2014年我国由于腐蚀产生的损失约为21 278亿元,占国家GDP的3.34%。海洋环境中氯离子渗透至混凝土内部导致钢筋锈蚀是海洋环境下混凝土结构损伤的重要原因。海洋不同腐蚀区域的离子浓度、氧气浓度及海水干湿循环作用时间各不相同,这使得海洋不同腐蚀区域中暴露混凝土的氯离子传输速度和分布规律、钢筋锈蚀产物及锈蚀模式、钢筋锈蚀速率存在显著差异。其中海洋浪溅区和高潮位区域因氧气充足、海水干湿循环作用剧烈及浪溅作用导致钢筋混凝土更易破坏。钢筋锈蚀产物体积是原始体积的2~6倍,持续增加的锈蚀产物将导致混凝土开裂、保护层剥落并进一步加速钢筋锈蚀;考虑钢筋非均匀锈蚀、锈蚀产物填充效应、钢筋及混凝土性能的钢筋混凝土锈胀开裂模型将更加精确。根据海洋不同腐蚀区带特点、钢筋混凝土性能及受荷情况,建立不同腐蚀区域中混凝土的氯离子传输模型,钢筋锈蚀速率模型和混凝土锈胀开裂模型有助于准确预测海洋环境下钢筋混凝土的服役寿命。 通过对混凝土中钢筋锈蚀的检测与监测有助于实时了解混凝土的服役状态。采用线性极化、电化学噪声和电化学阻抗谱等电化学方法可以较好地检测钢筋锈蚀状态、获得混凝土中钢筋的锈蚀速率。基于电化学原理开发的阳极梯和环形电极、基于钢筋锈胀应力测试的光纤监测技术以及基于数字图像技术获得混凝土中钢筋锈蚀应力应变场,有助于实现对混凝土中钢筋锈蚀的监测,并且部分已应用于海洋工程。相比于普通钢筋,锈蚀钢筋的导电率和导磁率均显著降低,采用电磁感应原理开发钢筋锈蚀装置实现了暴露在海水中的普通钢筋和耐蚀钢筋磁通量变化值与钢筋质量损失线性关系的建立。这也为更精确监测混凝土中钢筋锈蚀全过程、实现混凝土中钢筋锈蚀源定位及损伤程度识别提供可能。因此,综合利用氯离子、pH微电极等实现混凝土内部微环境监测,开发先进的钢筋锈蚀监测传感器实现混凝土中钢筋锈蚀源和锈蚀速率监测,通过图像监测技术实现钢筋锈蚀诱导混凝土开裂过程监测。综合上述措施将实现对钢筋混凝土结构腐蚀的全过程监测,并为海洋钢筋混凝土服役寿命预测模型的验证与修正提供依据,同时为海洋环境混凝土的耐久性评估系统提供预警机制。     

冶金车间钢混结构的化学侵蚀性破坏

通过酚酞显色反应、化学分析和SEM等综合测试，研究了冶金车间钢混结构遭受CO2，H2S，HCl，SO2等腐蚀笥介质的化学侵蚀性破坏。结果表明：保护层混凝土的完全酸性化，使水泥主要水化产物及其微观结构发生变化，同时推动碱性保护层的作用；钢筋的印化膜受到破坏，钢筋锈蚀严重，最终导致钢筋混凝土结构完全崩溃。     

锈蚀钢筋混凝土梁动态抗弯性能细观数值研究EI北大核心CSCD

为研究锈蚀对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁动态力学性能的影响,考虑钢筋锈蚀和应变率效应及混凝土内部结构的非均质性,建立锈蚀钢筋混凝土梁两阶段三维细观尺度数值模型。钢筋的非均匀锈蚀膨胀以施加非均匀径向位移的方式模拟,并以保护层开裂“最终状态”作为之后混凝土梁动载模拟的“初始输入条件”,获得锈蚀后的动态力学行为。在验证了数值模型合理性的基础上,分析了钢筋锈蚀引起的保护层锈胀开裂行为及不同应变率下构件力学性能的变化。结果表明:钢筋锈蚀使混凝土梁产生了明显的纵向裂缝,梁的承载力随钢筋锈蚀率增加而降低;高应变率下,混凝土梁发生冲切破坏,梁的承载力显著提高;锈蚀混凝土梁承载力损失与锈蚀后梁频率降低系数(反映刚度损失)近似呈线性规律,且低应变率下的承载力对频率变化更加敏感。最后,基于模拟结果回归分析,发展建立了考虑锈蚀及应变率耦合影响的混凝土梁动态抗弯承载力预测公式。     

锈蚀钢筋混凝土结构可靠度评估

钢筋锈蚀是混凝土结构破坏最主要的原因之一,目前钢筋混凝土结构可靠度研究大多数没有考虑锈蚀的影响。提出了锈蚀钢筋混凝土结构可靠度评估方法。首先分析大气环境下和氯离子环境下钢筋锈蚀的模型,然后考虑钢筋面积和粘结强度的降低,建立锈蚀钢筋混凝土结构抗力的随机模型,最后采用一次二阶矩实用分析法计算可靠度指标,以评估大气环境下和氯离子环境下混凝土结构可靠度。两个算例表明,该方法可用于锈蚀钢筋混凝土结构可靠度评估。     

钢筋混凝土预制T梁保护层的质量控制

钢筋保护层,顾名思义,对钢筋起到保护的的作用,使钢筋不被锈蚀,还能起到粘结锚固的作用,是最外层钢筋外边缘至混凝土表面的距离,对混凝土耐久性起到一定的影响。因此对钢筋保护层的质量控制也是施工中的重要控制过程。本文从钢筋混凝土预制T梁钢筋下料、钢筋绑扎、垫块绑设、拉结钢筋设置、支撑钢筋绑扎等方面对预制T梁钢筋保护层的质量控制进行了简要的论述,对预制T梁、箱梁等类似构件的保护层的质量控制有一定的指导意义。     

锈蚀钢筋混凝土柱的修正压-剪-弯分析模型研究

随着服役时间的增加,混凝土结构中钢筋易发生锈蚀,引起混凝土结构承载性能下降,严重影响工程结构的继续使用。该文在分析纵筋锈蚀后的屈曲效应、箍筋锈蚀后的约束效应、混凝土和钢筋材料性能劣化的基础上,建议了考虑锈蚀影响的钢筋、混凝土及锈蚀钢筋与混凝土界面粘结性能的本构模型,以锈蚀钢筋混凝土柱为研究对象,对反复荷载作用下钢筋混凝土柱的分析模型进行修正,建立了锈蚀钢筋混凝土柱压-剪-弯交互作用下极限承载力计算模型,并通过21根锈蚀混凝土柱的试验结果对建议分析模型进行了验证。研究结果表明:锈蚀钢筋混凝土柱极限承载力试验值与计算值之比的平均值为1.021,方差为0.014,建议模型极限承载力预测值与试验结果吻合较好,可用于低周反复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的承载力分析。     

海工结构服役寿命及保护层开裂模式细观数值模拟

通过在钢筋与混凝土交界面处施加时变边界位移建立非均匀锈蚀钢筋锈胀模型,其中混凝土损伤本构采用指数应力软化模型,时变边界位移采用Faraday定律对氯离子浓度积分计算得到.参数化分析保护层厚度、钢筋位置、钢筋直径等因素对服役寿命及保护层开裂模式的影响.研究结果表明,服役寿命随保护层厚度增加而增长,而且增加幅度逐步增大,而钢筋直径变化对服役寿命影响较小,角部钢筋锈蚀则导致结构服役寿命缩短;中部钢筋的锈蚀使得保护层出现三条主裂缝,当保护层较小,保护层破坏模式为凸起式破坏,保护层较大时则将出现层裂;同时,角部钢筋锈蚀将在保护层内形成两条主裂纹,最终导致角部保护层脱落.     

排气灌浆法修补钢筋锈蚀引起的板底混凝土爆裂脱落施工工法

海洋气候环境中的核电站建构筑物结构构件因海水浸蚀引起钢筋混凝土保护层锈爆现象时有发生,目前没有成熟技术预防此类混凝土缺陷发生的情况下,恢复性维修是修复此类缺陷的主要手段,如何保证修补部位的密实程度和新老混凝土界面粘合程度是有效延阻缺陷区域结构钢筋再次锈蚀的关键,针对板底钢筋混凝土保护层锈爆的作业环境、空间等条件,设计一种排气灌浆工艺,能够方便施工,保证维修质量。     

混凝土胀裂时钢筋锈蚀量的确定

混凝土胀裂时钢筋锈蚀损失率的确定，是制定兼容混凝土结构安全性的耐久性极限状态标准的基础。通过简化的弹性力学模式分析，确定了钢筋保护层厚度与钢筋直径的比值和混凝土强度为影响混凝土胀裂时钢筋锈蚀损失率的主要因素。本文利用分布裂缝模型、等效强度准则，设置温度膨胀环进行模拟沿钢筋周边的均匀锈蚀和不均匀锈蚀，建立了混凝土锈蚀胀裂的有限元分析模型，为混凝土胀裂时钢筋锈蚀损失量的对比量化提供了一个手段。     

锈蚀对钢筋混凝土结构耐久性的影响研究

钢筋混凝土结构在工程建设中得到广泛的应用,然而结构中的钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素。文章阐述了混凝土结构的耐久性理论,锈蚀影响混凝土耐久性的因素以及预防锈蚀的措施等。     

考虑氯离子侵蚀与混凝土碳化的公路桥梁时变可靠度分析

基于国内外对氯离子侵蚀和混凝土碳化环境下钢筋锈蚀速率的最新研究成果,建立了混凝土构件在氯离子侵蚀下考虑坑蚀和在混凝土碳化下考虑平均锈蚀的弯曲抗力退化模型,用Monte Carlo方法和统计回归法编制了退化钢筋混凝土构件及系统的时变可靠度计算程序。以北京地区一座公路桥为算例,结果表明:在氯离子侵蚀下考虑坑蚀的桥梁承载能力时变可靠度在30年左右即下降到设计目标可靠度,在混凝土碳化下考虑平均锈蚀的桥梁承载能力时变可靠度在50年左右即下降到设计目标可靠度,从而需要补强,这表明考虑主筋锈蚀后我国钢筋混凝土公路桥一般达不到100年设计使用期;对因主筋锈蚀导致混凝土保护层胀裂而言,构件达到抗裂正常使用极限状态远远早于达到承载能力极限状态,建议将混凝土保护层开裂时间作为桥梁检查/维修参考点。     

谈混凝土裂缝的成因及预防措施和处理方法

大量的工程和实践理论分析表明，钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，一般对结构的使用无大的危害，允许其存在。有些裂缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下，不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀，使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制。     

混凝土设计参数对氯盐环境下钢筋锈蚀的影响研究

研究了混凝土设计参数包括水胶比、胶凝材料组成、保护层厚度和混凝土氯离子含量等对氯盐环境下混凝土中钢筋锈蚀的影响。通过模拟氯盐环境下混凝土中钢筋所处的锈蚀环境,并以一定的方法加速混凝土中钢筋的锈蚀,采用电化学测试手段(钢筋腐蚀电位和钢筋腐蚀电流密度)来评价各设计参数对钢筋锈蚀的影响。结果表明,水胶比越小、保护层厚度越大、混凝土氯离子含量越小、使用矿物掺合料能有效延缓钢筋开始锈蚀时间,并在不同程度上减小钢筋的锈蚀速率。试件在试验一段时间后被破损,将钢筋周围砂浆制样并进行SEM扫描电镜元素分析试验,进一步验证电化学测试方法的准确性及钢筋的锈蚀程度。     

混凝土裂缝的原因及预防措施

大量的工程和实践理论分析表明,钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的,只是有些裂缝很细,甚至肉眼看不见(缝宽<0.5mm),一般对结构的使用无大的危害,允许其存在。有些裂缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下,不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱,耐久性降低,严重时甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用,必须加以控制。     

锈蚀钢筋混凝土构件基于地震损伤的恢复力模型研究

为建立锈蚀钢筋混凝土构件恢复力模型,本文通过对6个锈蚀钢筋混凝土受弯构件低周反复荷载试验,得到不同锈蚀程度的各试件的滞回曲线及骨架曲线,分析了钢筋锈蚀对试件抗震性能的影响。根据试验成果,结合钢筋锈蚀引起结构破坏形态的改变,综合考虑钢筋锈蚀后引起结构截面几何损伤、钢筋和混凝土力学性能降低、粘结滑移性能劣化以及结构刚度退化等各种耐久性损伤因素,并考虑箍筋锈蚀引起结构延性的影响,提出了锈蚀钢筋混凝土构件基于地震损伤的恢复力模型的确定方法。通过与试验进行对比分析表明模型描绘的骨架曲线和滞回曲线与试验结果总体吻合较好,所描述的现象与试验一致,该恢复力模型可在损伤钢筋混凝土结构地震反应分析中采用。     

水工混凝土中钢筋锈蚀检测技术

水工混凝土中钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要问题,也是水工建筑物安全鉴定过程中经常遇到的问题。结合工程结构安全检测实践,介绍了运用半电池电位法对水工混凝土中钢筋锈蚀进行检测的原理、方法、评价准则及应用效果,并对提高混凝土中钢筋锈蚀检测的可靠性进行了探讨。