钢筋-碱矿渣砂浆抗碳化能力及钢筋腐蚀的研究

针对碳化环境中的钢筋-碱矿渣研究不足的问题,探讨不同掺量的硅酸纳激发剂对矿渣砂浆碳化性能的影响以及预埋在矿渣砂浆中的钢筋钝化及腐蚀发展趋势。研究结果表明:硅酸纳激发的矿渣砂浆抗碳化能力较弱。随着硅酸纳掺量的增大,矿渣砂浆抗碳化能力相对提高。钢筋初始腐蚀时间的确定和测试方法有关:电化学法和钻孔取样测pH值法相对准确,而酚酞指示剂法存在一定的延后误差。碳化环境中,预埋在矿渣砂浆中的钢筋短时间内发生腐蚀,其中硅酸纳掺量为矿粉质量的4%和6%时,钢筋初始腐蚀时间为碳化9d;硅酸纳掺量为矿粉质量的8%和10%时,钢筋初始腐蚀时间为碳化12 d。随着碳化时间的延长,各组钢筋腐蚀速率逐渐变慢并最终停止腐蚀,表现出再"钝化"的现象。     

The use of inorganic conversion coatings to enhance the corrosion resistance of reinforcement and the bond strength at the rebar/concrete

The performance of concrete specimens reinforced with uncoated rebars or rebars coated with inorganic conversion coatings was investigated. The corrosion resistance of rebars and the bond strength at the rebar/concrete interface for uncoated rebars as well as rebars coated with three different inorganic conversion coatings were evaluated according to the corresponding ASTM G109 standard. The results showed that different inorganic conversion coatings give significant enhancements of corrosion resistance and increased interface bond strength compared to uncoated ordinary steel rebars. However the extent to which each conversion coating improves the corrosion resistance of the rebars and the interface bond strength inevitably depends on the chemical composition of the applied inorganic conversion coating.     

锈蚀钢筋与钢纤维混凝土的黏结性能试验研究

钢纤维混凝土具有良好的开裂后拉伸性能和韧性,已被广泛用于工程结构的修复加固中。对于所修复的锈蚀构件,钢纤维混凝土与锈蚀钢筋的黏结性能是影响其力学性能的关键因素。首先通过电化学方法对钢筋进行预锈蚀,进而采用清理干净的预锈蚀钢筋制作拉拔试件,然后通过中心拉拔试验研究锈蚀钢筋与钢纤维混凝土的黏结性能。试验结果表明：钢纤维的掺入能够使试件从劈裂破坏转变为拔出破坏,同时黏结强度比提高4.4%~7.5%;随着黏结长度的减小,加载端与自由端的相对滑移也逐渐减小,而峰值黏结应力对应的平均滑移却逐渐增大;锈蚀率对黏结强度的影响与黏结长度相关,与未锈蚀试件相比,当锈蚀率达到约15%时,黏结长度为3d（d为钢筋直径）试件的黏结强度减小21%,而黏结长度为7d试件的黏结强度基本不变。基于试验结果,建立了以锈蚀率和黏结长度为参数的黏结强度经验公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢筋与混凝土粘结力及其施工措施

介绍了粘结力的定义和组成,并分析了各类型钢筋的粘结力及影响钢筋粘结强度的因素,在此基础上,阐述了保证可靠粘结力的施工措施,从而保证混凝土结构体系的安全性、适用性及耐久性。     

高强钢筋与超高性能混凝土黏结性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能,设计并制作69个试件,通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏,高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大;纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显;当纤维体积率从1%增长至3%,长径比从35增加到100时,黏结强度分别提高了23%和16%;但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响;黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加,随着黏结长度增大而降低,当保护层厚度超过4倍钢筋直径时,增幅基本不变;当黏结段位于加载端时,受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%,黏结段越靠近试件中部,加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果,确定临界锚固长度计算式,提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式,同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得,现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度,建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

Experimental study on bond performance between high strength steel rebar and ultra-high performance concrete

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能，设计并制作69个试件，通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏，高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大；纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显；当纤维体积率从1%增长至3%，长径比从35增加到100时，黏结强度分别提高了23%和16%；但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响；黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加，随着黏结长度增大而降低，当保护层厚度超过4倍钢筋直径时，增幅基本不变；当黏结段位于加载端时，受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%，黏结段越靠近试件中部，加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果，确定临界锚固长度计算式，提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式，同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得，现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度，建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

型钢混凝土的极限粘结强度试验研究

对11个具有不同截面尺寸、粘结长度、混凝土强度等级、保护层厚度、配箍率的型钢混凝土短柱进行了试验研究。测量的关键参数是型钢混凝土之间的粘结应力和滑移。型钢的粘结长度、混凝土强度等级、混凝土保护层厚度、配箍率是影响粘结性能和粘结强度的主要因素。提出了型钢翼缘和腹板处的粘结应力分布模式及极限粘结强度的计算公式。     

混凝土强度对混凝土中钢筋腐蚀的影响

混凝土保护钢筋不被腐蚀.人们普遍认为钢筋混凝土中钢筋的腐蚀随混凝土强度变化.为研究钢筋腐蚀率随混凝土强度的变化规律,通过浇筑20个钢筋混凝土试件,养护至4种不同龄期后将钢筋腐蚀相同的时间.电解液腐蚀方法用于诱导腐蚀以便加快腐蚀速度.钢筋的理论腐蚀量根据法拉第定律计算,实际腐蚀率根据钢筋腐蚀前后的重量损失计算.试验数据显示当混凝土强度为23～35MPa时,钢筋腐蚀率随混凝土强度增大有下降趋势,但混凝土强度为27～30MPa时,钢筋腐蚀率反而随混凝土强度增大而升高.     

钢筋混凝土中钢筋的氯诱导腐蚀

钢筋的氯诱导腐蚀是钢筋混凝土中钢筋腐蚀的最主要的原因之一,它会引起钢筋表面钝化膜的局部破损。混凝土中氯离子来自于采用的受污染的原材料和外界环境中氯离子的渗入。测定氯离子的阀值是众多研究的主要目标之一。由于氯离子阀值受许多因素影响,目前尚无确定的阀值。因此,对受氯离子污染的混凝土来说,对氯离子的活性及钢筋的状态的监测尤其重要。许多电化学方法,例如半电池电势、直流极化电阻、电化学阻抗谱和静电脉冲技术等已经广泛应用于研究和现场监测中,实践证明这些技术也是非常有力的工具。本文对钢筋氯诱导腐蚀的现状作了详细概述。     

玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度的试验研究

玄武岩纤维复合筋是我国战略性新兴产业重点产品。玄武岩纤维复合筋为无机材料,与混凝土基体有很好的兼容性,耐海水腐蚀性好,在替代钢筋用于海洋地材混凝土方面具有很大潜力。对比测试了玄武岩纤维复合筋与淡水河砂混凝土、玄武岩纤维复合筋与海水海砂混凝土、钢筋与淡水河砂混凝土、钢筋与海水海砂混凝土的握裹强度,试验发现玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度比钢筋与混凝土握裹强度高;玄武岩纤维复合筋与海水海砂混凝土的握裹强度比玄武岩纤维复合筋与淡水河砂混凝土握裹强度高;玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度极差较大。     

锈蚀钢筋再生混凝土梁粘结性能及承载力研究

为了研究再生混凝土梁与锈蚀钢筋的粘结性能及抗弯承载力,对12根不同直径钢筋、不同钢筋锈蚀率的再生混凝土梁进行静荷载试验。结果表明：当钢筋锈蚀率小于9.31%时,再生混凝土梁材料破坏而发生弯曲破坏模式,当钢筋锈蚀率大于9.31%时,梁发生粘结-剪切破坏模式|随着钢筋锈蚀率的增加,试验梁的屈服荷载和极限荷载逐渐降低|随着荷载的增加,钢筋与再生混凝土之间的相对滑移由近似抛物线的分布形式发展成波浪线的分布形式|正常使用荷载作用下试验梁跨中截面再生混凝土仍符合平截面的假定|钢筋锈蚀率在0～9.31%时,通过定义锈蚀钢筋与再生混凝土之间的界面协同工作系数,提出了锈蚀钢筋再生混凝土梁抗弯承载力的计算方法,计算值与试验结果进行对比分析,吻合较好。     

含早强剂的矿物掺合料在水泥体系中的作用机理研究

在矿物掺合料中掺入适量的早强剂,可以激发矿物掺合料的早期水化性能,提高混凝土中矿物掺合料的早期强度。通过探讨早强剂和矿物掺合料在水泥体系的作用机理,优化早强剂在矿物掺合料中的最佳掺量,制备出的矿物掺合料可用于有早期强度要求的混凝土工程。     

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。     

混凝土强度对钢筋混凝土桥面板抗冲切性能的影响

为研究不同混凝土强度对钢筋混凝土桥面板抗冲切性能的影响,在试验基础上建立不同混凝土强度的钢筋混凝土桥面板数值计算模型.在验证数值计算模型正确的基础上,采用数值模拟方法分别对钢筋混凝土桥面板混凝土损伤、应力分布、极限承载力及其变化趋势进行分析.结果 表明,混凝土强度对钢筋混凝土桥面板弹性模量、延性等性能均有不同程度的影响.以中国规范GB 50010-2010抗冲切承载力计算公式为基础,采用回归方法,拟合得到适用混凝土强度为C15～C80的抗冲切极限承载力公式.为验证提出公式的可靠性,通过对比国内外学者试验数据与各抗冲切承载力公式计算值,认为该公式无论在混凝土强度较低还是及较高时,均能较为准确预测钢筋混凝土桥面板极限承载力.     

Ultimate and nominal shear strength in reinforced concrete beams deteriorated by corrosion

Exposure to aggressive agents such as chlorides facilitates the corrosion process of the transversal reinforcement (stirrups) of concrete beams, as the steel of these reinforcements is closest to the concrete’s surface. Two groups of eight beams each were fabricated, and had a separation of either 150 or 200 mm between stirrups for each series. During the first stage, beams were exposed to wetting cycles using a 3.5% NaCl solution, and were then subjected to a drying process until steel depassivation was reached. Subsequently, a 100 μA/cm² printed current was applied for either 80 (moderate) or 120 (severe) days in order to reach different levels of corrosion in the stirrups.Results showed that the ultimate shear strength was influenced mainly by moderate and severe levels of deterioration, as beams subjected to these treatment levels showed a 30% decrease in ultimate shear strength relative to control beams. Additionally, beam ductility was affected by levels of moderate and severe deterioration of stirrups, and this was evident due to the brittleness and sudden failure observed during beam testing. Finally, our findings indicated that the average remaining section based on the critical diameter of the stirrups was a reliable predictor of ultimate shear strength.     

钢筋混凝土腐蚀实海暴露试验

混凝土中钢筋腐蚀是影响海港混凝土结构耐久性的主要原因。通过对不同配合比的混凝土试件在海南八所港浪溅区长达14年的暴露试验,研究混凝土水灰比和掺合料对混凝土中钢筋腐蚀的影响,并通过类比法预测各配合比混凝土的使用年限。试验结果表明:降低混凝土水灰比、掺加粉煤灰、矿渣后能大大延长混凝土中钢筋开始腐蚀的时间,降低钢筋的腐蚀速率,显著提高钢筋混凝土的耐久性。     

钢筋混凝土粘结滑移研究现状

钢筋混凝土之间的粘结性能是两种材料组合在一起共同工作的基础,总结了国内外大量有关钢筋混凝土粘结滑移性能研究的文献,介绍了钢筋与混凝土粘结滑移性能研究中影响因素和滑移本构等问题,同时对粘结滑移性能的研究成果进行了分析。     

混凝土钢筋锈蚀机理及防腐研究

针对混凝土中钢筋锈蚀现象,对混凝土中钢筋的腐蚀机理,钢筋锈蚀的影响因素和试验方法进行了全面的探讨和研究,并概述了当前混凝土中钢筋锈蚀的无损检测方法和钢筋的防腐技术。     

长锚钢筋与混凝土黏结性能的量化分析模型

通过钢筋开槽内贴应变片的黏结滑移梁式试验,研究长锚钢筋屈服前后钢筋的应变及黏结应力分布特征,分析钢筋屈服后发生黏结退化的原因主要是钢筋直径的减小、钢筋的塑性伸长以及接触面的破坏加剧。根据试验结果,构建了在黏结性能中考虑钢筋应变对黏结应力和滑移影响的钢筋应变沿长度方向的分布函数;基于应变分布函数,建立了可量化的长锚钢筋黏结应力-滑移分析模型;基于能量等效原则,提出了钢筋弹性段和屈服段的平均黏结应力的确定方法,以及根据加载端应力和平均黏结应力确定钢筋弹性段的长度。基于此模型,可预测长锚钢筋屈服前弹性段以及屈服后弹性段和塑性段的应变、滑移、黏结应力沿长度方向的分布,并与既有试验结果进行了对比,验证了模型的有效性。该模型可用于罕遇地震作用下混凝土结构的力学性能分析。     

Quantitative analysis model of bond performance between long-anchored rebar and concrete

通过钢筋开槽内贴应变片的黏结滑移梁式试验，研究长锚钢筋屈服前后钢筋的应变及黏结应力分布特征，分析钢筋屈服后发生黏结退化的原因主要是钢筋直径的减小、钢筋的塑性伸长以及接触面的破坏加剧。根据试验结果，构建了在黏结性能中考虑钢筋应变对黏结应力和滑移影响的钢筋应变沿长度方向的分布函数；基于应变分布函数，建立了可量化的长锚钢筋黏结应力-滑移分析模型；基于能量等效原则，提出了钢筋弹性段和屈服段的平均黏结应力的确定方法，以及根据加载端应力和平均黏结应力确定钢筋弹性段的长度。基于此模型，可预测长锚钢筋屈服前弹性段以及屈服后弹性段和塑性段的应变、滑移、黏结应力沿长度方向的分布，并与既有试验结果进行了对比，验证了模型的有效性。该模型可用于罕遇地震作用下混凝土结构的力学性能分析。