不同锈蚀方法下锈蚀程度对钢筋力学性能的影响

采用人工模拟自然环境与恒电流加速锈蚀的方法使得钢筋产生不同程度的锈蚀,对不同锈蚀率HRB335光面直径12mm的钢筋进行力学性能试验,根据试验结果分析了不同锈蚀方法对钢筋名义屈服强度、名义极限强度、实际屈服强度、实际极限强度及极限伸长率的影响;分析了同种锈蚀方法不同锈蚀率时钢筋名义屈服强度、名义极限强度、实际屈服强度、实际极限强度及伸长率的变化规律。     

锈蚀钢筋力学性能试验研究分析

通过对192根实际工程中截取的不同锈蚀程度的螺纹钢筋和光圆钢筋进行试验,得到了钢筋的实测质量损失率,并对其进行了拉伸试验,得出了不同锈蚀程度的钢筋力学性能随锈蚀率不同的变化规律,并得到了锈蚀钢筋的名义屈服强度和名义极限强度的表达式。     

锈蚀钢筋混凝土粘结性能研究

通过对不同锈蚀量的14mm和16mm二级钢筋进行拔出试验,得到了两种不同直径钢筋与混凝土的粘结性能随着不同钢筋锈蚀量的变化规律;根据试验结果的统计分析,给出了两种钢筋锈蚀后与混凝土的粘结强度计算公式。     

锈蚀钢筋再生混凝土梁力学性能试验研究及ANSYS分析

通过对钢筋通电加速锈蚀的方法,对12根不同钢筋锈蚀率下粗骨料取代率为100%再生混凝土梁的三分点加载试验,分析相同强度条件下不同钢筋直径和锈蚀率的再生混凝土梁力学性能的影响。结果表明:当钢筋锈蚀率小于10%时,钢筋与再生混凝土的粘结强度足以保证两者能够共同工作,此时试验梁发生材料强度破坏模式;当钢筋锈蚀率超过了10%时,钢筋与再生混凝土的粘结强度不足以保证两者共同工作,此时试验梁发生粘结失效破坏模式。基于ANSYS有限元软件对不同钢筋锈蚀率的再生混凝土梁进行模拟分析,并对锈蚀钢筋再生混凝土梁跨中截面的荷载应力关系曲线进行验算,通过有限元结果与试验结果对比,验证了有限元分析模型的可靠性。     

非均匀锈蚀钢筋拉伸性能试验与模拟

钢筋的非均匀锈蚀形貌是决定锈蚀钢筋力学性能的关键.结合“电渗-恒电流-干湿循环”加速锈蚀方法与3D扫描技术,获取了13根不同锈蚀程度、不同直径钢筋试件的锈蚀形貌,并通过单调拉伸试验和数值模拟,研究了锈蚀程度及钢筋直径对其力学性能的影响.结果表明：钢筋的名义屈服强度、名义极限强度、名义弹性模量、硬化起始应变和名义峰值应变等特征参数均随着锈蚀程度的增加而降低,且较小直径钢筋的强度特征值受锈蚀影响更为显著;微段切分法的分析结果表明,锈蚀钢筋名义力学性能的劣化是由截面积削弱引发的,其实际力学性能并未改变;根据已有试验数据和模拟结果,以最大截面锈蚀率和平均质量锈蚀率作为锈蚀程度量化指标对各力学性能特征参数退化规律进行了标定,进而建立了非均匀锈蚀钢筋拉伸本构模型.     

锈蚀钢筋与混凝土之间黏结强度的分析模型

基于受均匀分布压力作用的厚壁圆筒模型,对不同约束条件下混凝土对钢筋的径向约束力进行了分析,通过锈蚀钢筋混凝土黏结破坏时的极限状态分析,建立了锈蚀后钢筋与混凝土之间黏结强度的理论模型.通过国内外的相关试验进行了模型的验证,结果表明,模型可有效预测不同约束条件下锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结强度.     

锈蚀钢筋混凝土墙体压弯承载力试验研究

考虑钢筋种类、混凝土强度、钢筋锈蚀率因素,对10个锈蚀钢筋混凝土墙体试件进行了压弯承载力试验研究。结果表明:钢筋锈蚀对墙体的承载力和挠度均有不同程度的影响;锈蚀钢筋混凝土墙体的承载力计算仍可近似采用平截面假定,但需引入协同工作系数考虑锈蚀钢筋与混凝土黏结滑移的影响;给出了锈蚀钢筋混凝土墙体的压弯承载力计算公式,并通过与试验结果比较,验证了计算公式的适用性。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法

目前对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的研究主要考虑锈蚀程度的影响,忽视了构件本身参数不同对承载力退化的影响,导致不同学者提出的锈蚀钢筋与混凝土的协同工作系数差异较大。为合理评估既有锈蚀钢筋混凝土梁的剩余承载力,首先对锈后无黏结钢筋混凝土受弯构件进行模拟试验与有限元分析,系统分析严重锈蚀混凝土构件钢筋应力水平的主要影响因素,发现截面配筋指标可综合反映混凝土强度和截面配筋率对受拉钢筋应力水平的影响,并确定基于截面配筋指标的锈后无黏结混凝土梁受拉钢筋强度利用系数;对一般锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的退化机理进行深入分析,综合考虑钢筋锈蚀程度和截面配筋指标的影响,建立一般锈蚀混凝土梁钢筋强度利用系数计算公式;提出概念明确、通用性强的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法;与大量的试验结果进行对比验证,计算方法的吻合性较好。     

混凝土中钢筋加速锈蚀试验适用性研究

钢筋锈蚀导致其屈服强度降低、力学行为改变,影响钢筋与混凝土之间的粘结性能,钢筋锈蚀量影响钢筋混凝土的失效模式。为研究锈蚀钢筋混凝土结构的相关性能,需要在较短时间内得到所需的锈蚀构件。通过对4种不同工况下混凝土中钢筋电化学加速锈蚀方法进行对比试验,得到了锈蚀后钢筋表面形态特征,分析了模拟自然环境条件下钢筋锈蚀的适用性。试验表明：全浸泡外加电流加速锈蚀方法使钢筋纵向、径向表面形成均匀锈蚀,而自然环境锈蚀钢筋表面锈蚀相对不均匀,坑蚀更明显,两者差异显著;利用全浸泡外加电流加速锈蚀方法进行锈蚀钢筋与混凝土粘结-滑移本构关系和锈蚀钢筋混凝土构件承载能力等研究不合适;半浸泡和贴面外加电流加速锈蚀方法能较好模拟自然环境锈蚀;加速锈蚀试验方法的理论锈蚀质量高于试验锈蚀质量。图12表1参7     

锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度模型

为了建立较为完善的锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度模型,改变以往仅考虑钢筋锈蚀程度的单因素回归分析方法,对粘结强度模型进行理论分析。对钢筋与混凝土在接触面上的粘结作用机理及粘结力组成进行分析,借助弹性力学方法,建立了锈蚀前钢筋与混凝土的粘结强度理论模型。从锈蚀改变钢筋表面特征参数和混凝土保护层约束力入手,采用钢筋均匀锈蚀假定,并基于未锈钢筋与混凝土的粘结强度模型,建立了钢筋锈蚀后的粘结强度计算模型,该模型能够考虑各种因素对粘结强度的影响。通过试验数据对模型进行了验证,结果吻合较好。     

基于涡流热成像的锈蚀钢筋混凝土表面温度变化试验研究

电涡流红外热成像检测技术是一种新兴的无损检测技术,其利用混凝土内部钢筋锈蚀程度不一样导致钢筋的发热效率不一样,使传导至混凝土表面的温度变化速率不一样的原理来判定混凝土内部钢筋锈蚀程度。通过试验研究了锈蚀钢筋混凝土在不同锈蚀时间、钢筋直径、混凝土强度及保护层厚度等影响因素下的表面温度变化规律。结果表明,不同钢筋直径,不同保护层厚度,不同混凝土强度的钢筋混凝土试件的表面温度增长速率都随锈蚀时间的增加而增大,即钢筋混凝土表面温度增长速率与钢筋锈蚀时间正相关;锈蚀时间越长、钢筋直径越大,混凝土表面温度增长速率越快,相反,混凝土强度越低、保护层越小,混凝土表面温度增长越快,即锈蚀时间和钢筋直径与混凝土表面温度增长速率成正比,混凝土强度和保护层厚度与混凝土表面温度增长成反比。     

锈蚀钢筋的随机本构关系

在已有锈蚀钢筋力学性能数据库的基础上,通过锈蚀钢筋拉伸试验和数据收集进行扩充.采用三维激光扫描技术获取锈蚀钢筋的三维实体模型,提取不同位置处横截面积并分析其纵向不均匀性.结果表明:锈蚀钢筋平均截面积与最小截面积之比R服从Gumbel极值分布,且随着钢筋锈蚀的发展,其横截面积分布愈发不均匀,R的均值和均方差均变大;随着钢筋锈蚀的发展,其名义屈服强度、极限强度和极限应变均有降低,屈服平台缩短,据此建立了锈蚀钢筋的确定性本构关系.统计分析发现,不同锈蚀率下的锈蚀钢筋力学性能服从正态分布,其变异系数随着锈蚀率的增加而增大,在此基础上建立了锈蚀钢筋力学性能退化的概率模型.最终把确定性的锈蚀钢筋应力应变模型发展为随机过程模型,为锈蚀钢筋混凝土构件时变可靠性评估奠定了基础.     

氯盐锈蚀钢筋的屈服强度退化分析及其概率模型

对混凝土内氯盐锈蚀HRB335级钢筋的坑蚀现象及其对钢筋力学性能的影响进行了研究;分析了现有拉伸试验中屈服强度判断方法的局限性,提出了锈蚀HRB335级钢筋名义屈服强度的判断方法(YPPCR法);将YPPCR法与数值分析相结合,建立了坑蚀钢筋数值拉伸试验方法;探讨了蚀坑三维尺寸对钢筋名义屈服强度退化的影响规律,建立了与蚀坑三维尺寸相关的单坑钢筋屈服强度退化的计算模型;最后对不同锈蚀率下由单个蚀坑引起的钢筋屈服强度的退化进行计算和概率分析,建立了与锈蚀率相关的钢筋屈服强度退化概率模型.     

钢筋锈蚀对其力学性能退化规律的影响研究

本文通过设计和制作尺寸为400mm×300mm×100mm的钢筋混凝土板试件,针对热轧光圆和热轧带肋钢筋,采用人工模拟自然气候加速试验方法,通过检测两种不同类型钢筋在不同质量锈蚀率时的力学性能,包括屈服强度、极限强度及伸长率,发现随着钢筋质量锈蚀程度的增加,两种不同类型钢筋的屈服强度、极限强度及伸长率均有所降低,并进一步研究锈蚀钢筋力学性能退化规律,发现锈蚀钢筋的屈服强度、极限强度、伸长率都体现出了较好的线性退化规律(拟合度R2在0.73~0.97之间)。     

基于粘结强度变化的锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力的研究

基于锈蚀钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土间粘结强度随锈蚀量的变化，对锈蚀梁的抗弯承载力进行了研究。钢筋锈蚀量较小时，锈蚀梁内钢筋与混凝土间粘结强度随锈蚀量增加而增加，锈蚀梁的力学性能同未锈蚀梁，可运用传统的梁理论计算锈蚀梁的抗弯承载力；随着钢筋锈蚀量的增加，钢筋与混凝土间粘结强度发生退化，锈蚀梁的力学性能介于粘结完好梁与无粘结梁之间，与传统的计算梁的抗弯承载力的方法不同，应考虑梁的各截面间相互作用。基于梁整体的受力平衡和变形协调，建立了考虑梁内粘结强度退化的锈蚀梁抗弯承载力模型。最后，通过54根锈蚀梁承载力试验结果，对文中建立的模型进行了验证分析，结果十分满意。     

碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响

通过外加电流加速锈蚀法获取锈蚀钢筋混凝土试件,采用横向粘贴碳纤维布的方法进行加固,设计并制作了未加固锈蚀试件、先锈蚀后加固和先加固后锈蚀三组22个试件。考虑保护层厚度、加固前或加固后的钢筋锈蚀率等因素,通过拉拔试验研究了碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响。分析结果表明,碳纤维布的约束作用能显著提高锈蚀后钢筋与混凝土间的粘结性能,试件破坏模式由混凝土劈裂破坏向钢筋拔出破坏转变。未加固锈蚀试件极限粘结强度随着锈蚀的发展而降低;锈蚀试件采用碳纤维布加固后,由于保护层的劈裂受到约束,极限粘结强度显著提高;由于碳纤维布对锈胀力和保护层劈裂的双重约束作用,先加固后锈蚀试件的极限粘结强度随着锈蚀的发展而增大,且比同等锈蚀率的先锈蚀后加固试件更为显著。根据试验结果分别建立了不同约束条件下锈蚀钢筋与混凝土间极限粘结强度的计算模型。     

锈蚀率与极限粘结强度关系的试验研究

根据钢筋快速锈蚀试件的粘结破坏试验结果 ,考虑混凝土保护层厚度、混凝土强度、钢筋直径、钢筋种类和钢筋位置 5种因素对锈蚀率与粘结强度关系的影响 ,给出了钢筋锈蚀率与钢筋混凝土极限粘结强度的本构关系。为锈蚀钢筋混凝土构件承载能力全过程分析提供了科学依据。     

锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力的研究

基于锈蚀钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土间粘结强度随锈蚀量的变化,对锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯承载力进行了研究.钢筋锈蚀量较小时,锈蚀钢筋混凝土梁可运用传统的理论计算梁的抗弯承载力;随着钢筋锈蚀量的增加,钢筋与混凝土间粘结强度发生退化,锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能介于粘结完好梁与无粘结梁之间,与传统计算梁的抗弯承载力的方法不同,应考虑梁的各截面间相互作用.基于梁整体的受力平衡和变形协调,建立了考虑梁内粘结强度退化的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力模型.最后通过54根锈蚀钢筋混凝土梁承载力试验结果对文中建立的模型进行了验证分析,结果十分满意.     

盐土地区混凝土抗钢筋腐蚀性能试验研究

以不同水灰比、不同含气量、不同掺合料及不同掺合比例、不同养护方式下的混凝土为对象,通过钢筋自然腐蚀电位的变化及钢筋失重率研究了混凝土抗钢筋锈蚀性能,并采用湿通电法进行了钢筋的加速锈蚀试验.研究结果表明:混凝土的强度越高,抗钢筋锈蚀性能越好:钢筋的自然腐蚀电位会随着锈蚀的进行先增大后稍减小并趋于稳定;适当引气、加掺合料等可有效改善混凝土的抗钢筋锈蚀性能,不同掺合料改善效果不同.提出解决西部盐土地区混凝土钢筋锈蚀问题的建议混凝土配合比方案:混凝土含气量宜3%～5%;粉煤灰或矿渣掺量20%～30%,硅粉掺量5%～8%.     

水利工程中锈蚀钢筋力学性能试验研究

混凝土中钢筋锈蚀是水利工程耐久性降低的主要原因,制约水工结构的安全。采集服役混凝土结构中的锈蚀钢筋,测试钢筋的锈蚀率与钢筋伸长率及屈服强度和极限强度,分析测试数据得到不同锈蚀率钢筋的强度退化数学模型并验证模型的可靠性。