碳化对含氯盐混凝土钢筋腐蚀特征的影响

研究了碳化作用下内掺氯盐混凝土钢筋的腐蚀面积率和腐蚀等级,并与单一因素作用相比较,阐明了碳化和氯盐复合作用下的钢筋混凝土腐蚀特征.结果表明:碳化和氯盐复合作用下的混凝土钢筋腐蚀面积率和腐蚀等级均大于单一因素作用下的腐蚀面积率和腐蚀等级;随着n(NO-2)/n(Cl-)的增加,碳化与氯盐复合作用下的钢筋腐蚀面积率和腐蚀等级逐渐降低,当n(NO-2)/n(Cl-)为1.2时,钢筋腐蚀面积率由62.0%下降到1.8%.     

人工气候环境下混凝土梁中氯离子浓度分布规律的研究

在设定的人工气候氯盐腐蚀的环境下,对两种不同水灰比的钢筋混凝土梁进行了腐蚀试验研究,分析了氯盐腐蚀后的钢筋混凝土梁在不同部位氯离子含量随深度的变化趋势。结论表明氯离子浓度和水灰比、受拉区内力大小有关。     

硫酸盐影响下氯盐侵蚀钢筋的电化学及微观研究

针对氯盐与硫酸盐耦合环境下的钢筋混凝土腐蚀问题,以水泥净浆层代替混凝土保护层,设计制作了系列水泥净浆-钢筋试件,开展了单一氯盐及氯盐-硫酸盐复合溶液中各试件的Tafel极化、电化学阻抗谱(EIS)及微观形貌测试,分析了开路电位、腐蚀电流密度、双电层电容和弥散指数等电化学参数随腐蚀时间的变化规律,并评估了硫酸盐含量对氯盐环境下钢筋腐蚀进程及腐蚀程度的影响。结果表明,连续不间断的电化学测试及相应的参数拟合能准确表征钢筋的腐蚀动力学过程,且Tafel极化曲线法与EIS所得结论一致;硫酸根离子会造成混凝土保护层膨胀开裂,加快氯离子在混凝土中的传输速率,从而在加快钢筋混凝土腐蚀进程的同时也加剧了混凝土内钢筋的腐蚀程度。     

混凝土结构钢筋脱钝的随机可靠度分析

根据混凝土临界氯离子浓度和氯离子扩散系数与水灰比、环境温度等的关系式,计算出不同条件下受氯盐侵蚀混凝土结构50年内钢筋表面的氯离子浓度。在分析钢筋混凝土结构钢筋表面氯离子浓度随服役年限关系的基础上,用Monte Carlo方法对钢筋脱钝的随机可靠度进行分析。对保护层厚度、水灰比和环境温度等随机变量对海工混凝土结构钢筋脱钝概率的影响进行探讨。     

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。     

氯盐环境下碳纤维布加固受损钢筋混凝土构件界面耐久性研究

以钢筋混凝土(RC)棱柱体为研究对象,基于法拉第定律,利用电化学的方法加速模拟钢筋混凝土不同程度的腐蚀损伤,探讨氯盐环境中既有钢筋锈蚀程度和加固方式对碳纤维增强复合材料(CFRP)加固RC构件界面耐久性的影响。本研究考虑直接粘贴加固、裂缝修补后粘贴加固和替换受损混凝土后加固三种修复方法,实施CRRP加固后界面搭接构件的氯盐加速腐蚀,通过开展氯盐腐蚀后的CFRP-混凝土界面单剪加载试验,初步探明了氯盐环境下CFRP加固腐蚀受损RC构件界面的破坏机理,并建议了不同腐蚀程度RC构件的加固方法。研究表明:加固前RC构件既有钢筋锈蚀程度对CFRP的加固效果影响显著;对于钢筋锈蚀率较大的试件,采用裂缝修补后粘贴CFRP加固法和替换受损混凝土后加固法更能发挥CFRP材料的高强性能,提高界面的耐久性。     

不同环境下镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀

钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构破坏的主要形式之一,我国西部盐湖地区出现钢结构及钢筋混凝土结构受盐卤水侵蚀导致其破坏现象严重。氯氧镁水泥混凝土具有显著的抵抗盐卤腐蚀的作用,针对镁水泥混凝土中钢筋受氯盐腐蚀降低其使用寿命而制约镁水泥钢筋混凝土使用的问题,本研究用美加力涂层来提高钢筋的抗腐蚀性能。采用CS350电化学工作站对钢筋腐蚀的数据采集,结合SEM(scanning electron microscope)微观扫描和EDS(energy dispersive spectrometer)元素分析结果表明:在硫酸盐溶液中涂层钢筋腐蚀程度最大,氯盐次之,干燥环境下钢筋腐蚀最轻;镁水泥混凝土保护层厚度对腐蚀速率不起决定性作用。     

氯盐侵蚀下的钢筋均匀与非均匀锈蚀研究进展北大核心

氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性性能劣化的主要原因,研究因氯盐侵蚀导致的混凝土内钢筋的锈蚀机理、锈蚀层分布规律以及锈后结构或构件的使用寿命预测,具有一定的工程应用实际意义。综述了氯盐侵蚀引起的钢筋混凝土结构耐久性分析的研究进展。介绍了氯盐侵蚀下的钢筋混凝土结构的性能退化过程,针对基于均匀腐蚀和非均匀腐蚀下的钢筋锈蚀机理及保护层开裂受力分析,以及耐久性寿命预测研究进行了总结与归纳,并提出了一些建议,为氯盐侵蚀下的钢筋混凝土结构的进一步研究提供参考。     

氯盐侵蚀下的钢筋均匀与非均匀锈蚀研究进展

氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性性能劣化的主要原因,研究因氯盐侵蚀导致的混凝土内钢筋的锈蚀机理、锈蚀层分布规律以及锈后结构或构件的使用寿命预测,具有一定的工程应用实际意义。综述了氯盐侵蚀引起的钢筋混凝土结构耐久性分析的研究进展。介绍了氯盐侵蚀下的钢筋混凝土结构的性能退化过程,针对基于均匀腐蚀和非均匀腐蚀下的钢筋锈蚀机理及保护层开裂受力分析,以及耐久性寿命预测研究进行了总结与归纳,并提出了一些建议,为氯盐侵蚀下的钢筋混凝土结构的进一步研究提供参考。     

氯盐和硫酸盐侵蚀下水泥净浆中钢筋锈蚀过程

针对氯盐和硫酸盐耦合作用下钢筋混凝土的腐蚀问题,设计制作了含水泥净浆保护层的水泥净浆-钢筋试件,测试了试件在氯盐和硫酸盐腐蚀溶液中的电化学阻抗谱(EIS),并分析了溶液类型、水灰比及水泥净浆保护层厚度对试件电化学参数及钢筋锈蚀程度的影响.结果表明:同单一氯盐溶液中的试件相比,在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀前期,试件内钢筋表面电荷转移电阻较大,腐蚀电流密度较小,此时硫酸盐减缓了水泥净浆内钢筋的锈蚀进程;在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀后期,试件内钢筋表面电荷转移电阻显著减小,腐蚀电流密度明显增加,此时硫酸盐加速了水泥净浆中钢筋的锈蚀进程.此外,试件中水泥净浆水灰比越大,钢筋锈蚀程度也越大,当水泥净浆保护层厚度增加时,钢筋锈蚀程度降低.     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁承载力分析

锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低,混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关,本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土深梁的抗弯承载力的降低;再在梁-拱共同作用抵抗剪力的机制上,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的抗剪承载力,进而提出了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力计算公式。     

Prediction for lateral deformation capacity of corroded reinforced concrete columns

The deformation capacities of columns, which are the main lateral force‐resisting elements of reinforced concrete (RC) structures, have been the subject of great interest with the development of performance/displacement‐based seismic design. However, deterioration due to chloride‐induced corrosion causes a significant reduction in the seismic performance of RC columns. Although numerous investigations have focused on the deformation capacity of columns with corroded rebars and various strengthening measures have been proposed, little attention was paid to evaluating the contribution of each deformation component to the tip displacement under corrosion (i.e., bending, shear, and longitudinal bar slip at the column footing), which plays an important role in investigating and explaining the failure mechanisms of columns. This paper presents a computational prediction model to estimate the deformation capacity of RC columns with corroded rebars, and the contributions of bending and bar slip at the column footing are mainly considered in this model due to the negligible contribution of the shear deformation component for columns subjected to flexural failure mode. The calculation results obtained by the prediction model are compared with the quasistatic test results of both noncorroded and corroded RC columns. It turns out that the prediction model simulates the deformation capacity of RC columns with corroded rebars reasonably well considering its simplicity and computational efficiency, and it can be used for time‐variant capacity estimates for the lifetime seismic design and fragility assessment of RC columns exposed to corrosion.     

硫酸盐和氯盐侵蚀后钢筋混凝土梁的抗剪性能

采用干湿循环方法对试验梁进行硫酸盐和氯盐的加速侵蚀,研究不同腐蚀度和锈蚀率时试验梁的破坏形态、开裂情况、抗剪承载力的退化规律。试验结果表明:当腐蚀试验梁受力荷载超过一定的限值,P-w曲线立即笔直地向上发展,斜裂缝的发展较未腐蚀试验梁突然和迅速。随着腐蚀程度的增大,试验梁斜裂缝的开裂越来越晚。λ=2.22时,相对剪切开裂荷载由增到减的拐点为1.914;λ=1.39时,拐点为2.335。试验梁的极限剪切荷载,经历先增后降的阶段。λ=2.22时,极限剪切荷载增长率达到27.92%;λ=1.39时,极限剪切荷载增长率则达到34.47%。在试验数据的基础上建立了试验梁抗剪性能的退化计算模型,为结构设计及结构加固提供参数。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁承载能力的计算

锈蚀钢筋混凝土梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关 ,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低、混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关。本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土梁的抗弯承载力的降低 ;再在梁 拱共同作用抵抗剪力的机制上 ,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力 ,进而得到了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的承载力及其相应的破坏模式。对一实例的计算结果表明 ,当混凝土保护层出现纵向锈胀裂缝后 ,钢筋与混凝土之间的极限粘结强度相应降低 ,梁的破坏模式由受弯破坏转向受剪破坏 ,承载能力有较大的降低。同时 ,锚固区的粘结强度的降低 ,导致梁也可能发生粘结锚固破坏。     

钢筋锈蚀对混凝土梁抗剪性能的影响

钢筋锈蚀是混凝土构件主要病害之一。与梁底纵筋相比,箍筋易首先腐蚀,且腐蚀程度更为严重。本文在研究锈蚀RC构件抗剪承载力衰减模型的基础上,借助MonteCarlo模拟,分析了钢筋锈蚀对RC梁抗剪承载力的影响。结果表明,箍筋的锈蚀率明显大于纵筋,构件抗剪失效的可能性大大增加,对梁的安全性和耐久性具有潜在危害。     

反复荷载下锈蚀RC梁抗弯承载力计算

通过对比分析锈蚀梁在重复加载和反复加载作用下的受力及破坏特征,建立重复加载到反复加载的数学模型,提出锈蚀RC梁在反复荷载作用下承载力计算公式。并通过理论分析得到了粘结应力对承载力影响的计算公式。结果表明:锈蚀率低于5%的RC梁粘结应力有所提高,并且粘结应力的变化与承载力的变化近似成正比关系,粘结应力提高越多,承载力增大越多。     

酸雨环境下钢筋混凝土框架梁抗震性能试验研究

为研究酸雨侵蚀环境中RC框架梁的抗震性能,设计了3组不同剪跨比（剪跨比分别为5.0、4.2、3.4）的RC框架梁,采用人工气候盐雾箱对其进行酸雨环境（pH值为3.0）加速侵蚀试验,随后对其进行拟静力试验,分析了不同酸雨酸化深度下的钢筋锈蚀程度和剪跨比对RC框架梁抗震性能的影响。结果表明：在酸雨溶液中的H⁺和SO₄^2-的共同侵蚀作用下,RC框架梁混凝土表面出现坑蚀小洞,且蚀洞随着侵蚀程度的增加而逐渐加重;当酸化深度小于混凝土保护层厚度时,RC框架梁的承载力和延性略有增加;随着酸雨侵蚀程度的加深,相同剪跨比的试件,其破坏状态由弯曲破坏转变为以弯曲变形为主的弯剪破坏,当纵筋锈蚀率为6.5%时,承载力下降了17.6%,延性降低了5.24%,累积耗能减少30.87%;当钢筋锈蚀程度相近时,试件的弯剪破坏形态随着剪跨比的减小逐渐明显,承载力增大,延性和耗能能力随之减小。     

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。     

锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究

为了研究锈蚀钢筋混凝土梁采用钢板锚贴加固后的力学性能,设计了12根钢筋混凝土梁,以设计锈蚀率为10%进行电化学快速锈蚀。在锚贴钢板加固前进行预压试验,裂缝宽度控制为0.2mm。按保护层厚度分为3组,每组1根对比梁,其余3根分别按钢板厚度3、4、5mm进行锚贴钢板加固。加载对比试验研究表明:锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁的跨中截面应变基本符合平截面假定,正常使用性能得到明显改善,且极限承载力亦有明显提高。锚贴钢板有效地减小了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝宽度和裂缝延伸高度,在相同保护层和锈蚀率相近时,钢板厚度增加3~5mm导致其挠度减小,且减小幅度为13%~51%。保护层厚度对加固梁的极限承载力影响不明显。     

碳纤维加固锈蚀混凝土梁短期疲劳性能研究

在不同荷载条件下,对8根钢筋混凝土梁进行试验,研究短期疲劳荷载作用下的变形、应力分布以及短期疲劳荷载作用后的力学指标。试验结果和分析表明:疲劳荷载对锈蚀钢筋混凝土梁的影响较大,明显降低试验梁的极限强度和延性;碳纤维加固后的锈蚀混凝土梁的极限承载力明显提高,且在破坏时具有良好的延性,承载力极限值可以提高22%～47%。碳纤维"U"形箍对试验梁的性能影响较大,没有粘贴"U"形箍的碳纤维加固试验梁在后期加载过程中,由于混凝土保护层的突然脱落而发生破坏。采用碳纤维材料加固后的较低锈蚀率的钢筋混凝土梁在经过短期疲劳荷载后依然能够具有良好的力学性能。