混凝土构件中钢筋锈蚀的电加速技术对比试验研究

采用试验方法对实验室中常用的获取锈蚀钢筋混凝土构件的电加速锈蚀技术进行对比研究.共设计了8块混凝土板试件,考虑钢筋直径和锈蚀电流密度不同,分别采用全浸入法、半浸入法和干湿交替法进行电加速锈蚀,通过激光扫描建模对锈蚀钢筋表面特征进行统计分析,对比不同方法下的锈蚀不均匀性和锈胀裂缝发展.结果发现,半浸入法和小电流干湿交替法中钢筋实际锈蚀程度明显小于法拉第定律的预测值.钢筋区段最大截面锈蚀率与平均锈蚀率的比值可用来量化锈蚀不均匀性,该比值服从广义极值分布,并受钢筋直径和截断长度的影响.全浸入法得到锈蚀钢筋的不均匀性较差,胀裂开展速率最低,不宜采用.半浸入法得到锈蚀钢筋不均匀性好,但胀裂开展速率较低,在针对锈蚀钢筋本身的研究中可采用.干湿交替法在两方面表现均较好,建议采用,但外加电流密度不宜大于50 μA/cm2.     

锈蚀钢筋力学性能退化规律试验研究

通过对模拟人工气候环境和恒电流加速锈蚀的钢筋混凝土构件破型所得的56根锈蚀钢筋进行拉伸试验,研究两种加速锈蚀方法对锈蚀钢筋力学性能的影响,分析比较不同锈蚀程度下钢筋的各项力学性能指标的变化,发现不同加速锈蚀方法下混凝土内钢筋锈蚀表面特征的不同对钢筋力学性能退化有一定影响,且随着锈蚀程度的增加,这种影响会变得越来越明显。比如应力-应变曲线将发生明显变化,钢筋的屈服点和应力峰值降低且对应的应变减小;屈服平台逐渐变短,强屈比变小;极限延伸率减小和弹性模量随锈蚀率增大逐渐变小;颈缩现象变得越不明显等。研究表明,采用人工气候环境加速试验方法可以有效模拟自然气候环境中不均匀锈蚀引起的钢筋力学性能的改变,并在试验结果分析基础上,建立与锈蚀率相关的钢筋本构关系模型,为老化混凝土结构加固设计时提供应用参考。     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能的试验研究

采用外加电流对混凝土压弯构件中的钢筋进行了快速锈蚀 ,通过对锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能的试验研究 ,详细讨论了钢筋锈蚀程度对混凝土压弯构件的初始刚度、延性、承载力降低性能、耗能能力等的影响 ;从理论上探讨了钢筋锈蚀对构件抗剪承载力的影响 ,提出了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的抗剪承载力计算表达式 ,建议公式的计算值与试验结果吻合较好     

胀裂后锈蚀钢筋与混凝土粘结性能退化规律的试验研究

采用外加电流加速钢筋锈蚀的方法 ,控制试件表面不同锈胀裂缝宽度 ,通过钢筋开槽、内贴应变片的半梁式试验 ,对锈后钢筋混凝土粘结滑移性能进行了研究 ,建立了考虑胀裂宽度影响的平均粘结应力 -滑移关系 ,给出了不同锈蚀胀裂宽度的粘结强度退化的规律。     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件受力性能研究

采用外加电流对混凝土构件中钢筋快速锈蚀,通过材性试验探讨了锈蚀钢筋力学性能,通过锈蚀钢筋混凝土构件荷载试验,探讨了钢筋锈蚀程度对混凝土构件的承载力、刚度的影响,有效地评估了锈蚀钢筋混凝土构件承载力的降低程度和耐久性。     

模拟严重锈蚀钢筋的混凝土梁试验与钢筋应力分析

锈蚀引起的粘结性能退化导致钢筋与混凝土之间的协同工作性能降低,跨中的钢筋应变较混凝土应变滞后,当构件严重锈蚀时,钢筋与混凝土间的粘结力基本丧失,可能在钢筋达到屈服应变前受压区混凝土先行压坏,形成粘结失效超筋梁。通过严重锈蚀钢筋混凝土梁的模拟试验和有限元分析,研究在完全无粘结的极限情况下影响钢筋应力水平的因素及其影响规律,并建立了无粘结状态混凝土梁受拉钢筋应力与配筋指标的关系,为严重锈蚀混凝土构件的承载力计算提供依据,同时也为研究一般锈蚀钢筋混凝土构件的性能退化机理与承载力计算方法奠定基础。     

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。     

模拟海洋环境下负载对锈蚀钢筋混凝土梁使用的影响

完成了对持续荷载作用下锈蚀梁、加载后卸载锈蚀梁、持续加载不锈蚀梁在使用阶段的对比试验。通过交替喷洒3.5%的盐水来模拟海洋潮汐环境,采用外加电流来加速钢筋锈蚀,整个试验过程中检测梁的锈蚀电流和跨中挠度。结果表明,荷载对钢筋锈蚀有明显影响,荷载作用使梁锈蚀加速,钢筋出现不均匀锈蚀。随着时间的增长,持续荷载作用下锈蚀梁的跨中挠度比没有锈蚀梁的挠度增长速度快。因此锈蚀钢筋混凝土结构在使用阶段的性能对耐久性能研究和使用寿命预测都非常重要。     

人工气候与恒电流通电法加速锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能比较研究

采用人工气候环境和恒电流通电法对钢筋混凝土梁进行加速锈蚀试验,以钢筋混凝土梁底顺筋锈胀裂缝宽度为标准,对钢筋表面锈蚀特征、锈蚀钢筋力学性能、以及锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能进行了试验研究与比较分析。由于人工气候环境与恒电流通电法使混凝土内钢筋锈蚀的电化学机理不同,试验结果表明:在混凝土表面顺筋锈胀开裂宽度相同条件下,两种环境引起的钢筋表面锈蚀特征、锈蚀钢筋名义强度和延伸率、锈蚀钢筋混凝土梁承载能力与延性均有明显的差异。人工气候环境模拟自然环境气候过程,并强化了气候因素的老化作用,使混凝土内钢筋锈蚀具有相同的电化学机理,并达到加速锈蚀的目的,将对进一步研究钢筋锈蚀程度对结构性能退化影响具有重要的学术和实际意义。     

锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件承载力试验研究

采用外加电流对混凝土中钢筋进行了快速锈蚀试验 ,通过锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件的试验研究表明 ,随钢筋锈蚀程度的不同 ,偏心受压构件的承载力和延性有不同程度的降低 ,由于钢筋锈蚀 ,导致构件的刚度降低 ,脆性性质明显。     

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。     

混凝土中钢筋锈蚀深度比值的概率分布模型研究

探究混凝土中钢筋表面坑蚀的分布规律,是进行锈损钢筋混凝土构件可靠性评价的必要前提。通过对掺盐钢筋混凝土试件长达2年的室外干湿循环试验,得到89根不同锈蚀程度的钢筋;对锈蚀钢筋逐根清洗、量取质量、量测及计算分析后,获得了89组钢筋最大坑蚀与平均锈蚀深度的比值,并以此作为钢筋表面锈蚀特征的分析指标,利用数理统计相关知识对该...     

锈损不锈钢钢筋混凝土梁受弯性能退化试验研究

为了得到海洋环境下不锈钢钢筋混凝土梁的服役性能演变规律,给结构性能评价和使用寿命评估提供可靠数据,采用加速锈蚀试验方法获取了不同锈蚀状态的不锈钢钢筋混凝土梁,开展了受弯性能试验研究,测试了纵筋的质量锈蚀率、主裂缝区域的纵筋锈蚀率和锈胀裂缝宽度,探讨了锈蚀对受弯梁破坏模式、裂缝开展和承载力的影响规律,并对不锈钢钢筋与普通...     

人工气候加速锈蚀后钢筋混凝土粘结性能试验研究

采用人工气候加速锈蚀方法使混凝土中钢筋锈蚀，通过不同加载历史下锈后钢筋和混凝土之间粘结性能试验研究．初步探讨了循环加载下不同锈蚀程度钢筋与混凝土粘结性能。     

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。     

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。     

FRP筋混凝土受弯梁正截面受力分析

纤维增强塑料(FRP)筋具有抗拉强度高、重量轻、抗腐蚀、耐疲劳等特点,对FRP筋代替混凝土结构中易受腐蚀的钢筋进行研究,这对改善钢筋混凝土结构的某些性能和拓宽工程应用范围,具有明确的工程意义。本文对FRP筋混凝土受弯梁进行了正截面受力分析,并推导了相关的计算公式,最后用具体算例的计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,计算值与试验值吻合较好,为今后进一步研究FRP筋受弯构件提供了参考。     

考虑局部锈蚀特征的钢筋性能退化试验研究

采用电化学加速锈蚀和人工环境模拟方法制备侵蚀环境下混凝土构件中锈蚀钢筋样本,阐述了钢筋均匀锈蚀和不均匀锈蚀的发展机理,建立了更为合理的钢筋锈蚀程度分类方法和更为准确的评估指标.通过锈蚀钢筋力学性能测试,研究蚀坑参数对锈蚀钢筋力学性能的影响,建立了钢筋力学性能退化模型.考虑工程维护管理和结构性能评估实际情况,针对锈蚀率在5％～20％,蚀坑形状不规则的Ⅱ级钢筋,建立了蚀坑形状特征参数模型,为准确预测侵蚀环境下考虑锈蚀的钢筋混凝土结构长期承载力奠定了基础.     

基于拉曼光谱实时检测的碳化钢筋混凝土再碱化机理探究

为了从本质上解释再碱化技术对碳化钢筋混凝土的修复机理,通过1个隔绝外界空气和电解质溶液的模拟混凝土/钢筋界面,利用拉曼光谱技术实现了对碳化钢筋混凝土再碱化修复过程中腐蚀产物成分变化的实时检测.结果表明:经过强加电流式人工加速腐蚀钢筋后,腐蚀产物主要成分为绿锈.在再碱化修复过程中,2个反应同时发生:绿锈被还原为氢氧化亚铁(Fe(OH)_2),并转变为四氧化三铁(Fe_3O_4).酚酞显色试验结果和Fe_3O_4的生成证明了再碱化技术能够有效提高混凝土的碱性.电化学检测结果进一步证明了再碱化技术可以有效减小钢筋的腐蚀概率,降低钢筋的腐蚀活性并使之达到中等程度,但是并没有使钢筋再钝化.