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。     

锈蚀变形钢筋与混凝土粘结应力模型研究

研究了锈蚀对钢筋混凝土无箍筋试件粘结强度的影响,建立了锈蚀导致保护层胀裂前变形钢筋极限粘结应力的理论计算模型,定量地揭示了该阶段粘结强度增强的机理。通过对钢筋肋间混凝土在挤压力、摩擦力及锈胀力作用下的受力分析,从理论上推导了锈蚀钢筋混凝土发生劈裂破坏时的粘结应力计算表达式;给出了摩擦系数等未知参数的取值大小;详细阐述了表达式的求解思路。利用已发表文献的多个试验结果对理论模型进行验证,结果表明计算值与试验值吻合良好。     

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.     

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。     

黏结长度对锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能的影响

为研究黏结长度(L=2d、5d,d为钢筋直径)对锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能的影响,通过电化学加速锈蚀方法,获得六组不同钢筋锈蚀率(0. 0%、1. 0%、2. 0%、5. 0%、8. 0%、10. 0%)的中心拉拔试件,并使用裂缝测宽仪记录试件锈蚀后的最大裂缝宽度。通过中心拔出试验,分析了在黏结长度、锈蚀率等影响因子的作用下钢筋与混凝土间黏结性能的退化规律。结果表明,随着锈蚀率的增加,黏结长度较长的试件(L=5d)锈胀裂纹出现越早,且最大锈胀裂纹越宽。各试件的黏结强度、黏结刚度均随混凝土的劣化及锈蚀率的增加呈现先增长后逐渐下降的趋势,黏结能量则随锈蚀率的增加而逐渐减小。相比于L=2d的试件,L=5d试件的黏结强度、黏结刚度更低。基于试验结果,建立了最大锈胀裂缝宽度、黏结强度与锈蚀率的关系式。     

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。     

混凝土构架的腐蚀与防护

混凝土构架的腐蚀与防护安徽省维尼纶厂建安处（２３８００２）谢景林我厂在生产中排出的酸、碱、盐及工业废气等腐蚀性介质，对设备、管道和混凝土构架均有严重的腐蚀，使厂内部分混凝土构架大面积脱落，混凝土梁钢筋保护层胀裂，锈蚀严重（最深达３ｍｍ），已涉及安全，...     

浅议临海大桥砼结构防腐涂装方案

针对临海大桥混凝土涂装层普遍存在老化、龟裂、钢筋锈蚀胀裂、混凝土脱落等问题,本文结合近年来国内防腐处治技术,对防腐处治方案的技术细节进行拆分阐述,以供业内同行共同参考借鉴。     

微锈蚀钢筋混凝土高温后粘结锚固性能试验研究

为研究高温对锈蚀钢筋混凝土结构粘结锚固性能的影响,对锈蚀试件(锈蚀率为1.08%)与非锈蚀试件先进行高温试验(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃),再进行中心拔出试验。试验结果表明:随温度的升高,锈蚀试件与非锈蚀试件粘结强度均呈下降趋势,与非锈蚀试件相比,锈蚀试件在温度不超过400℃时,其粘结强度下降趋势较为平缓。分析了高温作用后混凝土抗压强度、钢筋极限强度、钢筋与混凝土间粘结强度三者之间的关系,并建立了考虑不同温度、不同锈蚀率等因素影响下钢筋与混凝土的粘结-滑移关系式。     

加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

为探究加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响,开展16根RC梁(质量损失率0%～8.7%)在不同加载速率(0.5～300 mm/min)下的粘结性能测试,据此提出考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式,并开展锈蚀钢筋混凝土梁粘结力学行为的数值模拟,分析高加载速率(30～30 000 mm/min,应变率10^-4～10^-1s^-1)下锈蚀梁的粘结滑移力学行为。研究表明：(1)加载速率对锈蚀钢筋混凝土梁式试件的粘结应力-滑移曲线形状以及粘结强度与残余粘结强度的比值影响不大;(2)随着加载速率的增加,锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度和残余粘结强度显著增加,粘结区应力峰值显著增加并逐渐向加载端靠近;(3)本工作提出的考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式在0.5～30 000 mm/min的加载速率范围内有很好的适用性。     

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。     

往复荷载下锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的试验研究

针对钢筋混凝土结构在服役过程中钢筋锈蚀以及承受往复荷载工况下引起的钢筋混凝土材料耐久性能劣化会对钢筋混凝土间的粘结性能产生影响，设计并制作了48根粘结区带裂缝的钢筋混凝土梁式试件，以研究在承受不同往复荷载工况(往复荷载幅度分别为极限荷载的0%、10%、20%及30%)、四种钢筋锈蚀率(0%、3%、5%及7%)以及往复荷载与钢筋锈蚀耦合工况下钢筋与混凝土粘结性能的变化情况。结果表明：钢筋锈蚀会影响试件破坏状态；施加往复荷载过程中残余滑移的增长主要发生在前六个循环，且残余滑移随着钢筋锈蚀率以及往复荷载幅度的增加而增大；耦合工况会进一步促进粘结性能的劣化，且粘结强度损失率随着钢筋锈蚀率和往复荷载幅度的增加而增大。该研究可为对应工况下钢筋混凝土构件的现状评估提供理论参考依据。     

汕头海湾大桥混凝土结构防腐涂装工艺

针对汕头海湾大桥原混凝土涂装层出现老化、龟裂、钢筋锈蚀胀裂、混凝土脱落等问题,根据国内外相关技术标准,提出新的防腐方案并进行施工。通过对混凝土结构的防腐涂装,延长混凝土的使用寿命,隔绝与有害物质的接触,起到防护的作用。对跨海大桥混凝土结构的防腐涂装有一定的借鉴作用。     

钢筋锈蚀后与再生混凝土间粘结-滑移本构关系研究

为研究钢筋锈蚀后与再生混凝土间粘结-滑移本构关系,主要考虑了不同钢筋锈蚀率、不同再生粗骨料取代率、不同再生混凝土强度等因素的影响,采用加速通电锈蚀以及钢筋开槽内贴片方法,完成23组钢筋再生混凝土试件粘结-滑移性能拉拔试验,获得了再生混凝土与不同锈蚀程度螺纹钢筋间的荷载-滑移曲线以及不同锚固位置处钢筋应变。通过实测结果及理论分析,计算得到不同锈蚀率下钢筋再生混凝土间粘结应力及滑移值沿锚固长度分布规律,分析了钢筋锈蚀前后与再生混凝土间粘结应力传递及粘结锚固位置函数差异的受力机理,提出了不同锈蚀率下反映实际粘结分布规律的粘结锚固位置函数模型,最后建立钢筋锈蚀后与再生混凝土间考虑粘结-滑移位置函数的粘结-滑移本构关系,为锈蚀后钢筋再生混凝土有限元分析提供参考依据。     

锈胀开裂钢筋混凝土粘结疲劳性能试验研究

重复加载和锈胀开裂均会导致钢筋混凝土粘结性能退化,进而对钢筋混凝土构件力学性能产生不利影响。该文开展了一系列偏心拔出试验,研究了重复加载以及锈胀开裂对粘结滑移性能的耦合影响规律。主要研究变量包括重复加载次数、应力水平以及钢筋锈蚀程度。结果表明:重复加载对非锈蚀试件和锈胀开裂试件粘结强度及峰值滑移没有显著影响,但会导致钢筋和混凝土之间不断累积残余滑移。重复加载后,粘结应力-滑移曲线形态特征与单调加载试件相似。该文还发现表面锈胀裂缝宽度对粘结强度、峰值滑移以及残余滑移的增长规律有明显影响。锈胀开裂会导致钢筋混凝土试件粘结疲劳寿命显著下降。基于试验数据及文献中研究结论,该文建立了重复及单调荷载作用下非锈蚀及锈胀开裂试件的局部粘结应力-滑移本构关系模型,推导得到了粘结疲劳寿命预测模型。     

受荷混凝土中钢筋锈蚀速率计算方法

为研究荷载对钢筋锈蚀速率及结构耐久性的影响,在潮汐区与盐雾区开展不同荷载条件下氯离子扩散试验,荷载大小分别为无荷载、0.3倍和0.5倍混凝土抗折强度.在混凝土中掺入氯盐,开展不同浓度氯盐条件下的钢筋锈蚀试验.通过氯离子扩散试验得到荷载对氯离子扩散影响系数与荷载大小的关系,修正菲克第二定律中的氯离子扩散系数.钢筋锈蚀试验中测试不同时间下混凝土构件中钢筋的锈蚀电流密度,拟合出钢筋锈蚀电流密度与氯盐浓度和锈蚀时间之间的关系.结合混凝土中考虑荷载影响的氯离子扩散模型与钢筋锈蚀模型,给出荷载作用下混凝土中钢筋锈蚀速率的计算方法.该方法对于海洋环境中荷载作用下钢筋混凝土结构耐久性寿命计算具有重要意义.     

钢筋锈蚀测量仪的不确定度分析

钢筋锈蚀仪是用于测量钢筋锈蚀程度的仪器。混凝土中钢筋的锈蚀是一个氧化还原的电化学过程,是钢筋形成局部电池,在钢筋周围形成电位差。钢筋锈蚀仪有交流电源供电和电池供电两种仪器类型。文章通过对使用交流电源供电的钢筋锈蚀仪的输出电流示值误差,建立数学模型,来评定标准不确定度和扩展不确定度。     

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。     

混凝土结构中钢筋锈蚀检测技术探讨

建筑中的钢筋暴露在空气中，受到周围氯化物等的腐蚀作用，破坏建筑物的安全使用性能，成为影响混凝土结构耐久性的重要因素之一。为了防止钢筋腐蚀对建筑物带来安全影响，迫切需要对建筑物的钢筋锈蚀进行检测，本为分析了钢筋锈蚀的机理，并对钢筋锈蚀的技术进行了探讨，规范了锈蚀检测方面的技术。     

基于锈蚀开裂准则的砼结构寿命评估

钢筋锈蚀是一般大气环境混凝土构件耐久性损伤的主要原因。本文总结了我们在钢筋锈蚀量评估模型及开裂时的锈蚀量等方面的工作,在此基础上,分析了各模型的统计特征,在此基础上建立了混凝土结构基于锈蚀开裂准则的耐久极限状态方程,进一步概率方法分析了混凝土结构件的锈蚀开裂寿命。