双向电渗对钢筋混凝土修复效果的试验研究——保护层阻锈剂、氯离子和总碱度的变化规律

为提高氯盐侵蚀环境下钢筋混凝土结构的无损修复效果,对受氯盐侵蚀的钢筋混凝土试件采用双向电渗技术,在排出氯离子的同时向混凝土保护层内引入阻锈剂.为考察该技术的修复效果,采用有机元素分析法和自动电位滴定法,结合电流密度、通电时间、水灰比、初始氯盐掺量4个影响因素,研究混凝土保护层内阻锈剂、氯离子分布的变化情况,并对保护层的总碱度进行测量;同时设置电化学除氯组作为对照.结果表明:双向电渗处理后试件保护层内氯离子含量降低,总碱度提高;通过对各参数的合理控制,阻锈剂迁移至钢筋表面的浓度足以起到较好的阻锈效果.双向电渗的效果随电流密度、通电时间、试件水灰比的增加而提高,而受初始氯盐掺量的影响较小.双向电渗在对混凝土氯离子迁出和总碱度提高的效果方面与电化学除氯有所差异.     

不同电化学参数的双向电迁移作用下钢筋断口形貌特征

双向电迁移技术可显著提升钢筋混凝土结构耐久性,不同电化学参数会引起钢筋力学性能变化。文章通过恒应变速率拉伸方法对双向电迁移修复后混凝土内钢筋进行拉伸试验,采用电镜扫描(SEM)钢筋断面,对不同电流密度下电化学修复后的钢筋断口进行宏观与微观分析,观察其宏观断口形态,微观断口形貌特征。试验表明随着电流密度增大,相同倍率电镜中断口凹坑较深韧窝的数量逐渐减少,韧窝凹坑逐渐变小而浅。     

电场作用下早龄期混凝土内部离子的电迁特征试验研究

海洋环境下氯离子侵蚀、含氯盐建筑材料的使用或者浇筑时添加了含有氯盐的外加剂等工况下钢筋混凝土结构在早龄期便受到氯盐的腐蚀。早龄期的钢筋混凝土由于处于水化过程中,孔隙结构相对发达,离子迁移过程内部阻力小,因此在早龄期进行电迁除氯是一种有效的除氯措施。开展了基于电化学的早龄期除氯试验,针对电迁除氯后混凝土试件内部孔隙结构特征、化学元素分布特征、氯离子分布特征等三个方面,分别采用电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱仪(XRF)、快速氯离子含量检测仪(RCT)获取相应数据。结果表明:混凝土早龄期进行适当强度的电迁除氯处理可有效排除混凝土内部有害离子,同时钢筋周围区域的水化产物较其他区域丰富,孔隙结构得到改善。     

不同电流密度下混凝土裂缝电沉积产物的分布特性

选用ZnSO_4作为电沉积溶液,以混凝土裂缝处电阻及裂缝填充深度为评价指标,研究电流密度对电沉积修复钢筋混凝土裂缝效果的影响及对沉积物矿物成分和微观形貌的影响。研究结果表明:经过电沉积修复36d,混凝土试件电阻显著增加,电阻增加速率随着通电时间增加而减小,电流密度越大,早期电阻增加速率越快,但裂缝填充深度越小。X射线衍射结果表明,沉积物主要矿物成分为ZnO。电镜扫描结果表明,沉积物颗粒大小随着电流密度增大而变大,电流密度越小,沉积物排列越有序,结构越致密。     

腐蚀性水环境下开裂地铁侧墙环氧灌浆效果试验研究

沿海地区地下水环境中腐蚀性介质含量高,地铁侧墙开裂后存在高腐蚀风险。环氧树脂灌浆法是修复地铁侧墙裂缝的主要方法,然而修复后结构在腐蚀地下水环境中的长期服役性能尚不明确。文章利用干湿循环模拟腐蚀性水环境中环氧树脂灌浆修复后的混凝土长期劣化过程,结合电化学评估方法评价内部钢筋的腐蚀过程。结果表明,有效的环氧树脂灌浆修复将提升结构寿命至未开裂水平,但需要保障钢筋周围包裹环氧树脂材料。     

钢筋混凝土梁超载作用下疲劳性能试验研究

随着对钢筋混凝土结构疲劳性能研究的深入,需要结合实际工程开展更多的变幅疲劳试验。通过钢筋混凝土梁的等幅及变幅试验,研究分析了超载作用对梁破坏形态、疲劳寿命、挠度和裂缝宽度等变化规律的影响。试验结果表明,受超载作用的梁均发生斜截面疲劳破坏,过大的超载作用次数会导致梁迅速破坏,且超载作用会明显增加梁跨中挠度及裂缝宽度。研究成果可为超载运营桥梁的寿命预测及维护加固提供依据。     

氯盐侵蚀钢筋混凝土锈胀模型的动态修正

针对现有预测模型中参数难以确定,导致预测精度不足的问题,采用分布式光纤传感技术对混凝土锈胀全过程进行实时监测,并基于监测数据对解析模型中的关键参数——铁锈膨胀率进行反演算,建立了可动态更新的钢筋混凝土锈胀全过程预测模型.     

混凝土锈胀开裂参数光纤监测与表征研究

钢筋混凝土锈胀开裂是影响结构耐久性的主要病害之一,其中锈层厚度和表面裂缝宽度是描述和评估钢筋混凝土耐久性的关键参数。分布式光纤传感技术具备腐蚀环境下工作的能力,可用于钢筋混凝土锈胀开裂监测。本文设计了钢筋混凝土锈胀开裂全过程的分布式光纤传感监测技术,对不同锈蚀程度的钢筋混凝土试件进行了监测,并表征了锈层厚度、表面裂缝宽度和混凝土锈胀应变之间的关系。     

钢筋锈蚀产物纳米压痕的分子动力学模拟

首先利用X射线衍射(XRD)分析钢筋锈蚀产物的组成与含量,并据此建立锈蚀产物的微观模型;然后基于分子动力学方法,对其进行纳米压痕模拟,获得荷载位移曲线;最后计算得到锈蚀产物的弹性模量.结果表明：混凝土内钢筋锈蚀产物由4种锈蚀物质非均匀混合形成;锈蚀时间为6、9d的2组钢筋锈蚀产物的弹性模量分别为1609、1633GPa.该结果与已有文献的实测结果较为吻合.本模拟方法可作为一种确定钢筋锈蚀产物弹性模量的新手段.     

氧化石墨烯增强水泥基复合材料的研究现状及展望

水泥水化进程复杂,所形成的水化产物缺陷较多,因而导致水泥基复合材料的力学性能及耐久性较差,如何对水泥水化行为进行调控成为了研究的热点。氧化石墨烯(GO)是由石墨氧化制备石墨烯的中间产物,因其存在大量的活性基团,在水泥基复合材料领域具有广阔的应用前景。概述了氧化石墨烯的选择及制备,论述了氧化石墨烯增强水泥基复合材料的流变性、微结构、物理力学性能及耐久性,重点阐述了氧化石墨烯对水泥基复合材料水化及性能调控的作用机理,针对当前研究中存在的问题进行了总结,并对未来的研究工作进行了展望。