钢筋混凝土构件的非均匀锈胀分析

借鉴均匀锈胀开裂三阶段理论(铁锈自由膨胀、混凝土保护层承受拉应力、混凝土保护层锈胀开裂),结合钢筋锈蚀形态,描述了钢筋非均匀锈蚀引起混凝土保护层开裂的整个过程。并以此为基础,建立了锈胀开裂时刻的钢筋最大锈蚀深度计算模型。两种不同锈蚀形态(均匀和非均匀)下钢筋锈蚀量的参数敏感性分析结果表明:两者主要参数的影响规律相似,钢筋锈蚀量均与混凝土保护层厚度、混凝土强度等级呈正相关关系,与钢筋直径、铁锈体积膨胀率呈负相关关系;非均匀锈蚀与均匀锈蚀的钢筋锈蚀量相比,钢筋锈蚀率较小,而钢筋最大锈蚀深度较大。     

近海环境下钢筋非均匀锈蚀引起混凝土保护层开裂的数值模拟

根据近海环境下的钢筋混凝土结构受到碳化和氯盐的双重侵蚀,建立了非均匀锈蚀层分布的数学模型。以此为基础,提出了钢筋锈蚀层分布不均匀系数k,用以评判钢筋锈蚀层分布不均匀程度。针对同一钢筋平均截面锈蚀率、不同k值下的有限元分析结果表明:(1)锈胀裂缝首先出现位置为13.5°、166.5°附近,且与钢筋锈蚀层分布不均匀程度无关;(2)钢筋锈蚀层分布不均匀性增加,钢筋/混凝土界面的环向拉应力增大,引起混凝土保护层提前开裂。因此,在分析钢筋锈蚀引起混凝土保护层开裂,以及评价钢筋混凝土结构耐久性寿命时,钢筋锈蚀层分布不均匀程度应作为一个重要参数进行综合考虑。