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。     

混凝土中钢筋加速锈蚀试验适用性研究

钢筋锈蚀导致其屈服强度降低、力学行为改变,影响钢筋与混凝土之间的粘结性能,钢筋锈蚀量影响钢筋混凝土的失效模式。为研究锈蚀钢筋混凝土结构的相关性能,需要在较短时间内得到所需的锈蚀构件。通过对4种不同工况下混凝土中钢筋电化学加速锈蚀方法进行对比试验,得到了锈蚀后钢筋表面形态特征,分析了模拟自然环境条件下钢筋锈蚀的适用性。试验表明：全浸泡外加电流加速锈蚀方法使钢筋纵向、径向表面形成均匀锈蚀,而自然环境锈蚀钢筋表面锈蚀相对不均匀,坑蚀更明显,两者差异显著;利用全浸泡外加电流加速锈蚀方法进行锈蚀钢筋与混凝土粘结-滑移本构关系和锈蚀钢筋混凝土构件承载能力等研究不合适;半浸泡和贴面外加电流加速锈蚀方法能较好模拟自然环境锈蚀;加速锈蚀试验方法的理论锈蚀质量高于试验锈蚀质量。图12表1参7     

地铁盾构管片钢筋混凝土临界锈蚀量时变预测模型

基于耦合条件下混凝土中钢筋锈蚀量的时变规律的分析,研究了杂散电流和氯离子共同作用对地铁盾构管片钢筋锈蚀的影响。结果表明:无论是杂散电流单一因素或杂散电流与氯离子耦合作用,地铁盾构管片钢筋锈蚀量随腐蚀时间的延长而增大,在前期增加比较缓慢,后期逐渐加速至混凝土破坏。且杂散电流和氯离子耦合将明显加快钢筋锈蚀速率和锈蚀进程。基于法拉第定律进行理论分析,对杂散电流、氯离子的影响因素进行了量化处理,并引入杂散电流和氯离子影响因子,建立了一种考虑杂散电流和氯离子耦合作用下钢筋锈蚀量时变预测模型,且模型计算结果和试验结果吻合良好。     

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。     

钢筋混凝土结构裂缝处理经验（二续）

4钢筋锈蚀混凝土中钢筋锈蚀的原因,有物理的、化学的和电的三种,也可以是这三种作的综合效果,前述混凝土裂缝使钢筋锈蚀就是物理原因。空气中的二氧化碳使混凝土碳化和存在侵蚀性的化学物质(氯离子Cl-,硫酸根离子SO4-等)等化学方面原因以及钢筋上有电流等电的原因则使完好的混凝土内钢筋先锈蚀而后混凝土才被胀裂。混凝土碳化与钢筋锈蚀有密切关系。混凝土是多孔体,孔隙中所含的水是氢氧化钙的饱和溶液,钢筋在这种高碱性(PH值为12~14)溶中表面形成一种钝化膜,可以保护钢筋不生锈。但是,混凝土无论如何密实,总不能绝对地不透水不透气。天长…     

负载锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力研究

采用自主设计的混凝土梁反力加载试验装置,对不同负载条件下锈蚀钢筋混凝土梁的抗力性能进行研究。在试验梁跨中设置保水槽并盛装3%的Na Cl溶液模拟海洋环境,采用恒电流加速锈蚀钢筋,试验工况分为不负载锈蚀、连续负载锈蚀、负载锈蚀卸载、负载不锈蚀及完好梁等5种,其中负载水平又按梁极限承载力的25%、45%和65%分为3种。研究表明:相同条件下,持荷状态对梁内钢筋的平均锈蚀率影响不明显,但负载水平对钢筋的锈蚀形态具有重要影响,随着负载水平的增加,钢筋的不均匀锈蚀程度渐趋显著;相同条件下,持续负载与否对锈蚀梁的承载力具有影响,较未负载锈蚀梁而言,负载锈蚀梁卸载后重新加载至破坏时两者极限承载力相近,但负载锈蚀不卸载梁的承载力更高;现有锈蚀梁正截面承载力计算模型具有一定的可靠性,然而尚不能充分揭示其退化机理。     

碳化与氯盐复合作用下硫氧镁胶凝材料的护筋性

为探究硫氧镁(MOS)胶凝材料的护筋性,研究了自然养护、碳化、氯盐以及碳化和氯盐复合作用下MOS胶凝材料的电化学阻抗、钝化和脱钝钢筋的极化曲线以及锈蚀面积率.结果 表明:碳化、氯盐单独作用下,MOS胶凝材料中钢筋的阻抗均低于自然养护下的相应阻抗,且随着龄期的延长,钝化钢筋的阻抗均呈现先减小后增大的趋势,脱钝钢筋的阻抗则持续减小;碳化和氯盐复合作用下MOS胶凝材料中钢筋的锈蚀程度明显增加,碳化和氯盐复合作用对MOS胶凝材料内部钢筋锈蚀程度具有叠加效应;各种腐蚀环境中脱钝钢筋的锈蚀程度均高于钝化钢筋.     

阻锈剂与矿物掺合料对锈蚀混凝土修复砂浆的性能影响

测试了水泥基砂浆的抗氟离子渗透性能及钢筋砂浆电极的极化电位,研究了不同阻锈剂、矿物掺合料对砂浆抗氟盐锈蚀性能的影响规律。结果表明,1.5%乙醇胺与0.5%三乙醇胺复掺,砂浆中钢筋表现出优异的抗氯盐锈蚀性能;掺入20%矿渣粉及10%粉煤灰,砂浆抗氯离子渗透性能优于其它各组;乙醇胺、三乙醇胺作复合阻锈剂,同时复掺矿渣粉、粉煤灰掺合料,复合砂浆的抗氯盐锈蚀性能最佳,且对力学性能无明显影响,适用于锈蚀混凝土结构的修复。     

掺合料对混凝土钢筋锈蚀的影响

钢筋锈蚀是造成混凝土结构耐久性劣化的原因之一,文中采用线性极化法,通过外加电流加速混凝土中钢筋锈蚀,主要研究掺合料对混凝土钢筋锈蚀的影响,结果表明:混凝土抗钢筋锈蚀性能与抗氯离子渗透性具有一致性,以15%的矿渣和15%的粉煤灰混掺作为矿物掺合料时混凝土抗钢筋锈蚀性能最好。     

地铁工程结构耐久性加速模拟试验研究

参考地铁工程结构服役环境,设计了杂散电流模拟装置,进行不同加载水平构件在氯盐溶液和杂散电流共同作用下的耐久性加速模拟试验,使用线性计划法测量钢筋锈蚀电流密度,建立了锈蚀时间与钢筋锈蚀量的关系。根据试验结果并参照建筑结构检测技术标准(GB/T 50344-2004),可定性判断钢筋锈蚀情况。     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能试验研究

通过 1 0根锈蚀钢筋混凝土压弯构件在低周反复荷载作用下的试验研究 ,分析了经过自然暴露、快速电腐蚀后 ,再经氯离子干湿交替环境下的锈蚀钢筋混凝土压弯构件在不同轴压比下的破坏规律 ,讨论了钢筋锈蚀量对试件承载力、刚度、延性及耗能能力等抗震性能的影响 ,并与以往的试验结果进行了对比。试验表明 ,钢筋的锈蚀量和构件的轴压比是影响锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能的主要因素。     

缓黏结预应力混凝土梁耐久性能试验研究#br#

为研究缓黏结预应力混凝土梁在长期荷载与腐蚀共同作用下的耐久性能,文章进行了14根缓黏结预应力混凝土梁及普通混凝土梁在荷载与氯盐干湿循环共同作用下的侵蚀试验,总结了荷载比、预应力度、干湿循环时间对不同受力部位的氯离子浓度沿深度分布和钢筋锈蚀的影响规律,以及荷载比和干湿循环时间对氯离子输运速度的影响规律。结果表明：在混凝土梁中施加预应力能有效减缓氯离子的渗透速度,增强构件的抗氯盐腐蚀能力;相同深度处的氯离子浓度随荷载比的增大而增大、干湿循环时间的增加而增大、与跨中距离的减小而增大;缓黏结预应力混凝土氯离子扩散系数与荷载比之间呈指数函数关系;荷载作用加速了钢筋锈蚀的进程;在裂缝控制等级相同的情况下,承担更大荷载比的缓黏结预应力混凝土梁的钢筋锈蚀程度与无预应力梁相当,体现出更佳的耐久性能。     

不同应力比下锈蚀钢筋混凝土梁承载力试验研究

通过对不同应力比下钢筋混凝土梁锈蚀量的对比试验,研究了荷载对钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀及钢筋混凝土梁承载力的影响。试验过程中施加持续荷载,各梁应力比分别为0、0.2、0.4,通过外加电流及浸泡于5%的NaCl溶液中进行加速锈蚀。试验结果表明,应力比对钢筋锈蚀及钢筋土梁承载力有影响,应力比越大,钢筋锈蚀就越严重,梁出现裂缝时的承载力及极限承载力越小。     

钢筋锈蚀与混凝土粘结性能试验研究

对反复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土的粘结滑移性能进行试验研究,钢筋采用电化学快速锈蚀方法,验证钢筋锈蚀率、侧向约束和荷载作用次数对粘结滑移的影响.     

带横向荷载裂缝钢筋混凝土梁的钢筋锈蚀形态研究

对荷载作用下恒电流通电锈蚀的带荷载裂缝钢筋混凝土梁进行研究,绘制通电锈蚀前后横向裂缝和顺筋锈胀裂缝分布图,探究横向荷载裂缝对通电锈蚀过程及锈胀裂缝开展的影响。通过三维激光扫描对锈蚀钢筋表面特征进行分析,对比通电锈蚀和自然锈蚀条件下钢筋锈蚀的纵向不均匀性和锈胀裂缝发展。研究发现,通电锈蚀和自然锈蚀下,横向裂缝的存在都会加速该处钢筋的锈蚀截面损失,但通电锈蚀下横向裂缝处的钢筋会出现明显的"颈缩"现象。钢筋截面周长锈蚀率和截面锈蚀率的分布规律相同,截面周长锈蚀率同样可以较好地反映钢筋锈蚀程度。通电锈蚀和自然锈蚀钢筋的平均截面面积与最小截面面积的比值能反映钢筋锈蚀的不均匀性,其值满足Gumbel分布。     

加载水平对杂散电流和盐溶液共同作用下钢筋锈蚀影响的模拟试验研究

参照地铁工程结构服役环境,试验模拟了在杂散电流和氯盐溶液共同作用下,不同加载水平(0,0.2,0.4)对钢筋混凝土构件内钢筋锈蚀的影响。采用线性极化电阻法测量钢筋锈蚀电流密度,进行了定性分析和定量计算。试验结果表明:随着构件加载水平的增加,钢筋锈蚀电流密度也相应增加,建立了锈蚀时间与钢筋锈蚀量的定量关系。     

带横向荷载裂缝钢筋混凝土梁的钢筋锈蚀形态研究

对荷载作用下恒电流通电锈蚀的带荷载裂缝钢筋混凝土梁进行研究,绘制通电锈蚀前后横向裂缝和顺筋锈胀裂缝分布图,探究横向荷载裂缝对通电锈蚀过程及锈胀裂缝开展的影响。通过三维激光扫描对锈蚀钢筋表面特征进行分析,对比通电锈蚀和自然锈蚀条件下钢筋锈蚀的纵向不均匀性和锈胀裂缝发展。研究发现,通电锈蚀和自然锈蚀下,横向裂缝的存在都会加速该处钢筋的锈蚀截面损失,但通电锈蚀下横向裂缝处的钢筋会出现明显的“颈缩”现象。钢筋截面周长锈蚀率和截面锈蚀率的分布规律相同,截面周长锈蚀率同样可以较好地反映钢筋锈蚀程度。通电锈蚀和自然锈蚀钢筋的平均截面面积与最小截面面积的比值能反映钢筋锈蚀的不均匀性,其值满足Gumbel分布。     

带横向荷载裂缝钢筋混凝土梁的钢筋锈蚀形态研究

对荷载作用下恒电流通电锈蚀的带荷载裂缝钢筋混凝土梁进行研究,绘制通电锈蚀前后横向裂缝和顺筋锈胀裂缝分布图,探究横向荷载裂缝对通电锈蚀过程及锈胀裂缝开展的影响。通过三维激光扫描对锈蚀钢筋表面特征进行分析,对比通电锈蚀和自然锈蚀条件下钢筋锈蚀的纵向不均匀性和锈胀裂缝发展。研究发现,通电锈蚀和自然锈蚀下,横向裂缝的存在都会加速该处钢筋的锈蚀截面损失,但通电锈蚀下横向裂缝处的钢筋会出现明显的“颈缩”现象。钢筋截面周长锈蚀率和截面锈蚀率的分布规律相同,截面周长锈蚀率同样可以较好地反映钢筋锈蚀程度。通电锈蚀和自然锈蚀钢筋的平均截面面积与最小截面面积的比值能反映钢筋锈蚀的不均匀性,其值满足Gumbel分布。     

保护层厚度对混凝土中钢筋锈蚀的影响

通过相同质量分数NaCl和不同质量分数Na_2SO_4混合溶液浸泡作用下混凝土中钢筋锈蚀加速试验,研究了混凝土保护层厚度在氯离子与硫酸根离子耦合作用下对混凝土中钢筋锈蚀的影响。试验中先采用上海华辰CHI660e电化学工作站测定了混凝土中钢筋的开路电位、Tafel极化曲线,再运用三参数方程式对Tafel极化曲线进行拟合得到I_(corr)、β_a、β_b。结果表明:混凝土保护层厚度越大,钢筋锈蚀的概率以及速率越小。硫酸根离子可以在一定程度上降低钢筋锈蚀的概率,但是效果不明显。     

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.