混凝土状况对钢筋锈蚀的影响及原因

钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性等级下降的主要原因之一,本文根据工程调查,分析了混凝土状况对钢筋锈蚀程度的影响,认为垂直裂缝对钢筋锈蚀的影响程度远小于纵向裂缝、混凝土碱度、碳化等其它因素．文中从设计和施工两方面提出预防钢筋锈蚀的措施．     

氯盐环境下混凝土氯离子传输和钢筋锈蚀研究

通过对16组带裂缝100×100×400mm的短梁进行在氯盐溶液的干湿循环试验,以裂缝宽度、混凝土保护层厚度和钢筋直径为变量,研究不同裂缝宽度的钢筋混凝土裂缝周围和沿裂缝深度的氯离子含量,以及裂缝底端钢筋锈蚀长度,探讨氯离子传输规律;钢筋锈蚀长度的影响因素;并提出钢筋锈蚀长度预测模型。结果表明:氯离子在带裂缝混凝土中以二维扩散的方式扩散,氯离子在裂缝周围40～60mm区域的二维扩散效应表现得更加显著;混凝土深度为10mm范围内氯离子浓度随裂缝增大的趋势相对平缓,当深度10mm后,其趋势变大;裂缝宽度对钢筋锈蚀长度影响最大,当裂缝宽度w0.3mm时,钢筋锈蚀长度的预测值与试验值符合程度较好,钢筋锈蚀长度预测模型具有一定合理性。     

民国建筑锈胀开裂时的临界锈蚀深度

为了研究江浙地区民国钢筋混凝土结构中钢筋锈胀开裂时的临界锈蚀深度,按照民国时期钢筋混凝土构件的构造要求,设计8组试验试件进行电化学加速锈蚀试验.分析钢筋锈胀开裂时的混凝土试件表面裂缝分布,对电化学加速锈蚀试验产生的钢筋锈蚀产物和民国钢筋混凝土建筑中钢筋自然锈蚀产物进行X射线衍射定量分析和比较,得出两种锈蚀产物的膨胀系数,求出自然状态下民国钢筋混凝土结构钢筋锈胀开裂时的临界锈蚀深度.结果表明:民国钢筋混凝土结构钢筋锈胀开裂的裂缝最先出现于钢筋在混凝土表面的投影线外边缘上,临界锈蚀深度与钢筋宽度的比值的均值为0.021.     

混凝土结构裂缝处的碳化分析

混凝土结构的裂缝,加速了裂缝处混凝土的碳化,对混凝土结构的耐久性造成影响,分析了裂缝处混凝土碳化特点,在讨论影响裂缝处混凝土碳化因素的基础上,给出了裂缝处混凝土碳化深度的经验计算公式,以实测数据为基础,建立了裂缝处混凝土碳化深度的随机过程模型,为以随静载为主的混凝土结构裂缝处碳化深度的预测提供了一个可靠的方法。     

混凝土结构碳化寿命的时变可靠度分析

在一般大气环境下,混凝土结构的耐久性问题主要是由于碳化引起的钢筋锈蚀问题.碳化造成混凝土结构从新建到最终失效破坏过程包括:混凝土中钢筋开始发生锈蚀;混凝土保护层开始出现顺筋裂缝;裂缝宽度达到不容许值或混凝土保护层锈胀剥落等三个阶段.采用拟Monte-Carlo随机模拟方法,计算了以上述三个状态作为极限我状态所对应的时变失效概率,计算结果令人满意.该方法可以应用于混凝土结构受钢筋腐蚀破坏的耐久性寿命预测中.     

水工建筑物钢筋锈蚀检测方法探讨

钢筋锈蚀是影响混凝土结构安全和寿命的主要因素。水工建筑物中钢筋锈蚀的原因是混凝土保护层碳化、产生裂缝、侵入氯离子以及氧和水的作用。检测钢筋锈蚀的方法有三类,即常规方法、电化学方法和物理方法。对这些方法的可行性和存在问题作了详细讨论,并展望了在水利工程现场检测应用的前景。     

锈蚀速率对混凝土中锈蚀产物渗透的影响

钢筋出现锈蚀后锈蚀产物会在保护层孔隙中扩散，延缓锈胀裂缝发展．为提高从保护层裂缝宽度推算钢筋锈蚀率的准确性，设计不同外加电流密度的通电加速锈蚀实验，使钢筋以不同锈蚀速率发生锈蚀，基于结合X射线计算机断层成像和有限元的逆向建模方法计算锈蚀产物体积修正系数，量化锈蚀产物渗透，分析锈蚀速率的影响．结果表明，随着钢筋锈蚀速率的增大，锈蚀产物渗透减少，锈蚀产物体积修正系数增大；随着钢筋锈蚀过程发展，锈蚀产物体积修正系数减小，但减小过程与锈蚀速率无关；锈蚀产物体积修正系数随着钢筋锈蚀率的增大呈指数减小．研究结果可为钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀评估提供依据．     

混凝土保护层质量与钢筋锈蚀

防止钢筋锈蚀是提高水工钢筋混凝土结构耐久性一个重要因素．从结构设计角度探讨了混凝土碳化和钢筋锈蚀产生机理,并根据实测数据分析了钢筋锈蚀与保护层厚度之间的关系,认为钢筋的锈蚀在很大程度上取决于混凝土保护层的质量,并进而认为保护层密实性和必需厚度是保护混凝土保护层质量控制的关键．     

海水拌合碱激发水泥砂浆性能研究

针对当前对海水拌合碱激发水泥混凝土性能研究的不足,开展了海水拌合碱激发水泥砂浆和自来水拌合普硅水泥砂浆在模拟海水中干湿循环条件下的长期力学性能、抗碳化性能、钢筋锈蚀性能实验。结果表明:海水拌合碱激发水泥砂浆中钢筋在早期有一定程度的锈蚀,但随着龄期的增长,钢筋锈蚀速率较普硅水泥砂浆中增长缓慢,30次循环后钢筋失重率为1.2%,仅为普硅水泥砂浆的1/3;碱激发砂浆后期强度不断增长,7个月龄期抗压强度较28d时提高了96%,浆体致密度高;干湿循环10个月后碱激发水泥砂浆碳化深度为5.8mm,与普硅水泥碳化深度无显著差别。采用XRD、MIP分析方法探索了碱激发水泥性能优越的机理。碱激发水泥可用于配制海工混凝土,甚至直接用海水拌合。     

一般大气环境下钢筋开始锈蚀时间的计算方法

在评估混凝土结构耐久性时,其关键是确定钢筋开始锈蚀条件.一般大气环境下混凝土中钢筋开始锈蚀的条件是混凝土碳化及钢筋脱钝.碳化残量是描述钢筋开始锈蚀的重要参数,其大小取决于部分碳化区长度、碳化速度及脱钝速度.以实际工程检测数据为主要依据,考虑不同环境条件,以碳化系数、保护层厚度和局部环境系数为主要参数,利用回归分析方法建立了碳化残量的计算公式,并由此计算钢筋开始锈蚀的时间.通过实际工程数据验证,表明本文给出的钢筋开始锈蚀时间计算方法,在工程应用上是可行的,从而为合理评定混凝土结构耐久性提供依据.     

钢筋混凝土结构耐久性预测的时变可靠度方法

分析了钢筋混凝土耐久性的碳化与钢筋腐蚀影响机制，研究了钢筋混凝土结构碳化时间与腐蚀宽度模式、以及钢筋混凝土耐久性时变统计特征，提出了钢筋混凝土结构耐久性预测的时变可靠度方法。     

混凝土建筑物碳化深度的模型预测

目的为了研究混凝土碳化对钢筋混凝土结构耐久性的影响.方法从混凝土的碳化机理出发,分析了影响混凝土碳化的主要因素.通过现场试验,对某建筑物的混凝土强度、碳化深度及钢筋保护层厚度进行了测定.结果通过对影响该建筑物的影响因素综合分析,建立了考虑环境因素、混凝土强度、覆盖层等多因素混凝土碳化深度预测模型.结论利用试验数据验证了预测模型的正确性,结果表明在预测混凝土碳化深度时,必须考虑覆盖层的影响.     

基于可靠度的寒冷地区混凝土桥梁碳化寿命分析

讨论了混凝土的碳化影响因素和碳化深度模型，给出了适用于寒冷地区混凝土桥梁的碳化时变随机模型，以混凝土碳化至钢筋表面作为结构耐久性失效的极限状态，建立了混凝土桥梁碳化时变可靠度分析及剩余寿命预测模型，提供了实用的分析和计算方法，并以一座现有钢筋混凝土桥梁为例，对其进行碳化可靠度分析及剩余寿命评估，该方法得到的结论对实际桥梁的耐久性评价和桥梁日常维护决策提供了重要的依据和参考作用。     

A new two-staged model to predict corrosion degree of steel bars in cracked concrete area

In order to quantitatively describe the local corrosion process of steel bars in cracked concrete area, a new two-staged utility model is established, and the effect of transverse cracks on the reinforcement corrosion is analyzed from the angle of long-term service performance evaluation for reinforced concrete structure. Moreover, based on the principle of spectral analysis for environmental action of concrete, an equivalent relationship is established between the corrosion rate in the natural environment and that under the standard temperature and relative humidity condition according to the principle of equivalent annual corrosion depth. Comparison between the inspection results from some references and the calculated values by the twostaged utility model validates the feasibility of the proposed model. The model was applied to Chinese Railway Track System(CRTS)Ⅱ ballastless track slab with transverse dummy joints, from which satisfactory results of corrosion degree of steel bars were obtained.     

试件尺寸对锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能的影响

为研究试件尺寸(立方体试件边长为10D,钢筋直径D=14、20、25 mm)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,获得了7组不同钢筋锈蚀率(0%、0.5%、1.0%、2.0%、5.0%、8.0%、10.0%)的中心拉拔试件.分析了试件尺寸、锈蚀率等影响因子作用下钢筋与混凝土间黏结性能的变化规律.结果表明:随着锈蚀率的增加,试件尺寸越大其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恶化及锈蚀率的增加呈现出先增长后逐渐削减的趋势,黏结能量则随锈蚀率的增加而逐渐下降,且较大尺寸试件(D=25 mm)的黏结性能受锈蚀率的影响更为显著;锈胀裂纹出现前,试件自由端峰值滑移、黏结能量下降较为缓慢;当锈胀裂纹出现后,其自由端峰值滑移、黏结能量急剧下降,而后随着锈胀裂纹的加宽,其下降速率趋于平缓.基于试验结果,建立了不同锈蚀率下残余黏结应力与试件尺寸的关系式.     

锈蚀钢筋力学性能数字试验研究

锈蚀钢筋拉伸试验发现，钢筋表面的蚀坑是钢筋强度降低的主要影响因素之一.采用有限元法对多根不同锈蚀缺损状态的钢筋进行数字化模拟试验，试验表明，钢筋锈蚀程度不同，其力学性能的变化也不同，并将该数字化模拟试验结果同实际钢筋拉伸试验进行对比研究.分析得到锈蚀钢筋极限强度的计算模型.结果表明：有限单元法模拟试验计算结果与实际钢筋拉伸试验结果基本符合；钢筋表面的缺损形态与重量损失率是影响锈蚀钢筋强度性能的两个关键因素；对数字试验计算结果进一步分析，可知单侧均匀锈蚀的钢筋，其抗拉极限强度主要与锈蚀钢筋的重量损失率有关；表面带明显蚀坑的锈蚀钢筋，其极限抗拉强度主要与钢筋表面蚀坑的深度、长度以及钢筋重量损失率有关.     

大跨公路隧道结构耐久性分析

对广州龙头山大跨公路隧道进行衬砌结构耐久性研究,根据隧道的环境特点及地下水质情况得出衬砌结构处于I类环境,环境作用等级属I-B,其主要的耐久性劣化机理是表层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀.由于隧道跨度大,拱部拉应力区大,容易产生裂缝,裂缝的存在加剧了混凝土的劣化速度.在分析影响衬砌耐久性因素的基础上,研究了混凝土优化的配合比.通过大量试验提出了提高混凝土抗渗性与抗裂性作为提高混凝土结构耐久性的主要技术途径,可采用降低水胶比方法提高抗渗性,采用添加纤维方法提高抗裂性,并指出隧道施工过程的质量控制和运营期的维修养护对提高隧道结构耐久性的重要性.根据龙头山隧道现场条件,预测了衬砌结构的寿命,结果表明能满足100年的设计要求.     

砼结构基于碳化腐蚀的优化维修策略

《工业建筑防腐蚀设计规范》规定了砼结构中受力钢筋的最小保护层厚度,认为对接触弱腐蚀性介质的钢筋砼结构,随着钢筋保护层的减小,结构耐久性能也随之降低.依此设计要求,提出一种基于砼碳化腐蚀的耐久性准则,定义了相应的耐久度系数概念,并据此建立了以“修旧如新”为维修准则的砼结构优化维修策略.     

在役钢筋混凝土结构模糊碳化寿命的随机分析

混凝土碳化及由此引起的钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最主要因素,碳化寿命理论是结构寿命研究的基础.根据结构所处环境相对湿度的不同,对钢筋开始锈蚀时间进行了修正,用模糊随机可靠度理论分析了结构的碳化寿命.     

腐蚀环境相同应力水平砼梁的静动力性能研究

为了考察腐蚀环境对构件耐久性的影响,研究了在腐蚀环境、相同应力水平下构件的疲劳性能,包括预腐蚀梁、预裂预腐蚀梁在空气环境、淡水环境、3．5％盐水环境下的腐蚀疲劳试验研究,预腐蚀梁、预裂预腐蚀梁在空气环境中静承载能力的试验研究．结果表明,构件中钢筋在锈蚀率较低的情况下,构件的静承载能力没有降低,但其构件疲劳寿命有很大程度的下降,预裂裂缝对构件局部腐蚀影响比较大．在腐蚀疲劳情况下,构件的疲劳寿命依腐蚀环境的不同而不同,在盐水环境中疲劳寿命最低．