三参数Weibull分布的多因素作用下混凝土加速寿命试验

针对中国西部盐渍土地区混凝土耐久性较差的突出问题,设计了模拟自然环境的室内混凝土加速寿命试验,其中包括盐卤腐蚀、干湿循环、冻融循环和太阳辐射。采用动弹性模量作为评价混凝土耐久性失效阈值,得到混凝土加速寿命数据。基于三参数Weibull分布,运用概率分析软件对寿命数据进行分析预测,得到加速寿命分布概要图。结果表明,三参数Weibull分布能够很好地拟合加速寿命数据样本点;其阈值参数可直观反映混凝土开始退化失效的时间;其分布概要图可直观反映加速退化过程中的可靠性,从而为混凝土耐久性评估提供新的可靠性依据。     

盐渍土通电环境中钢筋混凝土损伤劣化及尺寸效应试验研究

针对西部盐渍土地区混凝土结构在电流与腐蚀离子综合作用下耐久性突出问题,设计了室内恒电流通电加速试验,同时考虑试件尺寸效应的影响,将100 mm×100 mm×100 mm立方体及100 mm×100 mm×400 mm棱柱体试件置于盐渍土中进行耐久性试验,采用电化学方法进行腐蚀监测,利用裂缝观测仪密切关注裂缝开展情况,腐蚀结束后分别对混凝土及钢筋进行电镜扫描.研究结果表明:在盐渍土通电加速环境下,钢筋混凝土经历了失钝、自由膨胀、应力增长、裂缝开展四个阶段.钢筋表面有层片状、团簇状、颗粒状的疏松结构生成,锈蚀产物呈黑色、褐色,混凝土内有针杆状、冰溜状、薯条状晶体生长,裂缝沿钢筋周围纵向开展、分布.立方体试件腐蚀电位、腐蚀电流密度、裂缝开展宽度等指标均显著高于棱柱体试件,且立方体试件实际腐蚀效率是棱柱体试件的1. 5～1. 6倍.钢筋混凝土试件尺寸效应显著,强度等级越高,尺寸效应越明显,且对于普通强度等级钢筋混凝土,尺寸效应对其耐久性影响程度高于强度等级.     

电渗法在混凝土耐久性研究中的应用进展

电渗法是指采用外电场加速带电离子在混凝土中的渗透迁移,常用在混凝土耐久性研究中.对电渗法在研究氯离子渗透性、延长混凝土的使用寿命、钢筋阻锈剂评价3个方面的应用进行了详细的介绍.最后对各种电渗法进行了客观评价.     

模拟酸沉降环境混凝土梁承载性能研究

酸雨环境下钢筋混凝土梁力学性能的变化规律是揭示整个结构承载力和耐久性的前提和基础。参考我国典型城市酸雨的化学组成,分别配置PH1.5与PH2.5的硫酸、硝酸混合溶液来模拟不同酸度的酸雨;自行设计制作了人工降雨器模拟降雨;浇筑了11根120mm×200mm×1900mm的钢筋混凝土梁。分别采用完全浸泡、干湿交替、人工降雨等加速腐蚀试验方法,对10根钢筋混凝土梁进行加速腐蚀。对不同浓度溶液下经历不同腐蚀时间的钢筋混凝土梁,分别利用超声方法测试了混凝土损伤厚度和抗压强度,利用动力试验方法评价混凝土梁的整体特性,并对梁的抗弯性能进行了抗弯实验研究。得到了不同侵蚀状态混凝土梁混凝土损伤厚度、构件刚度、构件开裂荷载、极限承载等力学性能;对比分析了不同加速腐蚀条件下混凝土梁抗弯性能的退化规律,得到了混凝土强度、构件频率以及抗弯强度与混凝土梁损伤程度之间的定量关系。研究结果表明:人工降雨与干湿交替两种方法对混凝土梁抗弯性能的影响基本相似,较浸泡方法变化得到的混凝土梁抗弯性能的退化性能更为显著。     

酸雨环境下混凝土结构性能研究综述

近年来,随着全球人口剧增、城市化进程以及现代工业化进程的加快,两大主要化石燃料能源——煤和石油的消耗量日益增加,同时煤和石油在燃烧过程中产生大量硫和氮的氧化物等,这些氧化物排放到大气中将生成二次污染物硫酸和硝酸,生成的二次污染物和硝酸再遇雨、雪、雾等而形成酸雨。我国是世界上第三大酸雨区,酸雨对水生生态系统、陆生生态系统、人体健康、建筑物等均有很大的危害,给世界各国造成了巨大的经济损失,成为全球性的重大环境问题。混凝土结构因具有取材方便、可模性好、价格低廉、抗压强度高及耐火性好等优点被广泛应用,已成为我国最主要的结构形式之一。但由于混凝土材料中存在大量碱性化合物,可与酸雨发生中性化反应,导致其表面硬化水泥溶解,材料表面变质,进而引起其物理力学性能的劣化。同时,钢筋表面钝化膜由于混凝土碱性下降而发生锈蚀,锈蚀物的产生使混凝土构件膨胀,并产生裂缝,最终使混凝土结构失效。酸雨对混凝土结构耐久性的劣化影响已引起众多学者的关注。目前,国内外学者对酸雨侵蚀混凝土的研究主要集中于:(1)酸雨对水泥混凝土的腐蚀机理及劣化规律的研究;(2)酸雨侵蚀介质、pH值以及矿物掺合料的种类等对混凝土材料及构件侵蚀性能的影响;(3)不同酸雨侵蚀加速试验方法的研究,但此方面研究仍较少,尤其是结构户外暴露试验研究;(4)酸雨侵蚀混凝土结构的静态、动态力学性能的研究,这一方面的研究亦相对较少,目前国内外仍缺乏系统的研究报道。因此,为了明确酸雨对混凝土结构的侵蚀行为,本文对近30年国内外有关酸雨对混凝土耐久性影响的研究报道进行了评述,重点讨论了酸雨对混凝土结构静态及动态力学性能的影响。首先详述了酸雨对混凝土材料的腐蚀机理和劣化过程,其次总结了酸雨加速腐蚀试验方法以及酸雨对混凝土结构力学性能影响的相关研究;最后讨论了当前有关酸雨侵蚀混凝土研究的一些重要问题,并对今后需进一步研究的问题提出了建议。     

水闸结构耐久性影响因素及其控制措施

在影响水闸耐久性的各种原因中,混凝土结构的耐久性对水闸结构具有深远影响,本文从多年的实际工作经验出发,对水闸结构耐久性以及破坏机理进行了阐述,并对如何提高水闸结构耐久性的一些控制措施进行了简单介绍。     

基于交流阻抗(EIS)的钢筋混凝土恒电流加速腐蚀规律

针对钢筋混凝土传统恒电流加速腐蚀试验偏离自然腐蚀的问题,采用PS-3002D-a恒电流仪对盐渍土环境下钢筋混凝土进行恒电流加速试验,电流密度分别为182、364、546μA/cm2,并周期性地采用电化学试验、超声波试验、裂缝观测试验对钢筋混凝土中的裂缝扩展进行规律性研究,与自然状态下钢筋混凝土损伤规律进行对比,并通过建立腐蚀评价模型、相对动弹性模量评价模型对钢筋混凝土室内恒电流加速腐蚀寿命进行预测,通过X射线对钢筋腐蚀后的元素进行分析.研究结果表明:盐渍土环境下恒电流加速与自然环境下钢筋腐蚀规律相似,可以较好地模拟自然环境下钢筋腐蚀效果;钢筋混凝土室内364μA/cm2恒电流加速腐蚀试验效率最高,室内在182μA/cm2恒电流加速腐蚀条件下,钢筋混凝土结构寿命最长;盐渍土环境下以182、364、546μA/cm2恒电流加速腐蚀钢筋混凝土试验寿命分别为700、340、190 h.     

基于相似性的海洋潮汐区环境混凝土抗氯盐侵蚀性能研究进展

随着我国"海洋强国"战略的实施,海洋工程结构基础设施建设规模空前,滨海环境下混凝土材料耐久性问题也逐渐引起人们的重视.氯离子侵蚀是导致海洋环境下钢筋混凝土结构耐久性能劣化的主要因素,因此,针对滨海环境下钢筋混凝土中氯离子侵蚀规律的试验研究引起了广泛关注.实海暴露试验存在受区域影响较大、推广性差、试验周期长和影响因素复杂等缺点,不能为寿命预测模型建立提供充足的数据基础,而室内模拟加速试验可有效弥补实海暴露试验的不足.以实海暴露试验为依据,通过研究二者之间的相似性,构建实际海洋工程结构的寿命预测模型,进而将室内模拟试验结果应用到现场实际情况中,可准确地实现海洋环境下基础设施建筑结构服役寿命的预测.目前,学者们已对海洋潮汐区环境混凝土抗氯盐侵蚀性能的实海暴露试验与室内模拟加速试验开展了大量的研究,并取得了丰富的成果.一方面,建立了相应的相似性模型,进而从理论方面分析实海暴露环境和人工模拟环境下混凝土中氯离子的侵蚀规律,为寿命预测模型的建立奠定理论基础;另一方面,试验设备得到不断的研发升级,为获取更加准确可靠的试验数据提供了一定技术支持.针对海洋潮汐区环境条件,对流区深度、表面氯离子浓度、扩散系数和氯离子浓度峰值等参数是建立寿命预测模型的关键要素,本文主要考虑这几方面的影响,分析总结了实海暴露环境下氯离子侵蚀规律,从实海暴露试验与室内模拟试验的角度出发,总结了海洋潮汐区环境混凝土抗氯盐侵蚀性能的研究进展,基于相似性理论分析探讨了氯盐侵蚀规律的相似性,并进行了讨论和展望.     

影响水泥混凝土强度因素的探讨

我们通常用强度来评定和控制混凝土的质量以及评价各种因素影响程度的指标。本文从水灰比、水泥、集料、集灰比、养护等几个方面简要阐述影响水泥混凝土强度的几个主要因素,为水泥混凝土结构的设计、施工及试验分析提供一些思路。     

混凝土结构中钢筋的腐蚀与防护

混凝土结构中钢筋的腐蚀行为对结构的耐久性具有很大的影响.分析了钢筋腐蚀的原因和合理选择腐蚀防护措施的重要性以及混凝土结构中钢筋腐蚀的机理、腐蚀过程及其影响因素.提出了混凝土结构中钢筋的腐蚀防护措施.     

Deterioration of fracture toughness of concrete under acid rain environment

Deterioration of fracture toughness of concrete caused by acid rain attack was investigated through laboratory-accelerated corrosion tests. Fracture toughness of the corroded concrete with different corrosion period was obtained by three point bending tests, and meanwhile the P-COMD curves and elastic modulus E of the corroded specimens with different corrosion degrees were also obtained. The experimental results showed that the deterioration of concrete surface is large and the corrosion depth increases with corrosion duration. The observation by scanning electron microscopy showed that the microstructures of crack tip are porous and loose due to acid corrosion, and many crisscross cracks appear at corrosion layer. Based on the experimental results, equivalent crack length in the fracture process zone and the effective fracture toughness K_IC were also obtained by theoretical analysis. Under the impact of acid corrosion, the concrete material physical and chemical properties changed significantly, which made the corresponding resistance stresses to crack propagation decrease. The curves of fracture toughness versus corrosion depth were obtained in this study.     

Lattice modelling of corrosion induced cracking and bond in reinforced concrete

A lattice approach is used to describe the mechanical interaction of a corroding reinforcement bar, the surrounding concrete and the interface between steel reinforcement and concrete. The cross-section of the ribbed reinforcement bar is taken to be circular, assuming that the interaction of the ribs and the surrounding concrete can be captured by a cap-plasticity interface model. The expansive corrosion process is represented by an Eigenstrain in the lattice elements forming the interface between concrete and reinforcement. Several pull-out tests with varying degree of corrosion are analysed. The numerical results are compared with experiments reported in the literature. The influence of the properties of concrete are studied. The proposed lattice approach offers insight into corrosion induced cracking and its influence on bond strength.     

混凝土设计参数对氯盐环境下钢筋锈蚀的影响研究

研究了混凝土设计参数包括水胶比、胶凝材料组成、保护层厚度和混凝土氯离子含量等对氯盐环境下混凝土中钢筋锈蚀的影响。通过模拟氯盐环境下混凝土中钢筋所处的锈蚀环境,并以一定的方法加速混凝土中钢筋的锈蚀,采用电化学测试手段(钢筋腐蚀电位和钢筋腐蚀电流密度)来评价各设计参数对钢筋锈蚀的影响。结果表明,水胶比越小、保护层厚度越大、混凝土氯离子含量越小、使用矿物掺合料能有效延缓钢筋开始锈蚀时间,并在不同程度上减小钢筋的锈蚀速率。试件在试验一段时间后被破损,将钢筋周围砂浆制样并进行SEM扫描电镜元素分析试验,进一步验证电化学测试方法的准确性及钢筋的锈蚀程度。     

Kinetics of Mild Steel Corrosion in Aqueous Acetic Acid Solutions

The kinetics of mild steel corrosion in aqueous acetic acid solution has been investigated by weight loss and polarization techniques at 25,35 and 45℃.The weight loss of mild steel at room temperature (25℃) has been found to be quite significant,indicating poor corrosion resistance in acetic acid.The maximum corrosion rate has been observed in 25% acetic acid solution at all three experimental temperatures.The decrease in corrosion rate after attaining a maximum value has been attributed to the deposition of corrosion product on the surface.Anodic polarization curves exhibit active behaviour at each concentration and temperature with a shift towards higher current density region and increased corrosion rates at higher temperatures.The cathodic polarization curves are almost identical irrespective either of the concentration of acetic acid or temperature.The results obtained by both the techniques are in good agreement,while the surface studies support the conclusions drawn from the weight loss method.     

侵蚀剂对研究CrMo钢组织的影响

针对CrMo钢的脆化问题,选择了一种新的侵蚀剂对其进行晶界腐蚀实验研究,并对影响侵蚀实验的主要因素(苦味酸浓度、硝酸浓度和时间)做了分析,通过平行实验和正交实验得出各因素的影响规律,找到了最佳实验条件.对不同材料的侵蚀研究具有一定的意义.     

Impact of corrosion on mechanical properties of steel embedded in 27-year-old corroded reinforced concrete beams

This paper deals with the impact of corrosion on the mechanical properties of steel in reinforced concrete. Steel bars were extracted from a 27-year-old corroded reinforced concrete beam that had been exposed to a chloride environment. Bars with different degrees of corrosion and with different corrosion pit depths were tested in tension. A comparison was made between nominal and true stress for corroded and control steel specimens. It was noted that the degree of corrosion strongly affected the mechanical properties of the steel, particularly the ultimate stress and strain. Interestingly, the true yield strength of all the corroded steel bars remained almost constant while their true ultimate strength was considerably increased. A reduction of the ultimate elongation appeared to be the major effect of corrosion and affected the compliance with standards.     

Ni-P低磷镀层制备及其耐磨性研究

经过大量的单因素实验,如分别以络合剂柠檬酸、温度、pH值和还原剂次亚磷酸钠为因素通过正交实验方法制备不同类型的Ni-P镀层,研究四种因素对镀速、孔隙率、磷含量和自腐蚀电位的影响,得到四个不同的Ni-P镀层配方。采用极差分析法分析并确定各因素对镀层影响的主次顺序。通过XRD、SEM分析Ni-P低磷镀层的晶体结构和表面形貌,研究低磷镀层的显微硬度和耐磨性,结果表明镀层的磨损量和镀层显微硬度的变化规律呈线性关系。     

Influence of corrosion inhibitors on concrete transport properties

The effect on transport properties of admixing corrosion inhibitor in Portland cement based concrete is studied experimentally in this paper. Two commonly available types of corrosion inhibitor have been evaluated: an organic corrosion inhibitor and a nitrite based inhibitor. The gas permeability, water permeability and chloride migration of the resulting concrete were evaluated by means of standard test methods. In some cases, 1% sodium chloride was added to the concrete. It is found that both types of corrosion inhibitor lead to higher transport coefficients. The increment caused by the nitrite based inhibitor is higher than for the amine-ester based inhibitor. The influence of sodium chloride addition during mixing is not prominent. The obtained transport properties are analysed and discussed by means of BSE experiments and image analysis.     

微波辅助法制备镁合金的植酸镁/羟基磷灰石复合涂层及其耐蚀性能

采用微波辅助法在AZ31镁合金表面制备了植酸镁/羟基磷灰石(PA/HA)复合涂层。利用FESEM、EDS、XRD和电化学性能测试等方法表征涂层的表面形貌、物相组成以及耐蚀性能,探究了植酸溶液的pH值对PA/HA复合涂层形貌及耐蚀性能的影响,并通过浸泡实验研究了镁合金及PA/HA复合涂层在模拟体液(SBF)中的降解矿化行为。结果表明:在植酸预处理中,植酸溶液的pH=5.0时制备得到的PA/HA复合涂层表面均匀、无裂纹,与镁合金基底的界面结合良好;并且在此pH值下PA/HA复合涂层包覆镁合金样品的交流阻抗最大,自腐蚀电流密度最小,说明其耐蚀性最好。在SBF中,PA/HA复合涂层能够快速诱导磷灰石的生成,并显著提高镁合金基底的耐蚀性能。