混凝土结构中钢筋锈蚀的影响因素和检测评判方法的探讨

工程实践证明,在钢筋混凝土结构中,钢筋的锈蚀是影响结构耐久性的主要因素。文章根据混凝土中钢筋锈蚀机理,分析钢筋锈蚀主要影响因素,如钢筋锈蚀电位、氯离子含量、混凝土碳化深度、混凝土保护层厚度、混凝土电阻率、混凝土的密实性、氧的影响机理,并对各影响因素的检测方法和推荐评判标准进行了探讨。     

钢筋混凝土中钢筋锈蚀综述

钢筋混凝土被广泛的应用于工程的各个领域,但混凝土结构中的钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性的重要因素之一,因此钢筋锈蚀问题在工程界引起了高度重视。论述从钢筋锈蚀的机理、钢筋锈蚀的影响因素、钢筋锈蚀后对混凝土与钢筋粘结力和对混凝土构件受力性能的影响及预防钢筋锈蚀的措施等方面进行了综述。     

混凝土内钢筋锈蚀速率时变的全过程模式

讨论恒定气候环境下,混凝土内钢筋锈蚀速率的变化。在恒定气候环境和氯盐侵蚀条件下,对混凝土中钢筋的锈蚀电流密度进行测量。测量结果表明,在钢筋锈蚀过程中,锈蚀速率(锈蚀电流密度）具有时变特性,并且其时变过程可以划分为6个阶段。试验结果也显示了混凝土强度及混凝土电阻率对钢筋锈蚀速率变化的影响。基于不同锈蚀水平下钢筋与混凝土交界面过渡区(ITZ）的细观结构,开展了试验结果的机理分析,发现锈蚀层的发展和锈胀开裂是影响锈蚀过程的主要因素。最后,建立了钢筋锈蚀速率时变的全过程模式。     

混凝土桥梁抗弯承载能力的退化分析

目的研究钢筋锈蚀对混凝土桥梁抗弯承载能力的影响,实现混凝土桥梁抗弯承载能力的时变分析,为混凝土桥梁的全寿命分析与设计奠定基础.方法在实桥设计分析中,将锈蚀率作为基本变量进行混凝土桥梁的抗弯承载能力的时变退化分析,分析过程考虑了普钢钢筋强度、预应力钢筋强度、钢筋与混凝土之间的粘结强度等随锈蚀率的特性变化,从而进一步分析不同锈蚀率、不同位置钢筋锈蚀工况下混凝土桥梁的时变抗弯承载能力.结果分析结果表明,对于预应力混凝土桥梁,预应力钢筋的锈蚀会引起桥梁承载能力的大幅下降,当预应力钢筋锈蚀率为4.2%时,算例T梁桥的抗弯承载能力下降高达16%.结论预应力混凝土桥梁中预应力钢筋的耐久性尤为重要,尤其是最外层预应力钢筋,必须采取措施避免预应力钢筋出现锈蚀情况,确保桥梁结构的安全性能.     

混凝土中钢筋锈蚀速率的时变模型

为确定混凝土中钢筋锈蚀速率随时间的变化规律,根据法拉第定律建立了钢筋锈蚀产物随时间的变化关系,在此基础上分析了钢筋锈蚀产物对混凝土孔隙率及混凝土氧气扩散性能的影响关系;建立了混凝土中钢筋锈蚀速率的时变模型.在恒温恒湿条件下,对钢筋锈蚀速率随时间的变化关系进行试验研究.试验结果表明:在其他因素不变的情况下,混凝土中钢筋锈蚀速率随时间的增长而逐渐降低,直至混凝土保护层开裂;时变模型所计算的钢筋锈蚀速率随时间的总体变化规律和试验结果所测试的总体规律基本一致,模型可以用来预测钢筋锈蚀速率随时间的变化规律.     

基于半椭圆锈蚀模型的混凝土保护层锈胀开裂分析

钢筋锈蚀时锈蚀层的分布规律会因钢筋所处的位置不同具有差异性,为了分析非均匀锈蚀层分布的差异对混凝土保护层开裂的影响,基于钢筋锈蚀层半椭圆分布模型,对钢筋非均匀锈蚀情况下的混凝土保护层开裂过程进行了有限元分析,并与均匀锈蚀假定下的保护层开裂理论进行了对比.研究显示按照均匀锈蚀假定的计算结果与非均匀锈蚀假定具有较大误差,尤其是在边角区误差更为明显,考虑钢筋锈蚀的非均匀性更加符合实际.对影响保护层锈胀开裂的因素进行分析后发现,钢筋直径和保护层厚度对保护层锈胀开裂的影响较大,混凝土抗拉强度对保护层锈胀开裂的影响较小.     

钢筋非均匀锈蚀试验研究

设计了一种新的钢筋快速锈蚀试验方案,研究了钢筋非均匀锈蚀引起的混凝土保护层胀裂问题.试验现象表明,锈后试件的钢筋表面呈现明显坑蚀特点,且近保护层一侧的钢筋锈蚀更为严重;根据试验数据,利用统计回归分析的方法,给出了混凝土保护层出现可见裂缝时的钢筋锈蚀率与混凝土强度、钢筋直径及保护层厚度间的经验公式;数据分析表明,相对保护层厚度是决定混凝土开裂时钢筋锈蚀率的主要因素,而混凝土等级和钢筋直径对它的影响较小.     

腐蚀环境下钢筋混凝土的轴向受压承载力研究

通过预测混凝土碳化深度,钢筋的氯离子侵蚀速率及钢筋起始锈蚀时间,建立了腐蚀环境下钢筋混凝土承载力与时间之间的关系.通过算例分析混凝土保护层对钢筋混凝土承载力的影响,得到保护层厚度对钢筋混凝土承载力的影响规律,即钢筋混凝土保护层厚度的增加可以提高腐蚀后钢筋混凝土的承载力,主要原因为保护层厚度的增加推迟了钢筋起始锈蚀时间.并分析了钢筋质量损失率与时间的关系以及钢筋直径对钢筋锈蚀率的影响,得到了钢筋直径对钢筋锈蚀率的影响规律,即直径大的钢筋对锈蚀的抵抗能力更强,钢筋直径越大锈蚀率越低.     

混凝土中钢筋锈蚀及其可靠性分析

本文介绍了混凝土中钢筋锈蚀的机理，分析了钢筋锈蚀的主要影响因素，对钢筋锈蚀造成的截面损失破坏的可靠性进行了分析，并推导出了钢筋锈蚀可靠性分析的相应计算公式。     

混凝土中钢筋锈胀过程的计算机仿真分析

基于混凝土中的钢筋锈胀损伤机理,提出一种采用温度膨胀环代替锈蚀产物的模拟方法,通过温度膨胀模拟锈蚀产物的体积膨胀作用,通过膨胀环厚度的增大模拟钢筋锈蚀的发展过程,通过变化温度膨胀环的温度膨胀系数,可以考虑不同锈蚀产物的影响,通过变化膨胀环的形状可以模拟混凝土中钢筋不均匀锈蚀,为混凝土中钢筋锈胀损伤机理的研究提供了一种有效方法,对保护层厚度、钢筋半径、钢筋位置、不同间距相邻钢筋对钢筋锈胀力的影响规律进行了计算分析,计算表明,保护层厚度和钢筋半径之比上影响混凝土中钢筋锈胀力的重要因素,且相邻钢筋锈蚀的附加影响不容忽视。     

钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式影响的试验研究

研究钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式的影响.对4组共21根不同剪跨比、不同锈蚀程度的混凝土梁进行了试验，研究发现，纵向配筋率及剪跨比相同的情况下，随着纵筋、箍筋锈蚀程度的变化，梁会产生弯曲、剪压、剪切-粘结3种不同形态的破坏.针对此现象，基于试验研究结果并结合相关文献的试验结果，根据现行规范中的分析理念建立了考虑剪跨比、箍筋锈蚀率、纵筋锈蚀率及粘结退化等因素影响的锈蚀混凝土梁受剪承载力计算公式.据此再考虑弯剪区的平衡条件，分析讨论得出了试验梁产生破坏形态转变的临界条件和锈蚀混凝土梁构件的综合承载能力的变化规律，从而建立了锈蚀混凝土梁破坏模式转变的分析模型.据此模型分别以纵筋锈蚀率和箍筋锈蚀率为横、纵轴，考虑剪跨比等因素得出临界曲线划分的破坏形态区域与试验结果吻合较好.     

新型钢筋阻锈剂的作用机理

针对添加阻锈剂后钝化的试件,通过对其钢筋表面、与钢筋距离较近的混凝土薄层和与钢筋距离较远的混凝土薄层的铵含量进行测试,进一步分析了阻绣剂的阻锈作用机理。结果发现,钢筋表面薄层内含有一定量的铵根;距钢筋较近的混凝土薄层含N量比距钢筋较远的混凝土薄层含N量高。由此可以推测阻锈剂含N的极性基团可以吸附在钢筋表面,阻止氯离子等有害离子的侵入,从而阻止和延缓钢筋锈蚀的发生。最主要的原因之一是N的电负性比Cl的大,而N的原子半径比Cl的还要小,在与Cl竞争吸附的过程中,N更容易吸附到钢筋表面,从而阻止氯离子等有害离子的侵入,保护钢筋不被锈蚀。     

一种混凝土结构钢筋腐蚀的光纤传感监测装置

钢筋的腐蚀逐渐成为影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素.腐蚀后的钢筋体积膨胀,保护层逐渐开裂,进而降低结构的使用性能、影响结构的耐久性.基于钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀膨胀原理与光纤光栅应变传感技术原理,提出一种新型钢筋腐蚀监测装置.根据推导出的FBG波长与钢筋锈蚀率的关系,制作钢筋混凝土试件并进行加速试验.最后利用ABAQUS有限元软件结合试验结果进行数值模拟,模拟结果与试验结果相吻合.试验结果表明,设计出的新型钢筋腐蚀传感装置能有效的监测钢筋的腐蚀程度,可实现混凝土保护层开裂过程的全程监测.     

钢筋锈蚀后砼耐久性的模糊可靠度分析

基于钢筋锈蚀引起砼开裂机理,考虑钢筋锈胀引起砼结构失效具有明显的模糊性,将模糊概率的数学模型引入锈蚀砼结构的可靠度分析中.对砼因钢筋锈胀开裂引起的耐久性失效进行模糊可靠度分析,建立钢筋锈蚀后耐久性模糊可靠度分析模型.通过算例证明,该方法符合实际情况,可用于工程实践.     

新型中和缓蚀剂对常减压塔顶H2S-HCl-H2O腐蚀作用的影响

研究了新型中和缓蚀剂SF-121B和BZH-1在常减压蒸馏塔顶H2S-HCl-H2O腐蚀系统中的缓蚀效果,结果表明随着H2S浓度增加,腐蚀速率增加;温度升高,溶液pH值下降,腐蚀增加.中和缓蚀剂SF-121B和BZH-1的缓蚀效果优于目前工业常用的7019.SF-121B与氨水复配在保持较好缓蚀效果的同时,可减少操作成本.     

钢筋非均匀锈蚀轮廓线理论解

基于金属腐蚀的电化学原理,结合钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的实际过程,从理论上推导了一般大气环境条件下钢筋的锈蚀速度以及不同服役时间,钢筋各部位的锈蚀深度及锈蚀后的体积变化规律,得到了钢筋非均匀锈蚀轮廓线的理论计算模型,并与相关文献模型及实测的数据进行对比分析,验证了其正确性。     

大牛地奥陶系马五段硫化氢腐蚀机理与影响因素

为了解决大牛地气田硫化氢腐蚀严重问题,分析了硫化氢腐蚀机理以及影响腐蚀程度的因素。结合大牛地奥陶系马家沟组马五段地质条件以及硫化氢赋存条件确定该区域硫化氢形成的机理,为硫酸盐热化学还原反应;且该区域存在的大量石膏层为含硫化氢气体提供了良好的圈闭条件。硫化氢腐蚀模拟试验模拟了马五段地层水环境对N80钢和P110钢的腐蚀程度,P110钢的腐蚀程度较N80钢轻微,两者均属于极严重腐蚀。结合腐蚀表面微观形貌观测与腐蚀产物能谱分析得出:大牛地奥陶系马家沟组马五段硫化氢腐蚀机理为高温高压下CO2/H2S电化学腐蚀为主;并伴随有高Cl-破坏腐蚀产物膜加速腐蚀。硫化氢腐蚀影响因素分析得出温度和CO2含量增加会加速硫化氢腐蚀。     

1-羟基丙叉-1, 1-二膦酸缓蚀、阻垢作用与机理研究

用旋转挂片失重法,腐蚀电化学测试和静态阻垢实验,研究了１－羟基丙叉－１,１－二膦酸（ＨＰＤＰ）对碳钢的缓蚀性能以及对碳酸钙的阻垢性能,并采用俄歇电子能谱（ＡＥＳ）,Ｘ－射线衍射方法,对ＨＰＤＰ在碳钢表面上形成保护膜的元素分布,结构和成膜机理以及对不同浓度ＨＰＤＰ水溶液中沉积的碳酸钙垢的晶体结构进行了探讨。证明ＨＰＤＰ是一种有开发和应用前途的兼具缓蚀阻垢性能的有效水质稳定剂。     

钢筋宏电池腐蚀锈坑尺寸的二维模型

钢筋混凝土耐久性研究中有关钢筋锈蚀量计算的现有模型或是针对钢筋横截面损失率(含锈蚀深度)或是只给出了阴阳极电流密度(腐蚀速度)的计算公式.这样的结果对常规静载作用下的钢筋混凝土构件是可信的,但当结构构件承受的是疲劳荷载时,这些结论公式是否仍然可用有待深入的研究.本文对混凝土中的钢筋经受宏电池(局部)锈蚀并因此产生局部锈坑的描述方法进行了研究,提出了钢筋宏电池腐蚀锈坑尺寸的二维模型.     

pH值对Q235钢在模拟酸性土壤中腐蚀行为的影响

通过腐蚀失重计算、扫描电镜、X射线衍射方法、极化曲线分析等手段,研究了pH值对Q235钢在模拟酸性土壤中腐蚀行为的影响.在模拟酸性土壤环境中,Q235钢的腐蚀速率随土壤pH值升高而降低,经360 h腐蚀后,在pH值为4.0、4.5和5.1的土壤中试样的腐蚀速率分别为0.68、0.48和0.42 mm·a-1.随土壤pH值升高,Q235钢锈层更为致密,其表面蚀坑由窄深型发展变为宽浅型发展.腐蚀产物均为SiO2、α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe2 O3及 Fe3 O4,随土壤 pH值升高,腐蚀产物中α-FeOOH/γ-FeOOH质量比升高.极化曲线分析表明,随土壤pH值升高,Q235钢腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度降低,试样腐蚀速率减小.