基于扩孔理论的混凝土钢筋锈胀开裂分析

采用圆孔扩张理论对钢筋混凝土保护层锈胀开裂过程进行分析,推导不同锈蚀率下的混凝土塑性区边界应力及塑性区半径计算公式,建立保护层锈胀开裂扩孔模型。依据扩孔模型导出与保护层开裂时刻对应的临界钢筋锈蚀率表达式ρ(t),并对临界钢筋锈蚀率模型影响因素进行分析。研究结果表明:临界钢筋锈蚀率ρ(t)与混凝土强度等级、相对保护层厚度、钢筋锈蚀速率和铁锈膨胀率相关;随着混凝土相对保护层厚度增大,锈胀开裂临界锈蚀率ρ(t)快速增大;随着铁锈膨胀率增大,临界锈蚀率ρ(t)快速下降;随着混凝土强度等级增大,临界锈蚀率ρ(t)增加不明显。该模型为进一步研究碳化或者氯离子侵蚀的钢筋锈胀开裂寿命预测提供了理论基础。     

再生混凝土氯离子渗透性能测试与分析

氯离子渗透是造成混凝土结构钢筋锈蚀的主要因素.文章利用RCM法,对再生混凝土的抗氯离子渗透性进行了研究,分析了再生骨料、砂率以及水灰比对再生混凝土氯离子渗透性的影响,发现再生混凝土的抗氯离子渗透能力比普通混凝土要差,并且随着水灰比的减小而增强.     

角区钢筋非均匀锈蚀引发混凝土保护层开裂全过程研究

综合考虑氯离子的扩散过程、钢筋锈蚀的质量守恒以及钢筋锈蚀引起的混凝土保护层开裂力学过程,以角区钢筋为研究对象,在钢筋周围施加随时间变化的非均匀径向位移,对氯离子侵蚀引起的混凝土保护层开裂全过程进行数值分析,得出了裂缝发展的分布规律、裂缝出现以及裂缝贯穿保护层所需的时间。并与实验结果进行对比,验证了模型的准确性。探讨了钢筋直径、混凝土保护层厚度以及混凝土强度的变化对混凝土保护层开裂行为及开裂时间的影响。结果表明,混凝土保护层厚度对开裂全过程影响最大,其次是钢筋直径,混凝土强度对其影响较小。     

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.     

疲劳荷载下钢筋锈蚀混凝土构件粘结性能试验研究

为探索钢筋锈蚀混凝土构件的疲劳性能,对疲劳荷载作用下钢筋锈蚀混凝土构件的粘结滑移性能进行了试验研究,依据实验结果分析了钢筋锈蚀率对构件的粘结性能退化的影响规律.研究表明:疲劳荷载强度相同,极限粘结强度和滑移差值随着钢筋锈蚀率的增加,呈现出先升后降的趋势,即当钢筋锈蚀率小于2%时,其疲劳极限粘结强度上升;而当钢筋锈蚀率大于4%时,其疲劳极限粘结强度下降.根据试验结果拟合极限粘结强度的计算公式,计算结果与试验结果吻合得较好.     

计及地方气候的混凝土结构钢筋锈蚀寿命研究

通过拟Monte-Carlo抽样法,计及地方温度和相对湿度影响,研究混凝土结构钢筋锈蚀寿命,并以上海、广州、莆田等沿海城市的混凝土结构为例,分析钢筋锈蚀寿命的概率分布、概率密度,以及混凝土结构保护层厚度C_(cov)、表面氯离子浓度C_s、氯离子扩散系数D_(ref)和钢筋锈蚀时氯离子临界浓度C_(th)等对钢筋锈蚀寿命的影响。研究结果显示:地方气候温度、相对湿度对钢筋锈蚀寿命有一定影响;增加C_(cov)和C_(th),可以提高混凝土结构抗氯离子腐蚀、延长其使用寿命;C_s和D_(ref)的增大会降低钢筋锈蚀寿命。建议在混凝土结构及耐久性设计时,考虑地方气候环境的影响,并采取适当增大混凝土保护层厚度等措施,以提高钢筋锈蚀寿命。     

纳米高岭土改性混凝土与钢筋的黏结性能

为考察纳米高岭土对混凝土与钢筋间黏结性能的影响,利用电流加速腐蚀试验方法,研究了不同腐蚀时间下钢筋锈蚀率与纳米高岭土掺量的关系,分析了纳米高岭土改性混凝土与钢筋之间的黏结滑移关系及黏结强度的变化情况.研究结果表明:纳米高岭土改善了钢筋与混凝土间的黏结性能,降低了混凝土试件的刚度,纳米高岭土掺量为3%的混凝土试件与钢筋间的黏结强度较普通混凝土试件提高约56.55%;混凝土中内掺纳米高岭土能够延缓钢筋锈蚀,纳米高岭土掺量为5%的混凝土试件在腐蚀36 h后,钢筋锈蚀率较普通混凝土试件降低约52%;腐蚀48 h后,纳米高岭土掺量为3%的混凝土试件与钢筋间的黏结强度约为普通混凝土试件的2.16倍.     

近海大气环境下RC结构钢筋锈蚀程度预测

钢筋锈蚀是影响近海大气环境下RC结构使用寿命的重要因素之一。为研究近海大气环境下混凝土碳化与氯离子侵蚀双重作用对钢筋锈蚀的影响,对沿海地区不同龄期钢筋混凝土结构进行了工程实测,包括混凝土抗压强度、碳化深度、钢筋表面氯离子浓度及锈蚀深度。基于实测结果,拟合得到了混凝土碳化深度与抗压强度间的关系模型,建立了同时考虑混凝土碳化深度与钢筋表面氯离子浓度的钢筋锈蚀深度预测模型。在此基础上,利用Abaqus分析软件对不同龄期、轴压比的RC框架柱进行了损伤塑性分析,得到了锈蚀RC框架柱抗震性能随服役龄期与轴压比的变化规律。     

氯离子电迁移下饱和Ca(OH)2中钢筋的锈蚀行为

利用电迁移加速氯离子在混凝土圆盘试件中传输的方法研究了模拟混凝土孔溶液(饱和Ca(OH)2)中钢筋的锈蚀行为,比较了粉煤灰(FA)、磨细矿渣(GGBS)与硅灰(SF)等矿物掺合料抑制氯离子电迁移及钢筋锈蚀的能力.采用腐蚀电位法、线性极化法和电化学阻抗谱法测试了钢筋的锈蚀程度,并采用压汞法(MIP)与扫描电子显微镜(SEM)分析了电迁移前后混凝土试件的微结构演变规律.结果表明,矿物掺合料能有效改善混凝土孔结构,明显降低氯离子电迁移速率与钢筋的腐蚀速率,但不同掺合料抑制钢筋锈蚀的能力有明显差异,由强到弱的规律为:SF>GGBS>FA.氯离子电迁移作用下饱和Ca(OH)2溶液中钢筋的锈蚀过程可分为3个阶段:钝化阶段、破钝初锈阶段与锈蚀扩展阶段.     

复杂环境下钢筋锈蚀特征对混凝土强度影响

采用外加直流电场和内掺氯化钠的方法模拟杂散电流和氯离子共存的腐蚀环境,研究了杂散电流与氯离子共存环境下钢筋锈蚀特征及其对混凝土强度的影响.结果表明:二者共存时对混凝土耐久性的危害远大于杂散电流单独作用;当二者共存时,钢筋锈蚀程度明显增加,钢筋由钝化状态到严重腐蚀状态时间大幅度缩短,且受腐蚀钢筋的电化学当量和腐蚀电流密度随着电流强度增大、氯离子浓度升高以及腐蚀时间延长而增大;同时,该条件下混凝土力学性能受损较为严重,其下降程度与钢筋锈蚀程度有关.     

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.     

碳纤维包裹条件下的钢筋锈蚀与混凝土保护层开裂

裂缝对钢筋混凝土构件在氯离子侵蚀条件下的耐久性影响较大,积极有效的控制构件裂缝可以提高构件的耐久性.通过理论分析探讨碳纤维约束条件下混凝土构件保护层纵向开裂时钢筋的锈蚀量、锈蚀率等之间的关系;讨论碳纤维约束下混凝土构件裂缝开展的形态.对混凝土保护层锈蚀胀裂破坏的弹性力学模型进行修正,建立碳纤维约束条件下混凝土保护层锈蚀胀裂时钢筋锈蚀量的计算模型,结果证明合理的碳纤维加固方式可以有效约束混凝土构件纵向裂缝的开展.     

锈蚀钢筋混凝土框架节点力学性能退化研究

目的找出不同钢筋锈蚀率对钢筋混凝土框架节点承载力的退化规律,进而为老旧框架节点的修复与加固提供依据.方法考虑柱端轴压比、约束条件等实际情况,且考虑钢筋强度折减以及钢筋与混凝土之间的摩擦作用,采用位移法对钢筋混凝土框架节点核心区没有配置箍筋的15个模型进行非线性数值分析.结果相同轴压比下,随着钢筋锈蚀率的增大,承载力降低,退化幅度逐渐增大,当锈蚀率达到10%,承载力基本不变,但构件已由延性破坏变为脆性破坏;相同锈蚀率下,增大轴压比,构件的承载力、极限位移呈现出先增大后减小的趋势,轴压比取0.4时,节点表现出较好的力学性能.结论钢筋锈蚀率与轴压比是影响节点力学性能的重要因素.过大钢筋锈蚀率和过大轴压比导致框架节点受单调荷载作用时的极限承载力与极限位移损失严重,节点的强度在锈蚀初期便表现出明显的退化趋势.     

杂散电流与氯离子耦合作用下钢筋锈蚀

目的研究钢筋混凝土结构在杂散电流和氯离子耦合作用下钢筋锈蚀的演变规律,从而揭示钢筋的损伤机理,为此类结构的耐久性设计提供理论依据.方法试验共设计20组砂浆试件,采用电化学测试技术对杂散电流以及其与氯离子耦合作用下钢筋的锈蚀变化规律进行分析研究,试验采用直流电模拟杂散电流.结果两种腐蚀环境下钢筋的自腐蚀电位随着侵蚀时间、杂散电流强度以及氯离子质量浓度的增大而减小;杂散电流单独作用对钢筋锈蚀影响相对较轻,而在二者耦合作用下钢筋的锈蚀速率明显增大;另外,在耦合腐蚀环境下杂散电流强度对钢筋锈蚀速率的影响程度比氯离子含量影响要大.结论根据试验的测试结果,杂散电流与氯离子的耦合作用会加速钢筋的锈蚀,降低结构的服役寿命.     

海洋环境下钢筋混凝土结构锈裂损伤模型

分析了海洋环境下钢筋混凝土结构的破坏形态,其主要原因是受到了氯离子的侵蚀。在氯离子的作用下,钢筋发生严重锈蚀,最后导致开裂,文中对这一过程进行了详细的阐述,并且对锈蚀量进行了评估。在此理论基础上,建立钢筋锈蚀的截面积模型,基于Fick 定律对氯离子的渗透、临界浓度、扩散系数等进行了量化处理,建立钢筋的劣化跟抗力劣化的模型,从而对混凝土钢筋结构的可靠度进行分析。     

钢筋锈胀时混凝土保护层损伤模型

假定钢筋产生均匀锈蚀时锈蚀层膨胀效应与"温度"膨胀具有相似性,采用锈蚀"温度环"模拟锈蚀层膨胀效应.假定钢筋锈蚀所产生的膨胀应力导致了混凝土中粗骨料与砂浆的界面应力,采用能量释放率描述界面裂纹开展的阻力梯度,从而基于粗骨料与砂浆界面效应的细观断裂性能建立了混凝土保护层的损伤模型,与氯离子侵蚀条件下的钢筋锈蚀预测模型相结合,实现了钢筋保护层损伤的时间序列分析方法.通过算例计算分析,实现了钢筋保护层混凝土初始损伤、损伤发展的影响因素、不同氯离子浓度水平时的保护层混凝土损伤时间过程的描述.     

锈蚀植筋下新老混凝土黏结面压剪试验研究

为研究锈蚀植筋下新老混凝土的黏结性能,采用某工程锈蚀钢筋作为植筋,制备了不同植筋率(0、0.223％、0.446％、0.502％、0.893％、1.004％、1.396％、1.786％和2.792％)的新老混凝土试件.在RYL-600微机控制岩石伺服剪切流变仪上进行了不同初始静压力(0、1、2、3和4 MPa)下混凝土试件的剪切试验.对试件的剪应力-位移曲线进行了归纳总结,得到了锈蚀植筋下新老混凝土试件在外力作用下产生变形乃至破坏的演化规律;分析了锈蚀植筋下新老混凝土黏结面的抗剪强度,得到了抗剪强度随植筋率及初始静压力变化的规律.同时根据试件试验破坏结果,着重分析了不同植筋率和不同初始静压力对其破坏模式的影响.试验结论为新老混凝土力学性能的研究提供了理论依据.     

钢筋锈蚀与混凝土耐久性研究

0前言钢筋锈蚀是一个比较普遍、并且严重威胁结构安全的耐久性问题。钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土耐久性损伤的最主要和最直接因素,也是混凝土耐久性破坏的主要形式之一。钢筋锈蚀对混凝土结构的破坏分为三个时期:前期是钢筋表面局部锈蚀出现锈斑、锈片等;中期是钢筋整个表面锈蚀,并产生膨胀,与保护层脱离,发生层裂;后期表现为钢筋铁锈进一步膨胀,混凝土本身发生破坏,出现顺筋胀裂,混凝土     

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.     

电迁移加速氯盐传输作用下混凝土中钢筋锈蚀

采用电迁移氯离子法加速了混凝土中钢筋的锈蚀过程.应用腐蚀电位、线性极化法、电化学阻抗谱法和循环极化法对比了C50与C80混凝土试件中钢筋的锈蚀行为.比较了混凝土保护层的开裂情况和钢筋的腐蚀形貌.分析结果表明:掺硅灰的C80试件具有优化的孔结构和较大的电阻率,显著延缓了氯离子到达钢筋表面的时间,因而表现出较好的耐蚀性;而...