硫酸盐环境氯氧镁水泥混凝土中钢筋防护试验

针对西部盐湖地区普通硅酸盐钢筋混凝土抗盐卤侵蚀性能较差的问题,制备了具有较强抗盐卤侵蚀性能的氯氧镁水泥钢筋混凝土.采用电化学工作站测试方法,测试了在硫酸镁溶液浸泡环境下,不同涂层钢筋的周期极化曲线及电化学参数(自腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率),研究了较高氯离子含量的氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀性能及防护.研究结果表明:在氯氧镁水泥混凝土中裸露钢筋处于严重腐蚀状态,采用达克罗涂层、必耐斯涂层、锌美特涂层和美加力涂层保护的钢筋处于低腐蚀状态,有久美特涂层保护的钢筋未发现腐蚀;达克罗涂层、必耐斯涂层、锌美特涂层、久美特涂层和美加力涂层的腐蚀速率分别约为裸露钢筋腐蚀速率的1/36~1/19、1/20~1/13、1/31~1/16、1/91~1/50和1/22~1/16,表明涂层技术可以减缓氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀速率.     

荷载引起的横向裂缝区钢筋锈蚀速率

为探讨荷载引起的横向裂缝区钢筋锈蚀速率变化,采用配筋混凝土梁进行了受弯加载试验,分析了裂缝宽度和混凝土表面涂层对钢筋锈蚀速率的影响.研究结果表明:裂缝处钢筋的锈蚀特征为微电池腐蚀和宏电池腐蚀并存,横向裂缝宽度对裂缝处钢筋宏观腐蚀电流强度的大小和分布没有影响,但增大了裂缝处钢筋活化区的面积,从而使钢筋的腐蚀微电流强度增大;裂缝处钢筋腐蚀反应需要的氧和水直接从裂缝侵入,而不是通过未开裂处混凝土的保护层渗入,通过增加环氧涂层、提高保护层厚度和混凝土密实度等措施无法阻止裂缝处钢筋的锈蚀.      

混凝土中光圆与变形钢筋腐蚀对比分析

通过对实验室自制不同主筋种类和直径的钢筋混凝土梁进行快速电化学腐蚀试验,得到锈蚀率不同的钢筋样本96根(其中:HPB235光圆钢筋48根,HRB335变形钢筋48根),在进行酸洗和碱中和等除锈处理试验基础上,对其进行拉伸试验,得到各试件的屈服强度和极限强度.基于试验结果,给出了两种钢筋强度和质量锈蚀率之间的关系式,指出锈蚀对不同类型钢筋的影响不同,在实际应用中应加以区别.     

含气量对引气混凝土抗钢筋锈蚀性能的影响

以不同含气量的钢筋混凝土为研究对象,采用湿通电法对钢筋混凝土进行加速锈蚀。同时采用线性极化法对不同通电时间的极化电阻和腐蚀电流密度进行测试,分析锈蚀参数的变化规律,得出含气量对引气混凝土抗钢筋锈蚀性能的影响关系。     

模拟酸雨侵蚀环境下钢筋混凝土结构长期性能研究综述

为深化对酸雨侵蚀环境下钢筋混凝土结构长期性能演变机制的认识,论述了酸雨侵蚀作用下混凝土材料腐蚀机理、侵蚀模型和物理力学性能时变过程;分析了酸雨锈蚀钢筋的溶液腐蚀机理和大气动态冲刷机制,总结了锈蚀钢筋形貌表征与锈蚀率指标定量化研究成果,归纳了已有锈蚀钢筋力学性能退化模型和本构模型,概述了钢混界面黏结性能演变规律和黏结-滑移本构关系模型;梳理了梁、柱构件及结构静、动力学性能演变规律的室内试验结果、理论计算方法和数值仿真结果的最新研究进展与不足,并展望了未来的研究方向与重点。研究结果表明:酸雨腐蚀混凝土可归因于酸雨离子成分的交互作用,亟需适用性较强的理论模型以揭示腐蚀和扩散机制;室内加速试验揭示了酸雨侵蚀作用下混凝土物理力学性能时变规律,应完善室内加速试验制度,搭建耦合宏细观层次关键指标的混凝土损伤评价体系和预估模型;酸雨加速锈蚀钢筋试验多基于均匀锈蚀,钢筋腐蚀方法和形貌表征逐渐向不均匀锈蚀发展,应进一步发展高精度扫描技术,借助统计分析理论建立钢筋不均匀锈蚀特征参数,优化钢筋力学性能退化模型;通电锈蚀试验和拉拔试验演绎了钢混界面黏结性能演化规律,并建立了黏结-滑移本构关系,但忽略了实际钢筋混凝土结构的受力特点,且锈蚀过程显著区别于自然锈蚀,应考虑酸雨环境与材料特性复杂多变的特点,研究细微观钢混界面损伤行为,揭示酸雨环境、材料特性与黏结性能的内在关系;酸雨侵蚀钢筋混凝土结构时效性能研究多集中在试件层次,且采用腐蚀试验与承载力试验分阶段进行,忽略了荷载-环境的耦合作用,试验所设环境较为单一,试验制度与方法亦未统一,应对标实际工程,考虑实际结构承载和环境工况,搭建长期荷载-酸雨侵蚀耦合作用试验系统,探索荷载-环境-材料多场关联机制,完善理论计算方法与数值仿真手段,揭示结构长期性能演变过程,并推动现场暴露试验发展,量化室内-现场映射关系,指导工程实际。      

锈蚀钢筋混凝土桥墩抗震性能数值模拟

锈蚀钢筋混凝土桥墩处于抗震不利状态,因而其抗震滞回性能研究尤为重要。笔者从钢筋截面积减小、屈服强度降低以及钢筋和混凝土黏结性能退化等方面,进行了锈蚀钢筋混凝土结构性能退化机理分析,通过建立锈蚀钢筋混凝土桥墩有限元模型,分析了桥墩在反复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线和耗能性能随锈蚀率的变化,结果与试验吻合较好,证明了模拟锈蚀钢筋混凝土桥墩滞回性能的有效性。     

基于时序分析的锈蚀RC拱损伤识别:仿真与验证

针对钢筋锈蚀导致的钢筋混凝土(RC)拱桥结构损伤问题,提出了基于加速度数据时序分析的锈蚀RC拱桥损伤识别方法.首先,考虑钢筋锈蚀等材料劣化因素,建立了钢筋锈蚀与结构刚度退化的映射关系;其次,借助ANSYS软件平台,建立了考虑初始刚度损伤的劣化RC拱肋有限元模型,并与试验数据进行了对比,验证了锈后有损结构有限元仿真的有效性;随后,基于经试验验证后的数值模型,得到了不同损伤工况下的RC拱加速度响应;然后,利用加速度响应建立时序模型,将待识别工况与完好工况的模型残差的方差之比作为损伤特征指标,获取了锈蚀率与损伤特征指标之间的定量关系,给出了针对不同钢筋直径的计算模式;最后,将室内模型试验的实测数据送入所建立的定量关系进行预测,计算结果与实测结果相差2.86％,进一步验证了所提方法的有效性.     

锈蚀钢筋混凝土梁开裂的分形特征

基于电化学快速锈蚀混凝土梁的静载试验,分析了相同类型5片锈蚀钢筋混凝土梁在各级荷载下的裂缝特征,证明了构件裂缝分布具有分形特性,在此基础上,利用分形理论研究了锈蚀钢筋混凝土梁开裂及破坏过程,讨论了裂缝分维数与荷载、跨中挠度及钢筋锈蚀率的关系．试验结果表明：随着试验梁上作用荷载的增加,构件裂缝的分维数逐渐增大;极限荷载下锈蚀钢筋混凝土梁裂缝的分维数随着钢筋锈蚀率的增加而减小．     

锈蚀率对同类型RC梁抗弯刚度影响

专门针对相同钢筋类型(保护层厚度、钢筋类型、钢筋直径以及配筋率)的钢筋混凝土梁,开展锈蚀率对其抗弯刚度影响研究,通过对相同类型但不同锈蚀率的钢筋混凝土梁静载试验,得到了挠度与曲率的关系,进而分析了锈蚀率对梁曲率的影响,推导出跨中弯矩与曲率之间的关系,进一步考虑不同锈蚀率下弯矩增长与抗弯刚度之间的关系,建立了考虑锈蚀率的梁的抗弯刚度退化系数计算公式.可为既有公路混凝土桥梁耐久性评估提供参考依据.     

基于粒子群算法优化Kriging模型的 桥梁钢筋锈蚀可靠度分析

桥梁结构在不利影响因素作用下性能会受到影响,对桥梁的可靠性进行分析具有重要意义。对桥梁钢筋锈蚀开裂可靠度计算方法进行研究,首先,结合实际测试数据提出了基于粒子群算法优化Kriging模型的方法,以解决钢筋锈蚀和保护层开裂与各主要影响因素(钢筋直径、混凝土抗压强度、保护层厚度和沿筋方向裂缝宽度)间的不确定关系。其次,建立了钢筋锈蚀正常使用极限状态的功能函数,并利用Monte-Carlo方法计算桥梁钢筋锈蚀适用性的失效概率和可靠度。结果表明:通过粒子群算法优化后构建的Kriging模型能够更准确地预测钢筋锈蚀程度;桥梁钢筋锈蚀可靠度指标随着钢筋直径、混凝土抗压强度和保护层厚度的增加而增加,随裂缝宽度的增加而减少。     

海洋环境下钢筋混凝土桥梁结构的耐久性评估

以海洋环境为背景,从钢筋和混凝土自身的劣化出发,根据Fick扩散定律,推导出沿海环境下钢筋初始锈蚀时间的计算公式.考虑钢筋坑蚀的特点,选择了适合的钢筋劣化模型和混凝土劣化模型,建立了偏心受压结构按承载力极限状态计算的抗力劣化模型,并运用可靠度分析方法对某跨海大桥的墩柱进行了耐久性评估.     

锈蚀RC梁抗弯承载力计算方法研究

工程中钢筋混凝土梁纵向受力钢筋锈蚀情况复杂，梁上作用荷载形式多变. 为获取锈蚀RC （reinforced concrete）梁的抗弯承载能力，以锈蚀钢筋混凝土简支梁为研究对象，将锈蚀RC梁视为由混凝土和锈蚀底部纵筋组成的存在粘结-滑移的组合梁，依据混凝土与锈蚀钢筋之间的变形协调条件，给出了以挠度表达的锈蚀RC简支梁平衡微分方程；将平衡微分方程的齐次解作为单元形函数，推导出了锈蚀钢筋混凝土梁的单元刚度矩阵、等效节点荷载列阵以及每一荷载步锈蚀梁的内力计算公式；建立了能准确反应简支梁上荷载作用形式以及钢筋锈蚀状况的锈蚀RC梁抗弯承载力计算模型；最后通过17根锈蚀RC简支梁的试验数据对建议计算方法进行验证. 验证结果表明，抗弯承载力试验值与计算值之比的平均值为1.06，方差为0.012，二者吻合良好，该计算方法准确.      

现役桥梁混凝土钢筋在自然环境下的锈蚀特征及分级评价

运用多种电化学方法,对现役桥梁进行了无损量化检测,分析了自然环境下的钢筋锈蚀特征,总结了自然环境对钢筋锈蚀率的影响规律,通过与前期实验室结果对比,揭示了自然环境与加速模拟环境的区别与联系.并对实测情况做了分级讨论.实桥测量结果表明：潮湿处的钢筋失重率最高达到33%,最低为18%;而干燥处钢筋失重率则分布在8%--15%之间.实测结果还表明：涂刷了防水层的箱梁及护栏,有助于保护混凝土内部配筋,能有效降低内部配筋的腐蚀速率,其失重率仅为4%~8%.承载重的桥台钢筋高于承载轻的护栏钢筋的锈蚀率.     

锈蚀钢绞线力学性能的试验研究

利用电化学快速锈蚀方法获得了混凝土中不同锈蚀程度的钢绞线,并得到了裂缝宽度与锈蚀重量损失率之间的关系。通过静拉伸试验数据的回归分析得出名义极限强度、名义弹性模量和极限延伸率的降低与锈蚀重量损失率之间的关系。     

连续道床板裂纹计算方法及影响因素

为研究双块式无砟轨道连续配筋道床板裂纹扩展的机理,基于钢筋混凝土粘结-滑移理论,建立了适用于连续配筋混凝土道床板裂纹扩展的计算模型.依据该模型计算了道床板裂纹宽度和间距,分析了道床板配筋率、纵向钢筋直径和混凝土强度对裂纹宽度、间距及钢筋应力的影响.分析结果表明:钢筋直径和配筋率直接影响裂纹间距,裂纹间距随钢筋直径增大而增大,随配筋率增大而减小;混凝土抗拉强度、配筋率和钢筋直径是裂纹宽度的主要影响因素,裂纹宽度随混凝土强度和钢筋直径增大而增大,随配筋率增大而减小;裂纹截面处纵筋应力不应超过其抗拉强度,配筋率和混凝土抗拉强度是决定钢筋应力大小的关键因素.     

Advance in Researches on Bond Behavior for Steel-Corroded Concrete Members

Introduction Concrete and reinforced concrete ( RC) havebecome the most widely used construction materials inthe world as they are easily acquired and lowerpriced. Normally, cover concrete acts as a physicalbarrier to the ingress of aggressive agents and …     

Finite Element Calculation of the Flexural Stiffness of Corroded RC Eccentric Compressive Members

A finite element calculation model of corroded RC eccentric compressive members was build using finite element software ANSYS. The model considers the decline of mechanical properties and the effective section of a corroded steel bar, as well as the deterioration of bond character between corroded reinforcement and concrete. The reliability of the finite element model was evaluated by comparing the results of the finite element calculation with the data from experiments. Based on the finite element analysis results, the influence of corrosion degree, the diameter change of the longitudinal reinforcing bars and the spacing change of stirrups on the flexural stiffness were calculated and analyzed.     

玄武岩纤维（BFRP）筋与混凝土粘结性能试验研究

玄武岩纤维筋是一种新型的复合材料,具有强度高、耐腐蚀等特点,用它代替混凝土路面结构中的钢筋,可解决因雨水进入引起的连续配筋混凝土路面钢筋锈蚀问题。玄武岩纤维筋与混凝土的粘结性能,是影响其推广应用的关键技术之一。本文运用18个中心拉拔试件研究了不同螺纹表面玄武岩纤维筋与混凝土之间的粘结性能,试验结果表明：玄武岩纤维筋与混凝土试验粘结强度在11.592～23.578MPa之间,粘结强度随着玄武岩纤维筋表面螺纹深度与螺纹间距的变化而变化;有螺纹玄武岩纤维筋的粘结强度明显高于无螺纹玄武岩纤维筋,玄武岩纤维筋最佳螺纹间距约为筋直径长度的80%,最佳螺纹深度约为直径长度的10%;拉拔试件的破坏形态均为玄武岩纤维筋与混凝土接触面混凝土的剪切破坏而拔出。