钢筋混凝土结构锈胀裂缝扩展分析

为了对钢筋混凝土结构的耐久性全寿命进行评估,研究了保护层混凝土锈胀裂缝的扩展及过程.基于保护层混凝土锈胀开裂前后的变形协调条件,并考虑箍筋对混凝土锈胀裂缝扩展的影响,建立了有箍筋和无箍筋条件下混凝土保护层锈胀裂缝宽度模型.试验结果表明,在锈蚀率介于0～10%条件下,所建模型可以很好地预测保护层混凝土锈胀裂缝的扩展.

钢筋混凝土拱肋锈胀裂缝初步分析

采用弹性力学理论分析了拱肋钢筋锈蚀膨胀临界状态应力场特点,讨论了钢筋混凝土拱中箍筋对于锈胀过程的作用,并给出箍筋截面面积计算公式,结合理论与试验结果分析了拱肋锈胀裂缝的发展趋势。研究表明:弹性理论能较简洁地解释钢筋混凝土拱锈胀裂缝的形成机理。

锈蚀钢筋混凝土构件角部锈胀裂缝总宽度与钢筋锈蚀率之间的关系研究

针对锈蚀钢筋混凝土构件角部锈胀裂缝总宽度与钢筋锈蚀率之间的关系展开研究。采用半湿通电加速法,获得三个锈蚀钢筋混凝土试件,在其上测得75组锈胀裂缝宽度和锈蚀率数据,通过观测、汇总、分析得出以下结论:对于仅沿纵筋方向的锈胀裂缝,其裂缝总宽度与纵筋锈蚀率之间存在明显的线性关系,利用二者间的拟合公式进行实际锈蚀钢筋混凝土构件内部钢筋锈蚀率的预测是可行的。对于沿纵筋和箍筋方向的双向锈胀裂缝,其裂缝总宽度与纵筋锈蚀率之间不存在明显的线性关系,在实际锈蚀混凝土结构安全检测工作中应尽量避免采用此类裂缝来预测钢筋锈蚀情况。

基于锈胀裂缝宽度的钢筋锈蚀深度计算模型

钢筋锈蚀深度反映了钢筋的锈蚀程度,其数值对混凝土结构的耐久性评估具有重要意义。混凝土锈胀裂缝宽度容易检测,且与钢筋锈蚀深度具有一定的关系。首先对现有钢筋混凝土结构锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀深度之间的模型进行了总结,并将各关系式中的常数系数用待定系数替代,结合检测数据进行多元非线性拟合,根据所得可决系数比较分析了各模型的准确性、合理性及产生差异的原因。在此基础上以可决系数最高的模型为参考,结合临界钢筋锈蚀深度研究成果,提出与锈胀裂缝宽度有关的钢筋锈蚀深度计算模型,所得模型与实际检测数据吻合较好。相关成果可为钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀程度预测、耐久性评估和维护提供参考。

基于锈胀裂缝的锈蚀梁钢筋锈蚀率计算

根据钢筋混凝土梁锈胀开裂的特点,考虑钢筋锈蚀不均匀性,对锈胀裂缝宽度实测值进行修正。结合对钢筋锈蚀开裂后锈蚀物体积膨胀的量化分析,得到了混凝土开裂后的钢筋锈蚀率基于锈胀裂缝宽度的计算模型,并通过电解液加速锈蚀方法对配筋混凝土试块进行加速腐蚀试验,拟合出了实用的锈蚀率计算式。采用7根钢筋混凝土梁的电解液加速腐蚀试验进行验证。结果表明:锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率近似呈线性变化;在钢筋不均匀锈蚀的情况下,采用间接法计算得到的钢筋最大锈蚀率与试验平均锈蚀率的比值在1.4～2.4之间,与实际情况符合较好。

基于X-Ray CT扫描的钢筋混凝土锈蚀膨胀开裂试验研究

为探究氯盐环境下混凝土中钢筋锈蚀导致混凝土开裂的细观机制,本文浇筑了带有钢筋的混凝土方块试件。试验过程中对试件进行单面浸泡,并施加恒定电流诱导钢筋锈蚀,当裂缝开展至浸泡溶液液面下降过快时停止通电,试验过程中记录混凝土表面裂缝的开展情况。在试验前后分别对试件进行一次X-Ray CT扫描,基于Avizo软件对扫描结果进行处理。通过Avizo对混凝土内的钢筋、孔隙和裂缝进行分割,有效地提取了试件中出现的宏观裂缝,统计了钢筋的锈蚀规律,分析了钢筋锈蚀导致的裂缝发展的细观尺度特征。

混凝土锈胀开裂的抑制措施

钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性最重要的因素。钢筋锈胀体积膨胀,对周围混凝土产生压力,继而导致保护层的受拉开裂,出现锈胀裂缝,这对结构整体的安全性和耐久性十分有害。研究混凝土锈胀裂缝的抑制措施,对提高结构的耐久性具有重要意义。从结构构造入手,以快速通电加速纵向钢筋锈蚀的方法,研究了混凝土保护层厚度和箍筋间距对混凝土构件锈胀开裂的影响;同时通过计算机仿真,对试验构件进行了数值试验。在此基础上,建立了构件表面应力与混凝土保护层厚度及箍筋间距的相关关系,得到了不同保护层厚和箍筋间距对试件表面锈胀裂缝的影响规律。

碳纤维加固对海工钢筋混凝土结构锈胀的约束作用研究

针对海工钢筋混凝土结构碳纤维加固,通过对不同粘贴方式加固构件的室内加速腐蚀对比试验,研究碳纤维复合材料加固海工钢筋混凝土结构的内在增强机理,结果表明碳纤维布加固对其锈胀裂缝具有显著的限制和约束作用:一方面,碳纤维布相对于混凝土具有很强的抗变形能力,加固后的复合受力体系能够平衡大部分锈胀力,从而抑制锈胀裂缝的进一步开展;另一方面,外贴碳纤维复合材料能有效阻止海水中氯离子的渗透。因此,碳纤维加固能有效地提高海工钢筋混凝土结构的耐久性能,这也是将碳纤维复合材料应用于海工钢筋混凝土结构加固的又一技术优势所在。

混凝土锈胀开裂参数光纤监测与表征研究

钢筋混凝土锈胀开裂是影响结构耐久性的主要病害之一,其中锈层厚度和表面裂缝宽度是描述和评估钢筋混凝土耐久性的关键参数。分布式光纤传感技术具备腐蚀环境下工作的能力,可用于钢筋混凝土锈胀开裂监测。本文设计了钢筋混凝土锈胀开裂全过程的分布式光纤传感监测技术,对不同锈蚀程度的钢筋混凝土试件进行了监测,并表征了锈层厚度、表面裂缝宽度和混凝土锈胀应变之间的关系。

锚固区锈胀开裂钢筋混凝土梁锚固可靠度分析

为研究锚固区混凝土锈胀开裂后构件的锚固可靠度的变化,采用一次二阶矩方法分析锈胀裂缝的长度及宽度、保护层厚度、钢筋锚固长度以及配箍率等参数对锚固可靠度的影响.结果表明,当保护层刚开裂时,锈胀裂缝长度对锚固可靠指标β0的影响很小,此后,随着裂缝宽度的增加,β0有明显的降低;保护层厚度和锚固长度的变化对β0有相当大的影响;改变箍筋的直径或间距对锚固抗力的影响很小,β0变化的幅度也很小.

相对保护层厚度对混凝土中钢筋锈胀效应的数值模拟分析

将相对保护层厚度作为影响钢筋混凝土锈胀效应的一种因素。采用不同的相对保护层厚度(c/d),运用FRANC2D有限元软件分析了三种不同相对保护层厚度的钢筋混凝土内的应力场及锈胀裂缝的产生情况,找出相对保护层厚度对钢筋混凝土锈胀的影响规律。

钢绞线锈蚀产物填充及裂缝宽度预测

针对钢绞线锈蚀导致混凝土开裂的现象,通过试验研究钢绞线锈蚀产物在裂缝中的填充及锈胀裂缝的开裂情况,分析箍筋对锈蚀产物填充及混凝土开裂的抑制作用.考虑锈蚀产物填充比例和钢绞线捻制形状等因素,建立锈胀裂缝宽度预测模型,基于试验结果对该模型进行验证.研究表明,锈胀裂缝开裂角的正切值随锈蚀率的增加而增大,箍筋能够有效限制裂缝扩展和铁锈填充.锈蚀产物的填充随裂缝宽度的增加而变化,裂缝宽度达到临界值前,铁锈填充深度随裂缝宽度的增长而增大;裂缝宽度超过临界值后,铁锈填充深度基本保持为常值.建立的模型能够有效地预测锈胀裂缝宽度,合理地考虑铁锈填充可以提高预测模型的精度.

不同因素下钢筋混凝土裂缝宽度与锈蚀率的关系

锈胀开裂是钢筋混凝土桥梁在腐蚀环境下最常见的灾害。试验设计了12个钢筋混凝土构件,放入盐水中进行通电加速锈蚀,并测得锈胀裂缝宽度。文章研究了在保护层厚度不变的情况下,不同水灰比和钢筋直径对锈胀裂缝宽度与锈蚀率之间关系的影响,对钢筋混凝土结构耐久性设计提供一定的参考。

纵筋锈蚀对钢筋混凝土梁抗剪性能影响的试验研究

为研究纵筋锈蚀对钢筋混凝土梁抗剪性能的影响,设计制作9根抗弯承载力比抗剪承载力略小的钢筋混凝土梁,并将其浸泡在质量分数为5%的NaCl溶液中,对纵筋进行电化学加速锈蚀后,采用简支形式对试验梁进行加载,研究纵筋锈蚀对锈胀裂缝平均宽度、破坏模式、抗剪承载力和变形性能的影响规律。研究结果表明:随着纵筋锈蚀率增加,试验梁的锈胀裂缝平均宽度呈线性增加,破坏模式由弯曲破坏向剪压破坏、剪切.黏结破坏转变;对于发生剪切型破坏的试验梁,其抗剪承载力呈线性减小,变形能力先减小后增大,跨中最大挠度逐渐增加。

基于时变可靠度的锈蚀混凝土结构全寿命成本模型

为了分析混凝土结构在氯盐环境下的全寿命周期成本,基于现有氯离子扩散模型和裂缝宽度预测模型,采用MATLAB软件进行Monte-Carlo抽样模拟,建立结构失效概率与可靠度指标的拟合公式。通过研究维护-加固措施对可靠度指标的影响,建立全寿命周期内维护-加固费用计算评估方法,并以混凝土桥梁结构为例计算了全寿命周期维护-加固成本。结果表明:失效概率与可靠度指标可用以失效概率等于0.1为界的分段函数进行描述;维护-加固效果持续时间对结构构件服役年限延长的影响最显著;当保护层厚度取60mm时,维护-加固阶段费用有明显下降,较保护层厚度取40mm时减少25%~50%。

海工钢筋混凝土结构锈裂宽度与锈蚀率的关系及其对黏结力的影响

综述了钢筋混凝土胀裂后裂缝宽度与钢筋锈蚀率的关系及对钢筋黏结力的影响,并以实验数据为基础,比较了各理论值之间的差异,讨论了差异产生的原因,最后提出不同模型的适用条件。结果可为海工混凝土结构安全性评估提供参考。

钢筋在不同强度等级混凝土中锈蚀行为的分析

通过不同直径的光圆钢筋在不同强度等级混凝土中锈蚀至混凝土表面出现可见裂缝（0.1~0.15 mm）时的锈蚀率对比试验,从微观角度分析了光圆钢筋在不同强度等级混凝土中锈蚀行为。结果表明,C40混凝土界面过渡区要相对密实一些,导致混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率较大;在相同强度等级的混凝土中,相对保护层厚度越大,混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率也越大。

混凝土结构钢筋锈蚀率BP神经网络预测模型

文章基于对钢筋锈蚀率与锈胀裂缝关系的分析,建立了根据锈胀裂缝宽度预测钢筋锈蚀率的BP神经网络模型,并将该模型的预测结果与采用线性拟合法预测的结果进行了比较。结果表明:用BP神经网络模型可以较准确、简便、快速地预测钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀率。

非均匀锈蚀钢筋-混凝土黏结性能试验

为探究非均匀锈蚀对钢筋与混凝土黏结性能的劣化规律,浇筑了8榀钢筋混凝土梁试件,首先通过外加电流引入钢筋锈蚀;钢筋达到设计质量损失率后停止通电,记录混凝土表面锈胀裂缝开展情况;然后对梁试件施加三点弯曲荷载以测试其黏结性能;最后梁试件黏结破坏后,将黏结区锈蚀钢筋取出进行三维扫描测试。试验结果表明:钢筋锈蚀产物体积膨胀引起混凝土保护层产生沿纵向受拉钢筋轴线方向的锈胀裂缝,且混凝土表面最大锈胀裂缝宽度与钢筋质量损失率呈对数关系;锈蚀钢筋表面存在锈坑,随着钢筋质量损失率增加到10.3%,锈坑总长度、总宽度和总深度分别显著增加了68.27、40.21、9.98 mm,即锈坑总长度随钢筋质量损失率的增加变化最为显著。基于试验结果,建立了考虑非均匀锈蚀影响的钢筋与混凝土相对黏结强度退化模型以及质量损失率与混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相关关系模型;并据此提出了基于混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相对黏结强度计算模型,且验证了模型的有效性。

基于探地雷达的钢筋锈蚀检测机理

为解析探地雷达对钢筋锈蚀的检测机理,采用探地雷达对钢筋加速锈蚀过程进行连续监测,通过设计不同试验工况,分解锈胀裂缝宽度以及锈蚀产物扩散等不同锈蚀劣化模式对探地雷达信号的影响.结果表明,在锈胀裂缝出现前,反射波振幅随着加速锈蚀不断增大;在锈胀裂缝出现后,反射波振幅随着锈胀裂缝宽度的增大而减小;反射波振幅随着竖向锈胀裂缝中锈蚀产物填充量的增加而增大.研究可为分析探地雷达信号与钢筋锈蚀之间的关系提供借鉴.