The Effects of Degradation Phenomena of the Steel-Concrete Interface in Reinforced Concrete Structures

Reinforced concrete (RC) constructions are the innovation of sustainable constructions replacing masonry constructions. Despite this, the use of concrete and steel to improve the performance of structural members in service is a recurring problem due to the immediate or overtime appearance of cracks. The objective of this work was therefore to assess the damage phenomena of the steel-concrete interface in order to assess the performance of an RC structure. Samples of approximately 30 cm of reinforcement attacked by rust were taken from broken reinforced concrete columns and beams in order to determine the impact of corrosion on high adhesion steel (HA) and therefore on its ability to resist. The experimental results have shown that the corrosion degradation rates of reinforcing bars of different diameters increase as the diameter of the reinforcing bars decreases: 5% for HA12;23.75% for HA8 and 50% for HA6. Using the approach proposed by Mangat and Elgalf on the bearing capacity as a function of the progress of the corrosion phenomenon, these rates made it possible to assess the new fracture limits of corroded HA steels. For HA6 respectively HA8 and HA12, their initial limit resistances will decrease by 4/4, 3/4 and 1/4. Based on the results of this study and in order to guarantee their durability, an RC structure can be dimensioned by taking into account the effects of reinforcement corrosion.

氯盐环境下钢筋HRB400的腐蚀行为与力学性能研究

为了给工程安全使用提供借鉴,采用浸泡腐蚀法研究钢筋HRB400在3.5%NaCl溶液中裸露和镶入混凝土2种环境下腐蚀行为及腐蚀后的力学性能,对于钢筋HRB400镶入混凝土这种环境,采用制作钢筋混凝土及模拟混凝土孔隙液2种方法,首先将裸露和镶入混凝土2种情况下的钢筋HRB400浸泡在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,并将钢筋HRB400浸泡在饱和氢氧化钙溶液中[加入3.5%(质量分数)NaCl溶液],然后分别计算不同腐蚀时间下各钢筋HRB400相应的失重率、腐蚀率,最后采用MTS试验机测试钢筋HRB400腐蚀后的力学性能。结果显示:随着浸泡腐蚀时间延长,3种环境下的钢筋HRB400平均腐蚀速率逐渐降低,失重率增加,屈服强度、抗拉强度均下降,钢筋HBR400在3.5%NaCl溶液中裸露或镶入混凝土时伸长率随浸泡时间延长而降低,在饱和氢氧化钙(加入3.5%NaCl)中则呈现有升有降趋势。

盾构隧道衬砌结构偏心破坏转化临界锈蚀率预测

盾构隧道管片中的钢筋锈蚀会对结构的承载性能和破坏形态产生重要影响。一般盾构隧道结构多呈现小偏心受压状态,当钢筋锈蚀发展到一定程度时会出现小偏心向大偏心受力状态的转变,导致结构承载力下降、危及隧道运营安全。基于盾构隧道衬砌结构压弯受荷特点,设计小偏心加载的锈蚀试验柱,等效地模拟隧道衬砌的实际受力状态,分析不同锈蚀程度下试验柱跨中应变、极限承载力及裂缝的全过程演变。随锈蚀程度加重,试验柱承载力、混凝土应变、受压区高度下降速度逐渐加快,最大锈蚀率达到68.32%时,承载力最大降幅达到53.23%。试验发现高锈蚀程度(η≥46.25%)试验柱由小偏心破坏转化为大偏心破坏的现象。基于受弯构件正截面承载力理论分析,提出隧道衬砌结构由小偏心向大偏心破坏转化的临界锈蚀率理论计算方法,通过设计有限元计算流程验证了该方法的正确性。研究结果可为盾构隧道衬砌结构耐久性设计和安全评价提供理论支撑。

隧道衬砌锈蚀钢筋的热效应及红外检测方法

隧道衬砌受腐蚀环境、材料劣化以及地下水的影响,衬砌钢筋锈蚀将成为衬砌后期服役的主要病害之一,钢筋锈蚀以及产生的顺筋裂缝直接威胁衬砌的耐久性和安全性,为此,及时检测钢筋锈蚀程度十分重要。目前的检测方法以接触式测量为主,效率低,为探究非接触快速检测的可行性,采用室内试验和数值分析相结合的方法,深入研究了浅层钢筋锈蚀的热传导规律,分析了主动热激励条件下钢筋锈蚀程度和混凝土保护层厚度对衬砌表面温度场的影响规律。结果表明:主动热激励条件下锈蚀产物表面分布区在热像图中表现为高温区;钢筋锈蚀率为4.36%~23.16%时,衬砌表面温差为2.3℃~4.4℃;试件表面温差随钢筋锈蚀程度的增加而增大,呈现三次函数的关系;而混凝土保护层厚度与表面温差呈明显的负相关性,保护层厚度越大,温差越小。夏季时由于衬砌内外温差导致的热传导效应将在钢筋锈蚀位置的衬砌表面产生,通过红外热像仪检测衬砌表面的温度分布,结合衬砌表观特征,可以综合判定钢筋的锈蚀程度,为钢筋锈蚀的快速检测提供了新的方法和技术手段。

钢筋与铁铝酸盐水泥混凝土的粘结性能研究

铁铝酸盐水泥作为一种新型低碳水泥,其与钢筋的粘结性能尚缺乏系统研究。通过中心拉拔试验,研究了混凝土类型、水胶比和钢筋锈蚀率对粘结性能的影响。结果表明:当水胶比为0.56时,锈蚀钢筋与铁铝酸盐水泥混凝土的极限粘结强度比普通混凝土提高了2.3%。降低水胶比可提高混凝土粘结强度,且未锈蚀钢筋的粘结强度随水胶比减小而明显提高,滑移阶段曲线斜率增大。锈蚀率的增大导致粘结强度先提高后降低,但下降速率低于普通混凝土。当锈蚀率低于0.78%时,锈蚀对粘结强度有正面影响。基于现有粘结强度计算公式,建立了适用于锈蚀钢筋与铁铝酸盐水泥混凝土的粘结强度计算模型。

锈蚀钢筋混凝土T梁的疲劳性能试验

为探明我国早期建造的公路钢筋混凝土T梁桥纵筋锈蚀后的疲劳性能,加工制作10根实际锈蚀率在4.12%~13.72%之间的钢筋混凝土T梁试件,对其开展疲劳应力比在0.25~0.67范围内的疲劳试验。试验结果表明:轻度锈蚀T梁试件的挠度、弯曲裂缝宽度和材料应变均呈现明显的前期快速发展-中期稳定变化-后期迅速增长的“三阶段发展”特征,疲劳破坏一般以弯曲裂缝超限为标志;中度或重度锈蚀T梁试件承受应力比小于0.30左右的疲劳荷载作用时,前者中期平稳发展阶段基本消失,后者甚至会发生低周疲劳破坏;当应力比不超过0.31时,中度和重度锈蚀试件相比轻度锈蚀试件的疲劳寿命分别减小了约48%和71%;当应力比从0.66减小到0.31时,中度和重度锈蚀试件的疲劳寿命分别减小了约85%和90%。由于中度或重度锈蚀的公路钢筋混凝土T梁的实际疲劳寿命远低于200万次的设计疲劳寿命,故设计和运维中应采取措施减小主筋锈蚀率及疲劳应力幅值。

渤海某油田工艺管道历年腐蚀情况分析研究

为保障海上平台油气工艺管道安全平稳运行,需对其定期进行腐蚀监检测以判断生产过程中工艺管道的腐蚀情况,便于及时发现高腐蚀风险点,进而分析腐蚀原因,提出针对性的治理措施。本文通过近几年对锦州25-1南油田工艺管道进行腐蚀监检测跟踪,分析该油田腐蚀性介质腐蚀程度,管道腐蚀速率等,发现油气工艺管道腐蚀速率与缓蚀剂的注入密切相关;腐蚀速率与H_(2)S和CO_(2)含量有正相关性;生产分离器后加入杀菌剂能够有效缓解后续流程中的微生物腐蚀程度。

冻融损伤混凝土保护层锈胀开裂条件研究

对经历不同冻融循环次数钢筋混凝土棱柱体进行了通电加速锈蚀试验,研究了混凝土强度等级、冻融循环次数和保护层厚度对钢筋临界锈蚀率的影响,并通过DIC技术监测了钢筋锈蚀全过程.试验结果表明:混凝土抗压强度随冻融循环次数增加而降低.钢筋临界锈蚀率随保护厚度与钢筋直径之比(c/d)的增大整体呈上升趋势,但随冻融循环次数增加而减小.

不同钢筋位置下锈蚀钢筋混凝土梁粘结性能分析

为了研究锈蚀钢筋所处的不同位置对钢筋混凝土梁粘结性能的影响,本文对12个不同锈蚀纵筋位置的梁式试件进行了4点弯曲加载。试验结果表明:纵筋位于混凝土梁底角部试件与其位于梁底中部的试件相比,在理论锈蚀率为0%、1%、2%、4%、8%时粘结强度分别降低17%、20%、46%、26%、18%。基于试验结果,建立了考虑钢筋位置的锈蚀钢筋-混凝土界面平均粘结应力-滑移本构方程。基于ANSYS软件,利用粘结-滑移本构关系进行数值模拟。结果表明,考虑钢筋位置的粘结-滑移本构模型能够有效计算平均极限粘结应力,数值模拟值与试验值吻合较好。此外,本文提出考虑钢筋位置的钢筋混凝土梁随锈蚀率变化的极限粘结强度劣化模型。

锈蚀钢筋-混凝土黏结性能退化试验研究

为研究锈蚀钢筋-混凝土的黏结性能及锈蚀钢筋-混凝土黏结性能的退化规律,设计制作了两组半梁式黏结试件,首先进行通电加速锈蚀,得到多组锈蚀钢筋半梁式试件;随后进行锈蚀钢筋-混凝土的黏结性能试验,使用穿心千斤顶,结合试件梁式受力的要求设计的反力架对试件钢筋进行拉拔,得到了锈蚀钢筋混凝土黏结强度和试件钢筋滑移量;试验加载完成后,取出黏结段钢筋,称重试验前后的黏结段钢筋,得到钢筋锈蚀率。通过整理分析试验数据,得到了锈蚀钢筋与混凝土黏结性能退化规律,为研究实际工程中的锈蚀钢筋混凝土构件的承载力评估提供了参考。

钢筋锈蚀率对预应力混凝土构件性能影响的试验研究

预应力混凝土桥梁的耐久性往往由于内部普通钢筋锈蚀而劣化,依托东海大桥5×50m简支变连续箱梁项目,设计4根缩尺模型梁,在待锈蚀钢筋中埋设光纤传感器。将混凝土强度、保护层厚度、应力状态与原结构保持一致,控制变量为0,5%,10%,15%的钢筋锈蚀率。采用全浸入法对普通钢筋进行通电加速锈蚀,然后进行加载试验。结果表明,当锈蚀率不大于15%时,钢筋锈蚀不会显著降低预应力构件的抗弯承载力,锈蚀预应力构件仍为延性破坏模式,锈蚀造成开裂荷载和前期刚度明显下降,锈蚀钢筋与混凝土黏结性能破坏严重。

钢筋阻锈剂在碳化钢筋混凝土中的阻锈作用

研究了阳极型阻锈剂Na_(2)CrO_(4)和Na_(2)MoO_(4)、阴极型阻锈剂苯并三氮唑(BTA)和N,N-二甲基乙醇胺(DMEA),以及由这些阻锈剂复配得到的复合型阻锈剂在碳化钢筋混凝土中的阻锈作用,通过钢筋的自然电位、腐蚀面积率、失重率和电化学法研究了钢筋在碳化混凝土中的腐蚀程度和腐蚀速率.结果表明:碳化混凝土中钢筋的抗腐蚀性随着阻锈剂掺量的增加而提高,随着碳化时间的增加而降低;复掺1.00%Na_(2)MoO_(4)和1.00%BTA时,碳化混凝土中钢筋的腐蚀程度最小,阻锈剂的阻锈效果最佳;复合型阻锈剂延缓钢筋腐蚀速率的效果优于单一型阻锈剂,同一掺量条件下,复掺Na_(2)MoO_(4)和BTA阻锈剂延缓钢筋腐蚀速率的效果最佳.

一种改进ADAM-CNN模型的钢筋混凝土腐蚀检测方法

针对钢筋混凝土腐蚀检测中单一传感器或检测方式获取锈蚀特征信息不足及准确率不高等问题,提出一种改进神经网络模型结构下对集成阳极梯、应变力、温度传感器的多传感器数据融合检测方式。首先将一维多传感器数据二维化,采用卷积核对特征信息滤波提取,提取后的信息平展后连接BP残差神经网络层,增强浅层低非线性度特征信息向深层网络的直接传递和重复利用,提高网络模型的拟合及泛化能力。针对ADAM优化算法在模型训练后期学习率可能震荡不收敛问题,引入分段学习率衰减策略抑制后期震荡,同时对二阶矩估计梯度变化进行调整,提高迭代收敛效率。仿真结果表明,改进后的ADAM-CNN算法模型具有更好的分类性能,在钢筋腐蚀样本测试集上的平均准确率为96.2%。

锈蚀RC梁持荷作用后的疲劳寿命预测模型

为探究锈蚀混凝土梁在持荷损伤后的疲劳寿命规律,文中通过引入锈蚀作用修正系数,建立损伤混凝土梁的疲劳寿命预测模型;根据线弹性断裂力学基本理论,考虑钢筋等效初始缺陷尺寸,建立基于EIFS的疲劳寿命预测模型。并根据S-N曲线方程分析损伤混凝土梁剩余疲劳寿命随着钢筋临界锈蚀率的变化规律,研究表明当钢筋锈蚀率超过7.5%时,损伤混凝土梁的疲劳寿命不足50%。疲劳寿命预测模型与结果可为混凝土结构疲劳性能分析提供参考。

盐岩隧道注浆加固设计及施工技术

中老铁路友谊隧道穿越极高盐岩地层,盐岩具有易溶解、强腐蚀、蠕变等特性,地质条件特殊,重点对友谊隧道在该地层中洞周及初支背后注浆设计和施工技术进行研究,通过注浆加固隔断地下水入侵,抑制地下水纵向流动,改善岩盐溶解、结晶的环境条件,降低溶蚀风险,保证友谊隧道施工和运营安全的需要。

高含氯混凝土中钢筋宏电池腐蚀速率控制因素

采用宏电池腐蚀方法研究了在不同湿度条件下氧气扩散对高含氯混凝土中钢筋腐蚀速率的影响 ,得到在不同条件下钢筋腐蚀反应的控制因素。只要混凝土中毛细孔不是处于完全饱水状态 ,宏电池腐蚀反应即为混凝土电阻所控制。当试样长期处于饱水状态时 ,腐蚀反应速率为氧扩散所控制。在混凝土内部饱水程度变化时 。

电化学检测技术在混凝土内钢筋腐蚀研究中的应用现状与展望

钢筋腐蚀引起的混凝土结构耐久性的退化目前己成为混凝土研究领域关注的课题。钢筋腐蚀的机理是钢筋表面阴极和阳极之间的电化学反应;钢筋腐蚀速度的准确检测是结构的耐久性评估、可靠度计算、剩余寿命预测以及工程加固的前提。目前在钢筋腐蚀速度检测方面,电化学检测技术因其设备简单、测量精度高且适合于现场检测而越来越受到人们重视。本文就电化学技术在研究混凝土内钢筋腐蚀机理、检测混凝土内钢筋腐蚀速度等方面的应用现状进行了总结,并对今后需进一步研究的工作进行了探讨。

钢筋混凝土杂散电流和氯离子耦合腐蚀试验研究"

参照地铁工程结构服役环境,研究混凝土中钢筋在杂散电流、氯离子及其耦合等3种不同腐蚀环境下的腐蚀演变规律,杂散电流用直流电模拟。研究结果表明:杂散电流单独作用下混凝土中钢筋的锈蚀可分为加速腐蚀和平稳发展2个阶段,而氯离子单独作用下混凝土中钢筋的锈蚀则是一种缓慢而平稳发展的过程,且杂散电流引起钢筋的腐蚀速率较氯离子引起的钢筋腐蚀速率大。杂散电流和氯离子耦合作用下,由于杂散电流能使氯离子加速向混凝土内迁移,钢筋腐蚀速率明显增大,缩短混凝土中钢筋由钝化状态到混凝土保护层开裂的时间。地铁工程结构服役环境中钢筋腐蚀与杂散电流强度、氯离子浓度及腐蚀时间有关。杂散电流强度和氯离子浓度越大、腐蚀时间越长,混凝土中钢筋腐蚀越严重。

地铁迷流对钢筋混凝土中钢筋腐蚀的试验研究

依据地铁迷流对地下埋设的金属管线和钢筋混凝土主体结构中钢筋发生阳极氧化的电化学腐蚀机理，模拟了钢筋混凝土试件处于水和土壤中的两种腐蚀介质，并就混凝土中的钢筋在不同外电压时发生的腐蚀进行了试验，同时测定了当混凝土试件处于这两种腐蚀介质时，其中钢筋发生电化学腐蚀的电化学当量和腐蚀速率。通过实验数据分析，得出钢筋的电化学当量和腐蚀速率受其所在腐蚀环境介质的影响，其在自然腐蚀状态下的电化学当量不适用于计算地铁迷流在混凝土中对钢筋产生的腐蚀量。

线性极化方法测量混凝土中钢筋的腐蚀速度(英文)

本文尝试用线性极化的方法对埋置于混凝土内部的钢筋的腐蚀速度进行测量 .自行设计了一组特殊结构的辅助电极 ,制备了不同尺寸和保护层厚度的混凝土试样 .通过改变辅助电极 ,调整电位的分布 ,使线性极化方法的测量误差降低到腐蚀速度测量允许的误差范围内 .确定了两种适用于混凝土中钢筋腐蚀速度测量的辅助电极 .