机制砂对砂浆相中Cl^-扩散性能影响及钢筋锈蚀预测研究

通过美国ASTM C1202《混凝土抗氯离子渗透能力的电气指示的标准试验方法》,研究了不同水灰比下机制砂替代河砂对混凝土砂浆相中Cl^-扩散性能影响规律,根据相关测试结果并参考欧洲Dura Crete模型及方法对混凝土砂浆相中钢筋锈蚀时间进行理论计算和预测。结果表明:机制砂砂浆相的Cl^-扩散系数均比河砂砂浆的稍高,但其对Cl^-渗透性的影响规律与河砂一致,均为随水灰比提高Cl^-扩散系数增大,但随水灰比增大差距减小;同一水灰比下,机制砂砂浆相和河砂砂浆相Cl^-的渗透性能等级基本一致,而钢筋开始锈蚀年限也均在同一个数量级。

钢筋混凝土氯离子扩散与寿命预测CA模型研究

氯盐侵蚀会引起钢筋锈蚀,造成其保护层开裂,进而导致结构性能退化。研究氯离子在混凝土内扩散原理以及钢筋初始锈蚀时间,对钢筋混凝土结构耐久性及寿命预测有重要意义。本文利用元胞自动机(CA)原理,建立模拟钢筋混凝土内氯离子扩散过程的CA模型,该模型考虑了时间效应、水灰比和温度的影响。基于建立的CA模型,通过编写Matlab程序,分析钢筋混凝土板、钢筋混凝土方形和圆形柱中一维和二维氯离子扩散行为,并预测钢筋初始锈蚀时间。研究结果及与现有解析解和数值解比较表明,本文建立的模型是正确、有效的,与其他数值方法相比精度更高。

氯盐侵蚀下钢筋混凝土氯离子扩散系数试验及其概率分析

为了研究混凝土中氯离子渗透机理及其空间分布对结构锈蚀的影响，利用人工气候环境模拟箱对混凝土试件进行氯盐喷雾试验，研究了自然扩散条件下不同水灰比混凝土试件氯离子扩散规律。基于实测数据，建立了混凝土中氯离子扩散系数随氯盐侵蚀深度及水灰比变化的计算模型。考虑扩散系数以及混凝土强度等参数的空间变异性，基于随机场理论，建立了RC结构锈蚀开始时间的时空可靠度模型。研究结果表明：混凝土中氯离子扩散系数随水灰比提高而提高，氯离子渗透速度随着渗透深度增加而减慢；考虑时空变异性的氯离子侵蚀下结构锈蚀发生概率比不考虑时空变异性下高13．1％～18．5％，基于所提出的动态扩散系数模型的结构锈蚀发生时间比静态扩散系数时要提前约16．7％。

疲劳损伤与氯腐蚀作用后钢筋混凝土梁疲劳寿命预测

为评估沿海或除冰环境下钢筋混凝土桥梁结构的疲劳寿命,考虑疲劳荷载水平(疲劳荷载上限与极限静力荷载的比值)、初始疲劳加载次数、氯腐蚀时间和配筋率的影响,基于Fick第二定律,计算了氯离子二维扩散状态下RC梁中的钢筋初始锈蚀时间,分析了钢筋初始锈蚀时间和剩余疲劳寿命相关关系,提出了疲劳损伤RC梁在氯腐蚀后的疲劳寿命预测模型,并给出疲劳耐久性设计和评估建议。研究表明:疲劳荷载水平(不低于0.4)、加载次数(不超过40×10^(4))和氯腐蚀时间是影响钢筋初始锈蚀时间的关键因素,但初始疲劳加载次数为40×10^(4)~120×10^(4)和配筋率的变化对其影响不大;RC梁的钢筋初始锈蚀时间与剩余疲劳寿命呈指数相关,据此提出的疲劳损伤RC梁在氯腐蚀后的剩余疲劳寿命预测模型的计算值与试验值吻合较好,该寿命预测模型基于混凝土中氯离子扩散,对在役RC桥梁的疲劳寿命评估具有较好的实用性;钢筋混凝土桥梁耐久性问题在不直接接触海水区域(距离海岸2.84 km或以上)应被重视。