混凝土中钢筋空间锈蚀特征参数的测试及分析

通过45个混凝土试件中135根光圆钢筋和带肋钢筋的加速锈蚀试验,采用研发的钢筋空间锈蚀形态测试装置和空间锈蚀特征参数分析方法,确定了混凝土中钢筋的空间锈蚀形态图像和空间锈蚀特征参数,进而定量分析了钢筋的质量锈蚀率与最大锈蚀深度、最小剩余截面积、最大截面锈蚀率和点蚀因子等空间锈蚀特征参数之间的相关性,为准确描述混凝土中钢筋的空间锈蚀分布形态提供了基础.结果表明:随着钢筋质量锈蚀率的增加,其最大锈蚀深度和最大截面锈蚀率呈线性增大,而最小剩余截面积和面积点蚀因子呈线性减小;随着钢筋最大锈蚀深度的增加,其最小剩余截面积呈线性减小;与光圆钢筋相比,带肋钢筋的非均匀锈蚀程度更高;与深度点蚀因子相比,钢筋面积点蚀因子与质量锈蚀率之间的相关性更加明显.

考虑均匀/非均匀锈蚀特征参数的钢筋力学与变形性能

开展了45个混凝土试件中135根加速锈蚀钢筋的单轴拉伸试验,分别建立了均匀/非均匀锈蚀特征参数与锈蚀钢筋的力学性能参数和变形性能参数之间的定量关系,进而提出了基于均匀/非均匀锈蚀特征参数的锈蚀钢筋应力应变关系模型。结果表明:锈蚀钢筋的力学和变形性能参数与锈蚀特征参数之间的相关性较大,随着质量锈蚀率、最大截面锈蚀率和最大锈蚀深度相对值的增加呈现线性减小趋势,而随着最小剩余截面积相对值和面积点蚀因子的增大呈现线性增大趋势;随着钢筋锈蚀程度的增加,锈蚀钢筋的屈服平台会出现明显退化现象,当质量锈蚀率、最大截面锈蚀率和最大锈蚀深度相对值分别大于20%、60%和40%左右或最小剩余截面积相对值和面积点蚀因子分别小于40%和60%左右时,屈服平台基本消失;轻度锈蚀钢筋可以利用均匀和非均匀锈蚀特征参数来描述应力应变关系曲线,而重度锈蚀钢筋采用非均匀锈蚀特征参数来描述应力应变关系曲线更合理。

锈蚀钢筋横截面积分布规律统计分析

检测确定钢筋的锈蚀特征参数是进行锈蚀钢筋混凝土结构性能评定的基础。通过电化学加速锈蚀试验获得不同锈蚀程度的钢筋,采用三维激光扫描技术建立锈蚀钢筋的三维几何模型,并提取相关的锈蚀特征参数。然后基于概率理论统计分析锈蚀钢筋平均截面锈蚀率与最大截面锈蚀率、锈蚀不均匀系数之间的相关性,建立了锈蚀不均匀系数的概率分布模型。研究表明:随着锈蚀程度的增大,最大截面锈蚀率和锈蚀不均匀系数均呈幂函数增长,并与锈蚀钢筋的直径有关;锈蚀不均匀系数服从广义极值分布,其概率分布的形状参数、尺度参数和位置参数均随锈蚀程度的增大而线性增大,并与锈蚀钢筋的直径和单元长度有关。