碳化、氯鹽侵蝕作用下混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕規(guī)律研究.pdf

1、碳化及氯鹽侵蝕引起的鋼筋腐蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化的主要原因。分析這兩種侵蝕環(huán)境下鋼筋混凝土構(gòu)件的耐久性劣化機理并得出相關(guān)規(guī)律對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評估和壽命預(yù)測具有重要意義。本文在國家自然科學基金“海工預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)耐久性試驗相似理論探索與工程應(yīng)用研究(51278230)”、“基于鋼筋銹蝕耐久性的混凝土結(jié)構(gòu)全壽命性能及設(shè)計理論研究(51378241)”、教育部博士點基金“侵蝕環(huán)境下預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁耐久性損傷及承載力退化機理研究(2

2、0123227110006)”的資助下，采用試驗研究、數(shù)值分析等方法，開展了碳化、氯鹽侵蝕作用下混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕機理、力學性能退化規(guī)律的研究，主要工作有:
　　1、碳化環(huán)境下粉煤灰混凝土內(nèi)鋼筋腐蝕規(guī)律試驗研究。以裂縫寬度、應(yīng)力水平、粉煤灰摻量、保護層厚度為主要參數(shù)，設(shè)計了加速碳化試驗和室內(nèi)暴露試驗，試件共計12根。加速碳化試驗周期90d，室內(nèi)暴露試驗周期150d。使用電化學儀器Galva Pulse檢測和評估混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕情況

3、，評價參數(shù)為半電池電位、混凝土電阻率、鋼筋腐蝕電流密度。試驗結(jié)果表明:混凝土強度相同的條件下，粉煤灰摻量為15％的混凝土耐久性最優(yōu)，30％其次，0％最差;混凝土的極化電阻與試驗時間近似成線性降低關(guān)系;裂縫、拉應(yīng)力的存在加速了鋼筋的腐蝕，裂縫的劣化作用高于拉應(yīng)力;裂縫寬度與鋼筋腐蝕狀態(tài)、腐蝕速度成正比關(guān)系;加速碳化試驗期間裂縫處腐蝕電流密度為完好處1.375～1.581倍，暴露試驗期間裂縫處為完好處1.312～1.379倍;電位測試結(jié)果表

4、明摻加一定質(zhì)量的粉煤灰可以延緩鋼筋活化腐蝕的發(fā)生;提出使用劣化系數(shù)來衡量裂縫、應(yīng)力對試件耐久性的損傷作用。
　　2、氯鹽干濕交替下混凝土內(nèi)銹蝕鋼筋力學性能退化規(guī)律研究。通過物理測量、靜力拉伸試驗等方法，分析研究了銹蝕鋼筋表面的銹蝕分布規(guī)律，建立了力學性能退化模型，初步探討了局部銹蝕鋼筋的斷裂機理。試驗結(jié)果表明:氯鹽干濕循環(huán)作用下混凝土試件內(nèi)鋼筋局部銹蝕現(xiàn)象明顯;氯鹽干濕循環(huán)作用下混凝土試件預(yù)制裂縫處鋼筋發(fā)生明顯的局部銹蝕，裂縫間鋼

5、筋表面有輕微的均勻銹蝕;靜力拉伸試驗結(jié)果表明銹蝕鋼筋的屈服強度、極限強度、伸長率、消耗能量、頸縮率隨截面損失率的增大而線性降低;隨著截面損失率的增大，鋼筋屈服平臺變短甚至消失;局部銹蝕發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使得鋼筋的塑性變形能力下降，易發(fā)生脆斷。
　　3、局部銹蝕鋼筋力學性能數(shù)值分析研究。通過有限單元法研究了半球形蝕坑、柱形蝕坑對銹蝕鋼筋力學性能的影響。試驗結(jié)果表明:拉伸過程中蝕坑處出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，蝕坑周圍存在“X”型剪切區(qū)域