碳化、氯鹽侵蝕作用下混凝土內鋼筋腐蝕規(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構耐久性劣化的主要原因。分析這兩種侵蝕環(huán)境下鋼筋混凝土構件的耐久性劣化機理并得出相關規(guī)律對鋼筋混凝土結構的耐久性評估和壽命預測具有重要意義。本文在國家自然科學基金“海工預應力混凝土結構耐久性試驗相似理論探索與工程應用研究(51278230)”、“基于鋼筋銹蝕耐久性的混凝土結構全壽命性能及設計理論研究(51378241)”、教育部博士點基金“侵蝕環(huán)境下預應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、數值分析等方法，開展了碳化、氯鹽侵蝕作用下混凝土內鋼筋腐蝕機理、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鋼筋腐蝕規(guī)律試驗研究。以裂縫寬度、應力水平、粉煤灰摻量、保護層厚度為主要參數，設計了加速碳化試驗和室內暴露試驗，試件共計12根。加速碳化試驗周期90d，室內暴露試驗周期150d。使用電化學儀器Galva Pulse檢測和評估混凝土內鋼筋的腐蝕情況

3、，評價參數為半電池電位、混凝土電阻率、鋼筋腐蝕電流密度。試驗結果表明: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系;裂縫、拉應力的存在加速了鋼筋的腐蝕，裂縫的劣化作用高于拉應力;裂縫寬度與鋼筋腐蝕狀態(tài)、腐蝕速度成正比關系;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;電位測試結果表

4、明摻加一定質量的粉煤灰可以延緩鋼筋活化腐蝕的發(fā)生;提出使用劣化系數來衡量裂縫、應力對試件耐久性的損傷作用。
　　2、氯鹽干濕交替下混凝土內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。試驗結果表明:氯鹽干濕循環(huán)作用下混凝土試件內鋼筋局部銹蝕現象明顯;氯鹽干濕循環(huán)作用下混凝土試件預制裂縫處鋼筋發(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)生應力集中現象，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。試驗結果表明:拉伸過程中蝕坑處出現明顯的應力集中現象，蝕坑周圍存在“X”型剪切區(qū)域