銹蝕試件及方法

1、1 背景鋼筋混凝土結構作為一種廣泛采用的結構形式,在經(jīng)過若干年后,通常會由于種種因素的影響, 如碳化、氯離子侵蝕等導致鋼筋生銹, 生成的鐵銹體積要比被腐蝕掉的金屬體積大34倍, 過量鐵銹的產(chǎn)生勢必導致保護層沿鋼筋縱向開裂。而裂縫一旦產(chǎn)生,鋼筋的銹蝕速度大大加快,結構構件的承載力與可靠性劣化的速度也明顯加快。因此, 目前在鋼筋混凝土結構壽命評估時常以鋼筋銹蝕開裂作為壽命終結的標志。2.銹蝕試件及方法2.1 銹蝕試件光面鋼筋和混凝土的粘結機理與變形鋼筋是不同的。2.1.1 試件分類根據(jù)不同的受力性質和試驗目的,粘結試件可分為三類。a. 拔出試件:主要研究粘結錨固問題,模擬鋼筋錨固、搭接及結點區(qū)的主

2、筋滑移等情況。b. 拉伸試件:主要量測粘結應力和滑移,試件兩端的自由面代表構件的主裂縫,試件長度模擬假定的主裂縫間距,試驗主要用于模擬縫間粘結問題。c. 直接測量粘結和滑移值:粘結應力可通過量測鋼筋應變推測;而滑移除端部可直接測得外,內部滑移的量測是很困難的,這也正是許多學者的研究興趣之所在。但目前還沒有方法既可量測出任意點的粘結力與滑移值,又可觀測出混凝土次生裂縫的發(fā)生、發(fā)展情況。2.2 銹蝕方法2.2.1現(xiàn)場取樣是在室外自然條件下進行的，它能真實反映影響銹蝕的各種因素，但由于長期觀測工作量大，周期長，一般需要幾年甚至幾十年的時間才能完成。而且未銹蝕的對比試件往往難以獲得, 這就給鋼筋銹蝕率

3、的確定以及銹蝕鋼筋力學性能變化程度的確定帶來了難度。2.2.2自然裸露大氣環(huán)境中自然裸露銹蝕的鋼筋試件, 這種方法主要針對停建工程預留鋼筋或綁扎前鋼筋室外堆放引起的銹蝕情形, 它與混凝土中鋼筋的銹蝕機理與銹蝕形態(tài)不同。上述二種方法為自然銹蝕，以坑蝕為主。但不易定量控制。2.2.3.人工快速銹蝕（電化學）2.2.3.1大氣通電將鋼筋混凝土試件置于大氣中, 部分區(qū)段內摻氯鹽或外澆鹽溶液, 利用預埋不銹鋼筋充當陰極進行通電銹蝕。2.2.3.2溶液通電先將試件浸入3% 5%的NaCl或CaCl2 溶液7天，再采用6V穩(wěn)壓直流電源通電，在通電過程中觀察電流強度變化，調節(jié)電流強度,使其保持恒定。鋼筋做陽極

4、，溶液做陰極。試件的下端鋼筋露出部分用石蠟封閉，并用絕緣層包裹。在試件下部墊塑料杯將水隔開，目的是只讓粘結段鋼筋發(fā)生腐蝕。每天定時觀察, 當發(fā)現(xiàn)試件表面沿鋼筋縱向出現(xiàn)一道“黑線”時, 則認為混凝土保護層剛剛出現(xiàn)銹蝕裂縫, 此時的鋼筋銹蝕量即為開裂銹蝕量。隨后,將開裂部位用石蠟密封,等另一根鋼筋也達到剛開裂的狀態(tài)后, 取出試件, 破型、除銹、稱重。利用法拉第定律,根據(jù)通電時間和電流密度計算理論腐蝕率,用稱重法實測鋼筋的腐蝕失重率。優(yōu)點：可利用法拉第定律實現(xiàn)對腐蝕的精確控制，而上述其它方法無法做到，故而很多人應用此法。 缺點：氧化不充分。銹蝕試驗方案仍是一個有待研究的問題。3.粘結試驗方法3.1

5、中心拔出根據(jù)水運工程混凝土試驗規(guī)程(JTJ 270298) 中關于混凝土與鋼筋握裹力試驗的規(guī)定, 采用最大量程為5 t 的萬能試驗機進行拔出試驗。在拔出鋼筋的上下兩端各安裝兩只千分表, 以測得兩端的鋼筋滑移量。不能反映梁中鋼筋錨固區(qū)存在彎矩及剪力共同作用的影響, 局限性在于試驗過程中承壓板使混凝土受壓, 但試件制作及試驗裝置比較簡單, 結果便于分析。3.2 梁式（半梁式）試驗普遍認為用梁式粘結試驗得到的粘結強度對設計梁給出最精確的結果, 但研究包含的變量多, 需要大量的試件, 裝置復雜。3.3鋼筋內貼應變片拔出試驗: 即刨開鋼筋, 在鋼筋內部開槽貼應變片, 通過換算可以測得鋼筋與混凝土間的粘結

6、應力, 并得到粘結應力隨錨固位置的變化規(guī)律。但這種方法要測得準確的隨位置變化的粘結本構關系仍存在很多的問題。4.目的、成果 4.1 銹蝕對鋼筋力學性能的影響可以研究如下問題應力-應變關系極限伸長率屈服強度抗拉強度冷彎性能4.2銹蝕對鋼筋與混凝土間粘結性能的影響可以研究銹蝕率、鋼筋直徑、鋼筋類型對如下問題的影響：粘結強度粘結剛度粘結滑移關系粘結本構關系4.3 銹蝕對構件受力性能的影響4.4 銹蝕對鋼筋砼結構耐久性的影響4.5 銹蝕對鋼筋砼結構可靠度的影響，提出可靠度方程4.6 可以提出有限元模型，并用試驗數(shù)據(jù)驗證4.7 銹蝕后鋼筋砼結構的退化機理5.初步方案5.1 幾個問題A 應該做哪個試驗（）

7、？試驗不同，做的試件也不同。B 11、12月氣候寒冷，是否會對試驗產(chǎn)生影響？C目前未找到骨料和銹蝕鋼筋接觸后對，銹蝕鋼筋對混凝土粘結性能的影響。5.2制備試件：選取鋼筋，酸洗、除銹、稱重（精確值0.001g）、標號。再放入混凝土制成試件，28天后才可使用。通電快速腐蝕前應在氯化鈉溶液浸泡7天。試驗前期準備就得要35天。6.參考文獻1張國學。鋼筋銹蝕對鋼筋混凝土構件粘結力的影響。工業(yè)建筑，2000，30(2)2潘振華，牛荻濤，王慶霖。鋼筋銹蝕開裂條件的試驗研究。工業(yè)建筑，1999，29（5）3惠云玲，李榮，林志伸，全明研?；炷粱緲嫾摻钿P蝕前后性能試驗研究。工業(yè)建筑，1997，27（6）4王

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