混凝土构件中钢筋非均匀锈胀应力研究

研究钢筋锈蚀引起混凝土保护层开裂的机理,对于评估受锈蚀影响的混凝土结构剩余寿命具有重要意义。本文提出了一种求解钢筋非均匀锈蚀应力场的解析方法。基于Muskhelishvili的复变函数法和Verruijt共形映射公式,利用基于冯·米塞斯分布的钢筋非均匀锈蚀模型作为位移边界条件,得到了钢筋非均匀锈胀应力的解析解。通过与基于ANSYS有限元模拟结果的比较,验证了解析解的有效性。对比了不同锈蚀模式下引起的应力,发现非均匀锈蚀引起的最大应力远大于均匀锈蚀引起的最大应力。通过实例探讨了影响钢筋锈胀力的各个因素,研究表明：钢筋直径越大,锈胀力越小,混凝土保护层越容易开裂;混凝土保护层厚度越大,锈胀力越大;混凝土强度等级越高,钢筋锈胀力亦越大。为易受锈蚀影响的钢筋混凝土构件设计提供了科学依据。     

起波钢筋高速动态拉伸力学性能研究

针对提高混凝土梁抗冲击爆炸性能的起波配筋新技术,采用理论分析与动态冲击拉伸试验相结合的方法,揭示了起波钢筋的快速拉伸变形作用机理,分析了拉伸速度、起波矢高等因素对起波钢筋抗拉强度的影响规律,确定了起波钢筋静态弹性极限强度计算方法。提出了起波钢筋等效拉伸应变率新概念,建立了弹性极限强度动力放大系数（dynamic increase factors,DIF）计算模型。研究结果表明,预先弯折起波使得钢筋在受力拉直过程中产生截面弯矩,起波钢筋的力学性能存在明显的应变率效应;起波钢筋弹性抗拉极限强度DIF随起波矢高的增高先增大后减小,存在一个最优起波设计矢高,可以使起波钢筋抗拉强度动态放大系数达到最大。研究成果可为进一步推动起波配筋技术在防护工程中的应用提供依据。     

氧化腐蚀对HRB400EⅢ级建筑抗震钢筋低周疲劳性能的影响

工程实际中,建筑用钢不可避免地会接触空气而遭受氧化腐蚀。本文开展了地震区域大力推广应用的HRB400EIII级钢筋氧化前、后的低周疲劳行为研究。采用轴向应变控制方法,在MTS809拉扭复合疲劳试验机上开展了大量的低周疲劳试验,获得了氧化前、后HRB400EIII级钢筋低周疲劳性能,如循环应力响应特征、循环应力-应变关系以及寿命预测公式等。通过断口电镜扫描发现,氧化后HRB400EIII级钢筋的裂纹均萌生于试件表面,且存在多处裂纹源。研究结果表明,氧化腐蚀对低周疲劳寿命及微观断裂机理方面均存在明显影响,并从力学性能变化的角度对引起差异的原因进行了解释。     

钢筋锈胀引发混凝土保护层开裂破坏的细观数值研究

钢筋锈蚀膨胀引起保护层混凝土开裂是影响钢筋混凝土结构耐久性和服役寿命的重要因素。考虑到混凝土细观结构组成对保护层破坏模式的影响,从细观角度出发,将混凝土看作由骨料、砂浆基质及两者间界面过渡区组成的三相复合材料,建立了描述钢筋锈胀力学行为的混凝土随机骨料模型。采用塑性损伤本构关系模型来表征砂浆基质和过渡区界面的力学行为,假定钢筋均匀锈蚀,对钢筋锈胀引起的混凝土保护层开裂破坏过程进行了细观数值研究。对比了宏观均匀模型与细观非均质模型下获得的保护层破坏模式,探讨了径厚比(c/d)、钢筋位置(中部和角区)及混凝土拉伸强度对保护层破坏模式及保护层胀裂时钢筋锈蚀水平的影响,得到了一些有益结论。     

探究“铁的锈蚀条件”实验创新设计

设计了铁的锈蚀实验,说明了铁钉的处理方法,增加了温度、酸、碱的影响条件,实现了铁跟蒸馏水及空气中氧气快速反应而生锈,使实验在5 min左右就能够得到准确的结果。     

混凝土中钢筋脱钝的临界氯离子浓度研究

通过不同氯盐钢筋混凝土加速腐蚀试验, 结合、腐蚀面积率和失重率混凝土保护层厚度、水灰比对混凝土中钢筋脱钝的临界氯离子浓度的影响. 结果表明: 为0.5时保护层厚度为15mm钢筋对应氯离子浓度为0.1保护层厚度25mm的则为0.2水灰比0.3时, 保护层厚度15mm钢筋对应氯离子浓度为0.5保护层厚度25mm的则为0.6表面自带灰黑色能有效延缓钢筋锈蚀当同时处于0.5水灰比, 15mm保护层厚度未去氧化皮的钢筋对应氯离子浓度为0.4%.     

冻融后钢筋再生混凝土粘结性能研究

为了进一步了解冻融环境下再生混凝土的抗拉性能及钢筋与再生混凝土的粘结性能,以100％再生粗骨科取代天然碎石制作了再生混凝土劈裂抗拉试件以及以钢筋直径12mm、16mm和20mm为变动因素的钢筋再生混凝土中心拔出试件.采用快冻法将劈裂抗拉试件和中心拔出试件进行冻融循环后分别进行劈裂和拉拔试验,研究冻融循环下再生混凝土劈裂抗拉性能及钢筋与再生混凝土间粘结性能的变化规律.在总结试验结果的基础上,提出了遭受冻融后再生混凝土劈裂抗拉强度及钢筋与再生混凝土间粘结强度的计算表达式,可为我国冻融环境下再生混凝土结构的耐久性设计提供有益的参考.     

碱性溶液中苯甲酸抗坏血酸酯对钢筋的缓蚀行为

合成了一种苯甲酸抗坏血酸酯(AB), 利用腐蚀电化学和表面分析技术, 在含3.5% NaCl的饱和Ca(OH)₂溶液中研究了化合物对钢筋的缓蚀性能, 结合量化计算和分子动力学模拟对其在铁表面的吸附行为和缓蚀作用机理进行了分析讨论. 结果表明, AB的添加可有效降低钢筋的腐蚀电流密度, 提高钢筋的耐蚀性能, 表明缓蚀剂对Cl^－引起的钢筋腐蚀具有良好的抑制作用, 为阴极型缓蚀剂. 化合物通过吸附和与铁离子形成不溶性络合物, 可在钢筋表面形成一层保护膜, 进而阻碍介质中Cl^－与金属表面的接触, 且吸附符合Langmuir等温吸附规律. 量化计算和分子模拟结果证明, 分子中内酯五元环和苯环既是亲核反应活性中心, 也是亲电反应中心, 化合物通过与铁原子间的共价键合而以平行于铁表面的方式吸附在金属表面.     

实用电极材料体系的共焦显微拉曼光谱研究(英文)

本文简要介绍了实验室内有关利用共焦显微拉曼光谱于某些实用电极材料 (表面 )性能研究的结果 .具体的研究实例包括 :尖晶石锂锰氧化物中Li+ 的嵌入 脱出过程 ,AB5 型金属氢化物电极表面氧化物的性能和钢筋电极表面钝化膜及其孔蚀过程 .     

丝束电极研究裂纹对混凝土中钢筋腐蚀的影响

应用丝束电极技术测量浸在10%NaC l溶液中的混凝土内铁丝束的自腐蚀电位和极化电阻分布,研究裂纹对混凝土中铁丝腐蚀的影响和乙醇胺的缓蚀作用.结果表明,裂纹加速了水、氧和氯离子向两侧混凝土中扩散,增加了铁丝腐蚀的不均匀性.乙醇胺扩散到混凝土中,吸附在铁丝表面,基本不改变铁丝的自腐蚀电位,但显著降低了铁丝腐蚀速率,有效抑制了裂纹引起的不均匀腐蚀.