混凝土耐久性毕业答辩.ppt

1、持续荷载和氯盐环境耦合作用下梁劣化性能试验研究,姓名: 刘伟杰,北方工业大学毕业答辩,导师: 何世钦,班级: 土建专研-12,学号: 2012311050104,目录,1、研究背景及意义 2、持续荷载和氯盐环境耦合作用下梁劣化性能试验 3、数据测试 4、试验结果及分析 5、结论,沿海水侵区、潮差区、浪溅区混凝土结构长期处于荷载和氯盐浸泡的环境作用下，由于这些混凝土结构通常是带裂缝工作状态。这就为氯离子侵蚀钢筋提供了便利条件，进而造成混凝土结构一系列劣化。所以持续荷载和氯离子腐蚀环境下混凝土结构的长期性能研究是混凝土耐久性研究的重要方向。,1、 研究背景及意义,已有学者对荷载和氯盐腐蚀耦合作用下

2、钢筋混凝土结构的试验大多是对钢筋进行电化学加速锈蚀，不能反映混凝土结构处于自然环境下的真实腐蚀条件。在研究结果的分析中，大多注重对劣化结果的评价，而且劣化研究方面比较单一。（大多研究侧重于两者耦合下承载力的测定、寿命的预测或者氯离子的扩散规律）。为了更深入地研究腐蚀环境和荷载共同作用下混凝土构件的耐久性问题，应当注重劣化过程的发展，使用性能劣化、承载力下降等。,钢筋混凝土梁尺寸为120mm150mm2100mm，配筋及尺寸如下图所示。纵向受拉钢筋采用HRB400，屈服强度380Mpa，受压钢筋和箍筋采用HRB335，钢筋保护层厚度为25mm。混凝土设计强度C30。,2、持续荷载和氯盐环境耦合作

3、用下梁劣化性能试验,试验主要研究持续荷载和氯盐腐蚀耦合作用下对钢筋混凝土梁一系列耐久性的影响，主要从腐蚀天数和使用荷载大小两方面研究：腐蚀天数有120天、240天、360天，荷载水平有0.52Pu和0.67Pu。,（1）试验梁设计,（2)试验梁安排,(3)试验梁浇筑,支模板,浇筑,绑扎钢筋,养护,试验采用混凝土配重块加载，梁采用反向加载方法，梁的受拉区位于上部，便于观测试验过程中裂缝的发生和发展。,3,1-氯盐槽 4-试件 2-螺栓杆 5-分配梁 3-配重块 6-立柱 7、8、9、10处布置百分表,4,10,1,2,7,8,9,5,6,(4)持续加载和腐蚀耦合试验方法设计,持续荷载-腐蚀试验设

4、计,为了确定试验用梁的最大承载力，取B-1、B-2两根梁进行受弯破坏试验。试验结果可以作为试验梁的最大承载力标准，并在此基础上核定52%极限荷载和67%极限荷载，然后根据混凝土的密度算出所需混凝土块的体积，再进行浇筑。,（5）对比梁静载试验、配重块的浇筑,对比梁静载试验,配重块浇筑,千斤顶支起配重离地面一定距离,把试验梁放到指定位置并用螺栓固定,粘有机玻璃槽，加氯盐腐蚀,控制配重下的千斤顶使配重缓慢下降直到完全加载到试验梁上,3、数据测试,腐蚀过程中需要测定梁的长期挠度发展、裂缝的大小和腐蚀电位。,百分表示数读取,裂缝测定,钢筋锈蚀电位测定,（1）挠度、裂缝、腐蚀电位的测定,（2）剩余承载力测

5、试,试验梁有三种天数下的工况，达到120天、240天、360天腐蚀后要进行剩余承载力的测定。,剩余承载力测试,（3）自由氯离子含量测定,取样区域确定 本试验中试件侵泡面是钢筋混凝土梁纯弯段的受拉面，取样时考虑裂缝的影响，选取非裂缝处、0.1mm裂缝处、0.2mm裂缝处、0.3mm裂缝处进行取样。,非裂缝处,裂缝处,取样分区图,混凝土粉末取样过程 用台钻慢慢磨取混凝土粉末，共取得8个样本浓度粉末，3-5mm、5-10mm、10-15mm、15-20mm、20-25mm、25-30mm、30-40mm、40-50mm试样。,取样过程,氯离子含量测试 混凝土粉末中加入蒸馏水浸泡24小时后用滤纸过滤。

6、然后将虑液移入三角烧瓶中，用稀硫酸中和至无色，加铬酸钾几滴，立即用硝酸银溶液滴至成砖红色。,氯离子滴定,（4）钢筋锈蚀率的测试 当钢筋混凝土梁进行极限荷载试验后，用电镐敲碎混凝土取出锈蚀的受拉钢筋，将锈蚀钢筋用12%盐酸溶液进行酸洗，半小时后取出钢筋放入石灰水溶液中，取出后并经清水漂净，擦干后应在干燥器中至少存放4h。然后称重测出质量损失。,酸洗钢筋过程,第一阶段梁的挠度快速增长，第二个阶段梁的挠度增长变得平缓，第三个阶段梁的挠度又开始快速增长。从记载的数据看由于240天以后裂缝在此阶段发展较快，可以说明钢筋加速锈蚀导致了混凝不断开裂，梁刚度减小，使得梁的挠度增长速率变快。,（1）挠度发展规律

7、,4、试验结果及分析,第一阶段,第二阶段,第三阶段,（2）裂缝开展情况 本文中每根梁初始加载后在500mm内的纯弯段均匀出现了7、8条横向裂缝，裂缝最大基本都在跨中或跨中附近，截止到360天的腐蚀试验梁，70%极限荷载的最大裂缝在0.35mm左右，50%极限荷载最大裂缝在0.25mm左右。,荷载水平对承载力的的影响 图中给出了相同天数时不同荷载下的荷载-挠度曲线，从图中可以看出随着使用荷载的提高梁的极限承载力并没有明显降低，说明从0.52Pu提高到0.67Pu对梁承载力基本没有影响。,（3）剩余承载力结果与分析,腐蚀时间对承载力的影响 从图中可以看出随着腐蚀天数的增加极限承载力有明显的降低，由

8、于荷载对梁承载力降低不明显， 120天、240天、360天腐蚀下梁平均降幅6%、11%、17%。相应的随腐蚀天数的增加，梁的屈服强度和延性也都有很大的降低，可以说明，钢筋与混凝土的粘结性能发生了退化。,从取出的钢筋表面观察，发现同一根钢筋不同侧面的锈蚀程度是不一样的，靠近保护层一侧比远离保护层一侧腐蚀严重；还有一些部位的横向肋已经锈平，有许多坑腐蚀。,（4）钢筋锈蚀率及锈蚀规律,坑锈蚀,远离保护层一侧,靠近保护层一侧,钢筋沿长度方向出现了间断性腐蚀，钢筋锈蚀部位还存在与裂缝部位对应的关系；分断截取钢筋的锈蚀部位并测定锈蚀率，发现钢筋对应裂缝较大的部分相应钢筋的锈蚀率就大。,（5）氯离子扩散规律

9、的研究与分析,裂缝对氯离子扩散规律的影响,图中为实际测得的在梁不同深度处的氯离子含量，总的来看几乎每根梁裂缝处氯离子含量明显比非裂缝处大，而且随着裂缝增大，氯离子含量也有一定的增大。,时间对氯离子扩散规律的影响,图中给出了在0.5Pu时，当裂缝大小相同时，随时间增长的氯离子含量，可以看到随着天数的增加氯离子含量在明显增加，但是在裂缝处比非裂缝处规律明显。,不含氯离子,含氯离子,非裂缝处,裂缝较大处,裂缝较小处,不同裂缝宽度下的氯离子扩散,荷载对氯离子扩散规律的影响 在非裂缝处氯离子随荷载增加在相同深度处含量基本一样。这是因为在非裂缝处氯离子扩散较慢。,在0.2mm裂缝处氯离子随荷载增加在相同深

10、度处含量有小幅度增加。这是因为氯离子在裂缝处比非裂缝处氯离子扩散较快。,5、结论,（1）在持续荷载和氯盐环境耦合作用下，随着时间的增长梁挠度在持续发展。从最长的360天腐蚀试验得出，梁挠度发展经历了三个阶段：快速增长阶段； 挠度增长速率放缓，进入平稳发展阶段； 挠度增长速率又开始增加。得出了钢筋锈蚀对梁挠度有一定的影响。 （2）在持续荷载和氯盐环境耦合作用下，裂缝随时间增长在扩展。 （3）钢筋锈蚀降低了钢筋混凝土梁的承载力，120天、240天、360天腐蚀下梁剩余承载力平均降幅6.1%、11%、17%。 （4）混凝土中氯离子含量裂缝处比非裂缝处高，非裂缝处氯离子含量随深度增加趋势在降低，而裂缝处氯离子含量有波动。氯离子含量受荷载、裂缝大小综合影响，氯离子含量随裂缝、荷载的增大在