鋼筋銹蝕的案例
abaqus鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落細(xì)觀模型
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鋼筋銹蝕影響：
細(xì)觀模型：
混凝土損傷：
保護(hù)層脫落：
水利工程中混凝土檢測試驗(yàn)內(nèi)容及質(zhì)量控制措施
1.3鋼筋銹蝕檢測
研究分析水利工程建設(shè)項(xiàng)目中最常出現(xiàn)安全事故的主要原因發(fā)現(xiàn)，混凝土架構(gòu)不穩(wěn)會導(dǎo)致工程整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，而造成混凝土架構(gòu)不穩(wěn)的關(guān)鍵因素在于鋼筋銹蝕程度。簡單來說，鋼筋銹蝕程度越強(qiáng)，其混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會更差。而銹蝕度越輕，混凝土結(jié)構(gòu)也會更穩(wěn)定且更持久，安全事故發(fā)生率也會更低。而目前國內(nèi)對混凝土鋼筋銹蝕強(qiáng)度檢測時最常采用的試驗(yàn)方法是半電池電位檢測法。具體來說，首先需要將待檢測鋼筋構(gòu)件插入混凝土結(jié)構(gòu)中，然后將鋼筋與銹蝕檢測儀有效連接，此時仔細(xì)觀察和分析儀器半電池電位的變化情況，并以此來判斷鋼筋澆筑側(cè)面地銹蝕程度，通常情況下，方鋼筋側(cè)面的碳化程度促使電位上升到2.0mm，則可以說明鋼筋的銹蝕程度較強(qiáng)，而且混凝土架構(gòu)可以出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
1.4密實(shí)度檢測
在水利工程中檢測混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性時，目前最常采用的三種檢測試驗(yàn)方法是：第一種，電磁波檢測方法。
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舊橋立柱混凝土強(qiáng)度在33~40MPa 之間，碳化深度在18~45mm之間，鋼筋銹蝕區(qū)混凝土已完全碳化，經(jīng)過對立柱混凝土鑿開觀察，發(fā)現(xiàn)舊橋立柱鋼筋已全面銹蝕，即使是表面完好的混凝土，其內(nèi)部鋼筋表面也已經(jīng)有銹蝕跡象?；炷恋奶蓟侵复髿庵械亩趸寂c混凝土中的堿性物質(zhì)氫氧化碳發(fā)生反應(yīng)使混凝土中的PH值下降。其主要危害是使混凝土中鋼筋的保護(hù)膜受到破壞，引起鋼筋銹蝕。因此，混凝土的碳化深度是反映混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一。而鋼筋的銹蝕則使混凝土保護(hù)層脫落，鋼筋有效面積減小，導(dǎo)致承載力下降甚至結(jié)構(gòu)破壞，這種破壞往往是突然性的。
展開 abaqus鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土開裂
abaqus鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土開裂
鋼筋混凝土的測試樣品往往太小
根據(jù)一個來自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院研究小組的說法，混凝土內(nèi)部的鋼筋會經(jīng)常出現(xiàn)局部腐蝕現(xiàn)象；
圖片來源：蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Ueli Angst教授。
來自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的Ueli Angst和Bernhard Elsener教授發(fā)表了關(guān)于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測量腐蝕速率的尺寸效應(yīng)和與實(shí)際條件相比存在的潛在缺點(diǎn)的研究發(fā)現(xiàn)。
“在我們的研究項(xiàng)目中，我們檢查了各種尺寸的鋼筋混凝土樣本，發(fā)現(xiàn)腐蝕性氯化物濃度在較小的樣本中要明顯得多，并且波動比較大尺寸的樣本要大，”Angst在發(fā)布的新聞稿中說道。
引發(fā)腐蝕的氯化物最低濃度
據(jù)Angst稱，混凝土中氯化物引起的鋼筋銹蝕是混凝土基礎(chǔ)設(shè)施腐蝕的最主要原因，其中局部點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕是最為普遍的形式，這些通常都是由于有害的環(huán)境影響而造成的，例如大氣中的二氧化碳（CO2）和除冰鹽等。多年來，鹽中的氯化物會不斷滲透到混凝土中直至對鋼筋進(jìn)行腐蝕。
在以前，科學(xué)家們總是試圖通過確定引發(fā)腐蝕所需的氯化物濃度水平高低來評估腐蝕速率?！八杏糜陬A(yù)測混凝土中引起鋼筋銹蝕的氯化物濃度的模型和方法都是基于這個概念之上”，這些教授說道。
除了視覺評估和使用無損檢測方法外，通常還要通過提取混凝土樣品進(jìn)行一些其他測試以對腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行檢測。
“樣品中的氯離子濃度是在實(shí)驗(yàn)室計(jì)算的”，Elsener說道：“如果樣品中測定的含量超過了水泥重量的0.4％這個臨界值，人們的看法是：不僅在表面附近，而且在更深的水平上，腐蝕將很快就會出現(xiàn)，材料將需要進(jìn)行修復(fù)”。
然而，該研究小組成員認(rèn)為，這些測試的準(zhǔn)確性與暴露的鋼表面積大小密切相關(guān)，更小的樣本將導(dǎo)致結(jié)果的準(zhǔn)確性偏差更大。據(jù)他們所說，目前測量的典型混凝土樣品的尺寸范圍大約是從50到200毫米。
展開 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的裂縫(Cracking in Reinforced Concrete)
不過, 鋼筋銹蝕裂縫不是一個直接原因, 如果混凝土的保護(hù)層不開裂, 就不會出現(xiàn)銹蝕裂縫.
所以, 鋼筋混凝土構(gòu)件中形成的裂縫可分為兩大類: 一個是由外部施加的荷載引起的裂縫，另一個是由混凝土自身, 獨(dú)立于荷載發(fā)生的裂縫。彎曲裂縫和傾斜剪切裂縫是由外部荷載引起的兩類主要裂縫, 如下圖所示。傾斜剪切裂縫通常在薄壁梁上受到高剪切力時形成; 彎曲裂縫在構(gòu)件的受拉區(qū)形成，呈楔形狀，最大的裂縫寬度出現(xiàn)在受拉面，靠近中性軸的的裂縫寬度為零.
混凝土內(nèi)部的微裂縫是由外部載荷引起的另一種裂縫形式。這些裂縫是由于變形鋼筋中肋骨附近的高混凝土應(yīng)力而產(chǎn)生的，并被限制在鋼筋的緊鄰區(qū)域而不出現(xiàn)在混凝土表面, 這些微裂縫被認(rèn)為是粘結(jié)機(jī)制的一部分。
由于混凝土收縮或溫度變化而在受限構(gòu)件中產(chǎn)生的裂縫屬于第二類裂縫，它與施加的載荷無關(guān)。在薄的受限構(gòu)件(如樓板)中，這些裂縫可能延伸到整個橫截面，通常寬度差不多相同。如果這些裂縫的寬度沒有得到適當(dāng)?shù)目刂?，它們可能會破壞結(jié)構(gòu)的完整性，降低彎曲剛度，從而導(dǎo)致大的撓度。
不同規(guī)范剪跨比m取值范圍的比較(Shear Span to Depth Ratio)
鋼筋混凝土梁的剪切破壞(Shear Failure in Reinforced Concrete Beams)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及材料的物理力學(xué)性能(1)
4 彎曲裂縫的間距和寬度
當(dāng)構(gòu)件受力面的混凝土應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗彎強(qiáng)度時，就會出現(xiàn)撓性裂縫。裂縫形成后，在構(gòu)件表面的混凝土中會發(fā)生一些彈性恢復(fù)，導(dǎo)致裂縫寬度增加。然而，由于粘結(jié)力的作用，在鋼筋周圍的混凝土中保持著一些應(yīng)力和應(yīng)變。這有助于在鋼筋附近的裂縫寬度比在拉伸面的裂縫寬度減少。
梁的變矩區(qū)的撓性裂縫以一定的間隔發(fā)展；然而，在恒定的矩區(qū)，這些裂縫以不連續(xù)的間隔發(fā)展。
展開 防凍混凝土=抗凍混凝土？很多工程人沒搞清楚！
2
關(guān)于早強(qiáng)劑和防凍劑
當(dāng)今世界混凝土破壞原因按重要性排列的順序是：鋼筋銹蝕、寒冷氣候下的凍害、侵蝕環(huán)境的物理化學(xué)作用。因此，摻用早強(qiáng)劑或防凍劑的混凝土應(yīng)注意要限制氯鹽含量，氯鹽是誘發(fā)鋼筋銹蝕的一個很重要因素，預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定控制混凝土中的最大氯離子含量，避免發(fā)生工程質(zhì)量事故，造成巨大浪費(fèi)，國內(nèi)外許多工程已為此付出了慘重代價(jià)。
①混凝土早強(qiáng)劑與組分
能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑稱為早強(qiáng)劑。在實(shí)際使用中，大多為復(fù)配早強(qiáng)劑，無機(jī)鹽類對混凝土后期強(qiáng)度不利；氯鹽早強(qiáng)劑會引起鋼筋銹蝕；硫酸鹽早強(qiáng)劑可能產(chǎn)生體積膨脹，使混凝土耐久性降低；鈉鹽早強(qiáng)劑將增加混凝土中堿含量，與活性二氧化硅骨料產(chǎn)生堿—骨料反應(yīng)。早強(qiáng)劑過量加入，雖然混凝土早期效果好，但后期強(qiáng)度損失大，鹽析加劇影響混凝土飾面；增加混凝土導(dǎo)電性能及增大混凝土收縮開裂的危險(xiǎn)?；炷猎鐝?qiáng)劑的主要組分有：氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鋁、重鉻酸鉀、三乙醇胺、三異丙醇胺、甲醇、乙醇、甲酸鈣、草酸鋰、乙酸鈉等。
②混凝土防凍劑與組分
能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到預(yù)期性能的外加劑稱為防凍劑。防凍劑絕大多數(shù)是復(fù)合外加劑，應(yīng)控制早強(qiáng)組分和防凍組分無機(jī)鹽類的摻入量，否則使用不當(dāng)會引起混凝土后期強(qiáng)度倒縮、鋼筋銹蝕及堿—骨料反應(yīng)發(fā)生。
混凝土防凍劑的主要組分有：防凍組分（如亞硝酸鈉、氯化鈉、甲醇、尿素、氯化鈣、碳酸鉀等）、引氣組分（如松香皂、松香熱聚物、烷基磺酸鈉等）、早強(qiáng)組分（如硫酸鈉、氯化鈣、硝酸鈣、三乙醇胺等）、減水組分（如萘系、三聚氰胺、氨基磺酸等）。
展開 『分享』基于貝葉斯方法的時變可靠度分析
摘要：針對現(xiàn)役鋼筋混凝土橋梁時變可靠度分析的現(xiàn)狀，首先根據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)信息確定了一個抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)退
化模型，然后結(jié)合結(jié)構(gòu)實(shí)際檢測信息，運(yùn)用貝葉斯方法綜合這兩類信息，并進(jìn)行了推斷，從而對模型參數(shù)進(jìn)行
了更新，并利用更新后的參數(shù)對混凝土模型和鋼筋銹蝕模型進(jìn)行了修正，最后結(jié)合已有的荷載效應(yīng)分析理論，
計(jì)算時變可靠度，給出了一個計(jì)算實(shí)例．
關(guān)鍵詞：貝葉斯方法；信息更新；時變可靠性；抗力衰減
基于貝葉斯方法的時變可靠度分析.pdf
【EDF開源CAE】基于Code_Aster對EPR安全殼含水率傳感器的標(biāo)定
01
背景與目標(biāo)
隨著使用時間的推進(jìn)，混凝土結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn)各種老化現(xiàn)象，如收縮、徐變、體積變化（堿骨料反應(yīng)等）以及鋼筋銹蝕。這些老化現(xiàn)象均與混凝土中含水率隨時間的演變相關(guān)。準(zhǔn)確的測量含水率可以更好地預(yù)測混凝土含水率隨時間的演變，從而更好的預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)在壽期內(nèi)不同階段的性能。
堿骨料反應(yīng)
鋼筋銹蝕
TDR（Time DomainReflectometry，時域反射測定法）是一種測量混凝土結(jié)構(gòu)中含水率的方法?；炷恋瓤紫督橘|(zhì)的相對介電常數(shù)與其含水率具有相關(guān)性，TDR方法通過測量計(jì)算電磁波通過傳感器探針的時間來獲得混凝土的相對介電常數(shù)，然后根據(jù)介電常數(shù)與含水率的定量關(guān)系獲得混凝土的含水率。
在本案例中，首先需要進(jìn)行混凝土試塊試驗(yàn)來標(biāo)定混凝土介電常數(shù)與水含率的定量關(guān)系?；炷猎噳K試驗(yàn)一般只能得到整個試塊的含水率，而不能直接獲得傳感器測量區(qū)的含水率。
展開 混凝土結(jié)構(gòu)檢測方法階段性研究總結(jié)
三、鋼筋銹蝕檢測方法：無損技術(shù)發(fā)展迅速，但需規(guī)范支撐
半電池電位法：評估銹蝕趨勢（非實(shí)際銹蝕）
特征K值法：適用于碳化引起的老化結(jié)構(gòu)
剔鑿實(shí)測（直接法）：驗(yàn)證實(shí)際銹蝕
目前大部分無損方法是趨勢評估，無法直接給出實(shí)際銹蝕率，實(shí)際使用中常需與局部剔鑿結(jié)合。
四、智能無損檢測：團(tuán)隊(duì)有小伙伴從事相關(guān)研究，歡迎交流咨詢！
15萬噸的碳纖維航道防波堤工程，成功通過專家的論證
在這次工程施工中，防波堤格柵板的縱筋和箍筋均采用了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，這一材料具備輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕的特點(diǎn)，用它來替代鋼筋，可消除鋼筋銹蝕后帶來的安全隱患，并能夠解決傳統(tǒng)建筑材料不能解決的部分技術(shù)難題。
在現(xiàn)場察看了工程建設(shè)情況后，來自清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司、中交上海港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司的專家們都認(rèn)為，在海洋工程中用這一新型材料替代鋼筋，是徹底解決銹蝕難題的有效辦法之一，一致同意該技術(shù)項(xiàng)目通過論證。
“用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料做格柵板，在我國近海工程建設(shè)中還是第一次大規(guī)模嘗試?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人、教授級高工李榮表示，高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在洋口港航道工程的成功運(yùn)用，對于未來普遍推廣具有重要的借鑒和示范意義。
（來源：碳纖維體驗(yàn)館）
展開 
詳解碳纖維布修補(bǔ)砼裂縫
為防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展，以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋銹蝕，我們采用上述灌縫技術(shù)對裂縫進(jìn)行加固。同時，為了防止裂縫部位應(yīng)力集中產(chǎn)生破壞，也為了起到防滲的作用，應(yīng)對加固后的裂縫部位粘貼碳纖維布加固。
碳纖維布有著極高的抗拉強(qiáng)度，采用配套碳纖維膠使其黏貼在混凝土表面，代替裂縫處混凝土結(jié)構(gòu)承受拉力。在修補(bǔ)混凝土裂縫時，所使用的碳纖維布必須與混凝土緊密粘貼，使碳纖維布所受的力傳遞到裂縫周邊混凝土結(jié)構(gòu)上，使其和混凝土結(jié)構(gòu)形成一個整體，從而確保建筑的安全。
為了保證高質(zhì)量的粘結(jié)效果，此處應(yīng)有兩點(diǎn)要求：
1.所采用的膠粘劑應(yīng)具有較強(qiáng)的抗剝離能力和很小的收縮性；
2.原構(gòu)件打磨平整及表面含水率合適。
最后，碳纖維布加固裂縫具有這樣的優(yōu)勢：碳纖維布重量輕，易施工，基本不增加構(gòu)件自重；可自由裁切，適用于各種形狀構(gòu)件；可彎曲纏繞成型，對各類曲面、異型構(gòu)件加固優(yōu)勢更為顯著；高強(qiáng)抗拉、抗酸堿腐蝕；環(huán)保無毒，居住中可施。
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展開 受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算方法(Crack width of flexural members)
1 引言
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要原因: (1) 作用的效應(yīng)(彎矩、剪力、扭矩及拉力等)引起的裂縫; (2) 由外加變形或約束變形引起的裂縫; (3)由使用環(huán)境條件作用引起的鋼筋銹蝕裂縫。鋼筋混凝土構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生的混凝土彎曲裂縫寬度(Crack Width)，主要通過設(shè)計(jì)上進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算和構(gòu)造措施上加以控制。由于影響裂縫寬度的因素非常多, 因此不同規(guī)范有著不同的混凝土裂縫寬度計(jì)算方法. 這個筆記follow著課程進(jìn)度[4/19/2021至4/25/2021 Week 7], 簡要回顧了三種規(guī)范計(jì)算混凝土受彎構(gòu)件裂縫寬度的方法.
2 公路橋規(guī)
《公路橋規(guī)》規(guī)定, 對于矩形、T形和工字形截面的鋼筋混凝土構(gòu)件，最大裂縫寬度的計(jì)算方法如下圖所示. 這種計(jì)算方法的影響因素包括：鋼筋表面的粗糙度, 載荷作用的彎矩, 受彎構(gòu)件的受力性質(zhì), 鋼筋的彈性模量, 混凝土保護(hù)層厚度, 縱向受拉鋼筋的直徑, 載荷作用下的應(yīng)力以及配筋率.
3 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》采用綜合理論計(jì)算最大裂縫寬度, 考慮了混凝土保護(hù)層厚度對裂縫寬度的影響, 同時也考慮了鋼筋和混凝土之間可能出現(xiàn)的滑移. 這種計(jì)算方法的影響因素包括: 構(gòu)件所受的彎矩值, 受拉區(qū)縱向鋼筋的應(yīng)力; 裂縫間縱向受拉鋼筋的應(yīng)變不均勻性, 保護(hù)層厚度, 有效受拉混凝土面積, 鋼筋的配筋率, 鋼筋截面積等.
4 ACI 318規(guī)范
在1999年之前，《ACI 318規(guī)范》中的受彎裂縫控制要求是基于Gergely和Lutz提出的所謂z-factor方法。
展開 混凝土裂縫寬度的容許值(Tolerable Crack Width of Concrete)
這個筆記總結(jié)了一些常用的裂縫寬度允許值(Permissible Crack Widths).
2 公路橋規(guī)
《公路橋規(guī)》規(guī)定, 在正常使用極限狀態(tài)下, 鋼筋混凝土構(gòu)件的最大裂縫寬度, 應(yīng)該按作用(或荷載)頻遇組合并考慮長期效應(yīng)組合影響進(jìn)行驗(yàn)算, 且不得超過規(guī)定的裂縫限值[Wf]:(1) 在I類(一般環(huán)境), II類(凍融環(huán)境)和VII類(腐蝕環(huán)境)環(huán)境條件下的鋼筋混凝土構(gòu)件, 算得的最大裂縫寬度不應(yīng)超過0.2mm;
(2) 處于III類(海洋氯化物環(huán)境),IV類(除冰鹽等其它氯化物環(huán)境)和VI類(化學(xué)腐蝕環(huán)境)環(huán)境條件下的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件, 允許裂縫寬度不應(yīng)超過0.15mm.
(3) 處于V類(鹽結(jié)晶環(huán)境)環(huán)境下的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件, 允許裂縫寬度不應(yīng)超過0.1mm.
注意: 《公路橋規(guī)》規(guī)定的混凝土裂縫寬度限值, 是對在作用(或荷載)頻遇組合并考慮長期效應(yīng)組合影響下與構(gòu)件軸線方向呈垂直的裂縫而言, 不包括施工中混凝土收縮,養(yǎng)護(hù)不當(dāng)及鋼筋銹蝕等引起的其他非受力裂縫.
3 ACI Code
《ACI Code》規(guī)定: 對于內(nèi)部環(huán)境(interior exposure)的混凝土, 最大裂縫寬度(critical crack width)是0.016 inch(0.4mm); 對于外部環(huán)境(exterior exposure)的混凝土, 最大裂縫寬度(critical crack width)是0.013 inch(0.3mm).
展開 《Engineering Failure Analysis》：混凝土保護(hù)層銹脹開裂細(xì)觀力學(xué)模擬
導(dǎo)讀
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于良好的塑性和材料的就地性，在建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中應(yīng)用廣泛，但鋼筋銹蝕導(dǎo)致保護(hù)層的銹脹開裂現(xiàn)象極大的危害了結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。細(xì)觀層次下，混凝土是由粗骨料、砂漿和二者界面區(qū)組成的三相復(fù)合材料，其中界面區(qū)是最薄弱的環(huán)節(jié)，因而銹脹裂縫也往往在此處萌生和擴(kuò)展。為研究細(xì)觀層次下保護(hù)層的銹脹開裂過程，北京工業(yè)大學(xué)的杜修力（第一作者）和金瀏（通訊作者）兩位學(xué)者采用基于ABAQUS建立了用以計(jì)算保護(hù)層銹脹開裂細(xì)觀有限元模型，并在《Engineering Failure Analysis》上發(fā)表了題為“Meso-scale numerical investigation on cracking of cover concrete induced by corrosion of reinforcing steel”的研究成果。有限元模型中，粗骨料采用隨機(jī)骨料的投放方法，骨料體積含量高達(dá)46.5%。并討論了保護(hù)層厚度，骨料分布和鋼筋位置對于保護(hù)層銹脹開裂過程力學(xué)反應(yīng)的影響。
內(nèi)容簡介
現(xiàn)有的預(yù)測保護(hù)層銹脹開裂數(shù)值模型中，大多采用宏觀模型，即假設(shè)混凝土為均質(zhì)材料，而實(shí)際上混凝土是是由粗骨料、砂漿和二者界面組成的多相復(fù)合材料。在宏觀層次下，無法體現(xiàn)各相材料對于保護(hù)層銹脹裂縫萌生和擴(kuò)展的影響，因此有必要采用細(xì)觀力學(xué)模型研究保護(hù)層的銹脹開裂過程及力學(xué)反應(yīng)。
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