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腐蚀对结构的影响

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钢筋的腐蚀经常在结构耐久性性能的背景下进行研究;然而,腐蚀同样会影响结构性能。钢的腐蚀可能导致抗弯能力降低(钢筋截面损失),粘结减少,延性限制。在这篇文章中,我们将回顾一些最重要的影响钢腐蚀对钢筋混凝土构件的结构性能。

什么是钢铁腐蚀?

腐蚀是一种化学过程,在此过程中,钢铁等精炼金属会恢复到矿石(即铁氧化物)的低能量、更自然和稳定的状态。用熵定律对这一现象进行了科学的解释。这种反应的过程是失去钢铁材料并产生红锈,其体积通常是红锈的4到7倍。钢体积的增加增加了混凝土中的应力,使其达到开裂的程度,从而导致混凝土桥面或停车场板的分层,以及梁、大梁和柱的混凝土覆盖层的损失。

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腐蚀对结构的影响

1.力量的丧失

钢的腐蚀减少了结构构件的有效截面。这种减少的截面将减少混凝土构件的能力,如板、柱和梁。截面强度的损失对桥面和车库板是至关重要的。

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一个主要的问题是,钢构件(钢筋,梁,股)的腐蚀并不总是有明显的迹象,这使得检查过程非常困难。经济的崩溃雅高中心购物中心是一个在目视检查中未被注意到的结构部件失去能力和完整性的典型例子。在许多炼油厂、工业工厂和管道中,由绝缘和防火材料覆盖的钢构件的腐蚀是一个主要问题。

覆盖在防火绝缘材料下的钢构件在使用寿命中会受到腐蚀。另一个著名的例子是钢筋混凝土单元的抗弯和抗剪能力的降低。Du等(2005)建立了残余面积和强度参数(如屈服强度)的数学模型。该公式根据钢筋的腐蚀速率描述了残余面积。

腐蚀会使梁柱中横向钢筋的有效横截面积减小,降低截面的抗剪能力。在混凝土楼板中,这将降低楼板靠近柱的抗剪强度,增加冲剪破坏的机会。在地基中,腐蚀会导致地基的剪切破坏、锚固破坏或钢筋的弯曲屈服。

2.乏力

腐蚀的另一个结构影响是钢构件、连接和钢筋混凝土构件的疲劳强度。腐蚀会加速结构钢的疲劳裂纹扩展。点蚀的发展引入了额外的应力集中点,在那里可能会发生开裂,这将降低疲劳强度。Apostolopoulos (2006)研究了腐蚀对钢筋高周疲劳和低周疲劳的影响。

易维健等(2010)研究了腐蚀对钢筋混凝土梁疲劳性能的影响。他们的结论是:“钢的腐蚀显著影响钢筋混凝土梁的疲劳性能。随着锈蚀钢筋质量损失率的增加,梁的疲劳寿命降低。

3.降低钢-混凝土黏结

钢筋混凝土单元等复合单元的承载力取决于混凝土-钢筋界面的特性。当钢腐蚀时,腐蚀产物膨胀。这将在钢筋表面留下一层质量较差的钢层。这一层与周围混凝土的粘结性很差;因此,它会减少截面的容量。在搭接或锚固的情况下,这可能会减少锚固的有效长度,并导致截面过早失效。斯坦尼什(1997)研究了腐蚀对钢筋混凝土单元粘结强度的影响。

混凝土板锈蚀

4.有限的延性

腐蚀能显著降低钢筋混凝土截面的延性。这在抗震设计和评价中是至关重要的。腐蚀断面的延性较低,塑性变形受到限制。这将影响元素的地震反应。搭接接头中钢筋的腐蚀会影响搭接中的荷载传递,阻碍搭接产生屈服应力。Asri和Ou(2011)采用非线性推覆分析方法研究了锈蚀桥柱的地震反应。

延性

如何评估混凝土的腐蚀?

虽然没有办法防止腐蚀发生,但已经开发了一些方法来保护和维护钢筋混凝土构件。使用缓蚀剂、阴极保护和环氧涂层已被证明在控制腐蚀速率方面是有效的。然而,适当的检查和监测RC元素是关键,以保持其耐久性和结构性能随时间的推移。

1.半电池腐蚀电位映射

半电池腐蚀电位映射是评估钢筋混凝土构件主动腐蚀可能性的一种有效方法。该试验是最广泛使用的检查程序混凝土桥面,停车场结构。

半电池腐蚀电位映射

2.表面电阻率

表面电阻率是一种具有成本效益和快速无损检测,可用于评估混凝土材料的耐久性性能。该试验可用于评估混凝土的渗透性(电导率),以抵御诸如氯化物等腐蚀性物质的侵入。电阻率测试已适用于AASHTO TP95,以及几种DOTs和MTO。

3.探地雷达

探地雷达(GPR)已被证明是一种有效的无损检测方法,快速筛选大型混凝土构件,如桥面,停车场板。测试可以确定需要进一步测试和检查的位置。虽然探地雷达不能直接显示腐蚀,但它可以帮助有经验的用户识别更有可能发生腐蚀的区域。

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关于“腐蚀的结构效应”的33个思考

  1. 乔纳森·汉普顿

    每一个问题都可以通过使用防腐蚀螺纹钢来避免

    是的。我说的是证据,不是抵抗

    你可以用易腐蚀的价格和“耐腐蚀”的分数来防腐蚀。

    1. 亚历克西斯borderon

      只在需要时使用不锈钢钢筋;边缘和暴露区域,以及接缝,是一种被证明是有效的解决方案,目前被领先的顾问使用。

      1. Poorna Ratnaweera

        我想耐腐蚀钢筋和不锈钢钢筋是昂贵的解决方案。密封混凝土表面,以防止可能出现的表面裂缝和任何微小的开口,这些裂缝会使钢筋暴露在空气中,从而开始腐蚀反应,难道不是更容易和更经济有效吗?

        1. 消除混凝土中所有腐蚀机制的最佳方法是防止混凝土吸水,密封剂和涂料不起作用,需要每年进行维护,生产疏水和孔隙堵塞(HPI)混凝土是最佳时间证明的方法。

        2. 罗摩昌德拉V

          Poorna -你的建议是开箱即用的,从施工时间和成本效益方面来说是最好和最便宜的解决方案。
          然而,在目前的施工实践中,在印度的背景下,加强加固的覆盖以消除腐蚀环境的渗透性是有效的解决方案,因为这是一个可负担性和成本效益的问题。除非是一个成本很高的项目,否则我们多久会使用一个工程师来指导,更不用说监督最终用户/客户的需求/要求了?通常是依靠熟练的商人来解决问题。
          作为一种折衷方案,考虑到可靠性的问题,建议在最靠近攻击环境的外部加固处用SS进行加固(对此有人表示怀疑),或者在加固处放置前涂上一层防腐涂料之类的溶液——但这应该在钢筋切割和弯曲之后进行(面向劳动)。
          现在整个问题都被GFRP加固材料的使用所解决了,据说GFRP是一种更便宜的替代品,而且显然没有腐蚀性。几乎所有在博客中讨论的参数,如强度,粘结,延性,疲劳,抗剪能力等都被解决,并消除了不足之处。

      2. 这不是一个三言两语就能概括的简单话题。每个项目和成员都要考虑材料、施工/可施工性和服务风险。一些线段或一些曝光只能用不锈钢建造,以延长使用寿命,另一些可以多种选择的组合,更高的强度,暴露表面不锈钢或密封剂。如果没有什么是可管理的维护服务的结构比防腐。

      3. 玻璃钢是一种耐腐蚀加固产品。所有其他形式的钢,包括不锈钢,最终将转移到能量最小的状态;因此会降解/氧化,增加它们对本文中列出的相同腐蚀特性的脆弱性。GFRP在世界上大多数地方仍然非常便宜,众所周知,它的碳效率显著(50%)高。表面准备只会“保护”在有效的情况下,并且在裂缝宽度允许的范围内。如果裂纹是由创伤事件造成的,GFRP reo将保留其耐腐蚀特性。

      4. 广播:混凝土结构| FPrimeC解决方案的恶化欢迎您的加入

      5. 值得注意的是,腐蚀不仅发生在钢筋中(氯化物腐蚀),其他形式的腐蚀也发生在混凝土中,如硫酸盐侵蚀水泥膏体,碱-硅反应,延迟钙矾石形成,冻结和腐蚀等,所有这些都有一个共同点,那就是水,防止水进入混凝土,你将拥有一个持久的和无腐蚀的混凝土结构的使用寿命。
        这是我们已经证明了60多年使用Everdure Caltite混凝土..http://www.cementaid.comhttp://www.cementaid.co.uk

      6. 广播:4桥面| FPrimeC方案状况调查方法欢迎您的加入

      7. 广播:混凝土结构| FPrimeC解决方案的恶化欢迎您的加入

      8. 广播:日食对混凝土溶液的影响欢迎您的加入

      9. 我们正在使用锌金属化来防止各种类型的混凝土结构中的钢筋腐蚀,包括在盐水中的区域。锌离子已被证明能渗透到混凝土的孔隙中20英尺深。请联系我们了解更多信息。Metalize.net

      10. 伟大的信息。腐蚀is a dangerous and extremely costly problem.The most common kinds of corrosion result from electrochemical reactions.Some metals acquire a natural passivity, or resistance to corrosion. This occurs when the metal reacts with, or corrodes in, the oxygen in air.

      11. 广播:混凝土罐| FPrimeC溶液的无损检测欢迎您的加入

      12. 广播:桥梁结构常见缺陷| FPrimeC解决方案欢迎您的加入

      13. 真正的资讯博客。它肯定会帮助许多在工业中工作的人,特别是因为他们经常面临腐蚀相关的问题&这些问题使他们遭受很多时间。另一方面,技术进步为工业提供了解决方案。就像市场上有许多工具,不仅管理流量,而且它们是耐腐蚀的。所以一定要写一篇关于这些乐器的博客&继续写。人们需要这种信息丰富的东西来阅读。

      14. 读到腐蚀是如何加速疲劳和钢结构裂缝的发展是非常有趣的。我和我的家人生活在一个非常潮湿的环境中,所以腐蚀和生锈是一个问题。我会检查一下,确保我们的混凝土和其他基础材料由专业人员防水。

      15. 当你谈到腐蚀如何通过恢复到较低的能量状态而导致材料失去强度时,我觉得很有趣。现在我想起来了,我很想知道钢是如何被评为“结构性”的,以及用什么方法来保护金属免受腐蚀。我很喜欢阅读您的文章,并了解更多关于腐蚀的原因和影响,所以感谢分享!

      16. 我喜欢你解释的腐蚀影响金属的机械部件,而不仅仅是耐久性相关的问题。现在我想到了,我很想知道有什么样的电镀可以帮助金属变得更耐腐蚀。你的文章用一种容易理解的方式解释了腐蚀,所以感谢你花时间分享!

      17. 当你解释钢铁的腐蚀会降低结构中使用的组件的效率时,我觉得很有趣。据我所知,不锈钢可以防止其老化和腐蚀。了解更多关于不锈钢是如何在结构建筑中使用的是很有趣的。

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