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。钢腐蚀可能导致抗弯承载力降低(钢筋截面损失),减少粘结,限制延性。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,在这个过程中,精炼金属(如钢铁)会恢复到它们能量较低、更自然和稳定的矿石状态(如氧化铁)。这种现象用熵定律作了科学的解释。反应发生在钢材流失和产生红锈的过程中,红锈的体积一般是原来的4 ~ 7倍。钢体积的增加增加了混凝土的应力,在一定程度上它可以裂缝,导致混凝土桥面或停车场板分层,梁、梁和柱的混凝土覆盖层的损失。
腐蚀的结构效应
1.失去力量
钢腐蚀降低了结构构件的有效截面。减少的截面将减少混凝土元素的能力,如板,柱和梁。断面强度的损失对桥面和车库板是至关重要的。
一个主要的问题是,钢构件(钢筋、横梁、钢绞线)的腐蚀并不总是有视觉标志,这使得检查过程非常困难。的崩溃藻类中心商场这是一个很好的例子,在视觉检查期间没有注意到的结构构件的能力和完整性。在许多炼油厂、工业工厂和管道中,由绝缘材料和防火材料覆盖的钢构件的腐蚀是一个主要问题。
在防火绝缘下覆盖的钢构件在其使用寿命中会遭受腐蚀。另一个著名的例子是钢筋混凝土构件的抗弯、抗剪承载力的降低。Du等人(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来描述剩余面积。
腐蚀会减小梁、柱中横向钢筋的有效截面积,降低截面的抗剪承载力。在混凝土板中,这样会降低板靠近柱的抗剪强度,增加冲切破坏的几率。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
腐蚀对结构的另一个影响是对钢构件、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,在那里可能会发生裂纹,这将降低疲劳强度。Apostolopoulos (2006)研究了腐蚀对钢筋高低周疲劳的影响。
3.减少了核心筒债券
钢筋混凝土构件等复合构件的承载力取决于混凝土-钢筋界面的特性。钢腐蚀时,腐蚀产物膨胀。这样会在钢筋表面留下一层质量较差的钢层。该层与周围混凝土粘结不良;因此,它将减少截面的容量。如果采用搭接或锚固,可能会减少有效锚固长度,导致截面过早破坏。斯坦尼什(1997)研究了腐蚀对RC元素粘结强度的影响。
4.有限的延性
腐蚀会显著降低钢筋混凝土截面的延性。这在抗震设计和评估中至关重要。腐蚀截面塑性较低,塑性变形有限。这将影响构件的地震反应。搭接件中钢筋的腐蚀会影响搭接件中的荷载传递,防止搭接件产生屈服应力。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。
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是的。我说的是证明,不是抵抗
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GFRP钢筋是加拿大常用的一级钢筋。与不锈钢相比,它无与伦比的耐用性和低成本使其成为唯一的防腐加固。即使是不锈钢腐蚀。
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只在需要的地方使用不锈钢钢筋;边缘和暴露的区域,以及接缝,是一个被证明是有效的解决方案,目前被领先的顾问使用。
我想耐腐蚀钢筋和不锈钢钢筋将是昂贵的解决方案。密封混凝土表面,以防止可能的表面裂缝和任何微小的开口,使钢筋暴露在空气中,开始腐蚀反应,不是更容易和更经济有效吗?
涂装是维修这些设施的一种有效方法。
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,密封剂和涂层无效,需要每年维护,生产疏水和孔隙堵塞(HPI)混凝土是经过时间验证的最佳方法。
普尔纳-你的建议是开箱即用的,在施工时间和成本效益方面是最好的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,加固的覆盖层被增强以抵消腐蚀环境的渗透性,这是一个有效的解决方案,因为这是一个负担能力和成本效益的问题。除非这是一个成本巨大的项目,否则我们多久使用一次工程师来指导,更不用说监督最终用户/客户的需求了?人们常常依靠有技能的商人来解决问题。
作为一种妥协和可靠性问题,建议在最接近恶劣环境的外部加固材料上使用SS(对此有疑问),或者在加固材料放置前涂上一层防腐涂料,但这应该在钢筋切割和弯曲后(劳动力导向)。
现在,GFRP加固材料的使用解决了整个问题。据说,GFRP是一种更便宜的替代品,而且明显没有腐蚀性。文中所讨论的强度、粘接、延性、疲劳、抗剪能力等参数几乎都进行了讨论,并对其不足之处进行了弥补。
使用不锈钢越来越受欢迎,并提供更长的耐用性。
参见Contecvet手册关于腐蚀混凝土结构http://www.ietcc.csic.es
这不是一个简单的话题,三言两语就可以结束。每个项目和成员都要考虑材料、施工/可施工性和服务暴露。为了延长使用寿命,一些片段或暴露只能由不锈钢建造,其他一些可以结合多种选择,更高的强度,暴露表面不锈钢或密封件。如果没有什么比腐蚀保护更能维持结构的使用。
写得很好/谢谢
玻璃钢是一种耐腐蚀的增强产品。所有其他形式的钢,包括不锈钢,最终将移动到一种能量最少的状态;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。在世界上大多数地方,GFRP仍然非常便宜,而且众所周知,它的碳效率显著提高(50%)。表面处理只会在裂纹宽度公差范围内起到保护作用。如果裂纹是由创伤性事件造成的,玻璃钢将保持其耐腐蚀特性。
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重要的是要注意,腐蚀不仅发生在钢筋(氯化物攻击),其他形式的腐蚀发生在混凝土,如硫酸盐对水泥膏体的攻击,碱-硅反应,延迟钙矾石形成,冻结和融化…等等,所有这些都有一个共同的分母,这是水,保持水出混凝土,你将有一个持久的和无腐蚀的混凝土的结构的使用寿命。
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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.
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读到腐蚀如何加速钢结构的疲劳和裂纹的发展真的很有趣。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。我会确保我们的混凝土和其他基础材料是由专业人士防水的。
当你谈到腐蚀是如何通过恢复到能量较低的状态而导致材料失去强度时,这很有趣。现在我想,我很有兴趣了解钢铁是如何被评为“结构”的,以及使用什么方法来保护金属免受腐蚀。我很喜欢阅读你的文章,了解更多关于腐蚀的原因和影响,谢谢分享!
我喜欢你解释说腐蚀会影响金属的机械部件,而不仅仅是与耐久性有关的问题。现在我想起来了,我很想知道什么样的镀层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!
由于电晕导致工作停止,钢已经生锈,我们可以采取什么措施来使用它?
你解释说,钢的腐蚀会降低结构中使用的组件的有效性,这很有趣。据我所知,不锈钢的变体可以防止它老化和受到腐蚀。了解更多关于不锈钢如何在结构建筑中使用的知识是很有趣的。
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我想建造一座建筑,我想确保它是坚固的。使用结构钢很重要,这是有道理的!我会确保它是正确的,这样它就不会腐蚀。