【摘要】：鋼筋腐蝕會造成混凝土結構承載力退化。鋼筋包裹在混凝土中,腐蝕難以直接監(jiān)測,如果不能及時發(fā)現(xiàn),可能造成結構失效、破壞,甚至人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。超聲導波監(jiān)測方法通過一個探頭測點檢測導波傳播路徑上的大片區(qū)域,尤其適合監(jiān)測長距離區(qū)間內(nèi)的微小結構損傷,以及被其他材料包裹的結構。超聲導波方法具有監(jiān)測范圍廣、損傷敏感性高、設備簡單、成本較低的優(yōu)點,因此是監(jiān)測混凝土中鋼筋腐蝕的有效手段。本文主要研究了裸鋼筋和混凝土包裹鋼筋中的導波傳播特性及腐蝕損傷監(jiān)測方法,主要研究內(nèi)容有:(1)裸鋼筋均勻腐蝕以接收信號主波包走時為監(jiān)測指標,通過理論推導和數(shù)值計算,確定了最佳走時監(jiān)測頻率,提高了識別方法的敏感性。在電化學腐蝕試驗中驗證了方法有效性,確定了均勻腐蝕監(jiān)測頻率的選取原則。(2)裸鋼筋的局部腐蝕對鋼筋中導波產(chǎn)生反射和散射,引起波形的改變,損傷監(jiān)測以信號的幅值、首波RMS、首波能量占比作為監(jiān)測指標。首波能量占比不需要初始標定,更適合實際應用。結合時域和頻域的信號特征,能夠區(qū)分裸鋼筋的均勻腐蝕和局部腐蝕。(3)對于混凝土包裹的鋼筋,通過雙層復合介質(zhì)模型的導波特性分析,確定了導波的衰減特性與導波模態(tài)的位移波結構的關系。模擬分析發(fā)現(xiàn)了鋼筋混凝土中的高頻率低衰減模態(tài)。(4)對鋼筋混凝土進行電化學腐蝕監(jiān)測試驗,腐蝕過程可以分為3個階段。試驗結束,破形檢查發(fā)現(xiàn),腐蝕的最后階段,鋼筋與混凝土粘結完全脫落,鋼筋的物理狀態(tài)更接近于裸鋼筋。腐蝕過程中,導波信號的幅值、走時、頻譜發(fā)生顯著改變,并與腐蝕開裂的3個階段相對應�？梢愿鶕�(jù)監(jiān)測信號特征識別出鋼筋混凝土腐蝕的早期階段。
【圖文】：

氫氧化亞鐵在水和氧氣的環(huán)境中，被氧化成鐵銹。觀察到腐蝕的時候，鐵銹已經(jīng)形成，此時鋼筋-混凝土的界面已經(jīng)發(fā)生改變。由于銹蝕產(chǎn)物的體積大于鐵，鋼筋周圍產(chǎn)生向外的膨脹力�；炷量估瓘姸容^弱，裂縫發(fā)展，導致粘結脫落。1.2.2 鋼筋混凝土的腐蝕階段與過程圖 1-1 所示的鋼筋混凝土腐蝕模型主要有兩個階段：起始階段、擴展階段[8]�？v軸一般表示鋼筋的質(zhì)量損失率。圖中的(a)-(e)點分別與圖 1-1 中的子圖對應。圖 1-1 鋼筋混凝土腐蝕過程模型[8]

a）均勻腐蝕與局部坑蝕 圖 1-3 鋼筋腐蝕損傷類型[3]腐蝕的類型取決于二氧化碳或氯離子是否存在，以及侵離子與二氧化碳，一般更均勻地移除鈍化層，導致均勻腐蝕低濃度的氯離子一般只能侵蝕一部分鈍化層，造成局部的D 鋼筋，圖 1-3b)為局部坑蝕的示意圖。在貫通鋼筋保護層局部鋼筋，形成特征性的局部坑蝕。一般，在實驗室腐蝕試驗而實際的腐蝕往往是局部的坑蝕。從損傷發(fā)展的過程來看，在粘結脫落時，鋼筋的腐蝕程鋼筋腐蝕時，，往往已經(jīng)發(fā)生了較大的截面損失，因此早期監(jiān)鋼筋的均勻腐蝕與局部坑蝕形態(tài)差異較大，應當做以區(qū)分。考慮混凝土的開裂、剝落可以通過外觀觀察，故不作為蝕監(jiān)測的目標為：（1）粘結脫落；（2）鋼筋均勻腐蝕；（3）鋼筋局部坑蝕。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU375;TU317

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 蔡榮秋;林整;;用線性極化法研究碳鋼在幾種酸性介質(zhì)中的腐蝕行為[J];化學工程與裝備;2007年04期

相關博士學位論文 前1條

1 喬國富;混凝土結構鋼筋腐蝕的電化學特征與監(jiān)測傳感器系統(tǒng)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

相關碩士學位論文 前1條

1 張帥芳;超聲導波在板中傳播的時域頻域數(shù)值模擬[D];大連理工大學;2014年

本文編號：2537618