【摘要】：鋼筋腐蝕會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)承載力退化。鋼筋包裹在混凝土中,腐蝕難以直接監(jiān)測(cè),如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),可能造成結(jié)構(gòu)失效、破壞,甚至人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。超聲導(dǎo)波監(jiān)測(cè)方法通過一個(gè)探頭測(cè)點(diǎn)檢測(cè)導(dǎo)波傳播路徑上的大片區(qū)域,尤其適合監(jiān)測(cè)長(zhǎng)距離區(qū)間內(nèi)的微小結(jié)構(gòu)損傷,以及被其他材料包裹的結(jié)構(gòu)。超聲導(dǎo)波方法具有監(jiān)測(cè)范圍廣、損傷敏感性高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本較低的優(yōu)點(diǎn),因此是監(jiān)測(cè)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(dǎo)波傳播特性及腐蝕損傷監(jiān)測(cè)方法,主要研究?jī)?nèi)容有:(1)裸鋼筋均勻腐蝕以接收信號(hào)主波包走時(shí)為監(jiān)測(cè)指標(biāo),通過理論推導(dǎo)和數(shù)值計(jì)算,確定了最佳走時(shí)監(jiān)測(cè)頻率,提高了識(shí)別方法的敏感性。在電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)中驗(yàn)證了方法有效性,確定了均勻腐蝕監(jiān)測(cè)頻率的選取原則。(2)裸鋼筋的局部腐蝕對(duì)鋼筋中導(dǎo)波產(chǎn)生反射和散射,引起波形的改變,損傷監(jiān)測(cè)以信號(hào)的幅值、首波RMS、首波能量占比作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)。首波能量占比不需要初始標(biāo)定,更適合實(shí)際應(yīng)用。結(jié)合時(shí)域和頻域的信號(hào)特征,能夠區(qū)分裸鋼筋的均勻腐蝕和局部腐蝕。(3)對(duì)于混凝土包裹的鋼筋,通過雙層復(fù)合介質(zhì)模型的導(dǎo)波特性分析,確定了導(dǎo)波的衰減特性與導(dǎo)波模態(tài)的位移波結(jié)構(gòu)的關(guān)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(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行電化學(xué)腐蝕監(jiān)測(cè)試驗(yàn),腐蝕過程可以分為3個(gè)階段。試驗(yàn)結(jié)束,破形檢查發(fā)現(xiàn),腐蝕的最后階段,鋼筋與混凝土粘結(jié)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(dǎo)波信號(hào)的幅值、走時(shí)、頻譜發(fā)生顯著改變,并與腐蝕開裂的3個(gè)階段相對(duì)應(yīng)�？梢愿鶕�(jù)監(jiān)測(cè)信號(hào)特征識(shí)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(shí)候，鐵銹已經(jīng)形成，此時(shí)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�(qiáng)度較弱，裂縫發(fā)展，導(dǎo)致粘結(jié)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(gè)階段：起始階段、擴(kuò)展階段[8]。縱軸一般表示鋼筋的質(zhì)量損失率。圖中的(a)-(e)點(diǎn)分別與圖 1-1 中的子圖對(duì)應(yīng)。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(dǎo)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(hù)層局部鋼筋，形成特征性的局部坑蝕。一般，在實(shí)驗(yàn)室腐蝕試驗(yàn)而實(shí)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(jié)脫落時(shí)，鋼筋的腐蝕程鋼筋腐蝕時(shí)，，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(yīng)當(dāng)做以區(qū)分�？紤]混凝土的開裂、剝落可以通過外觀觀察，故不作為蝕監(jiān)測(cè)的目標(biāo)為：（1）粘結(jié)脫落；（2）鋼筋均勻腐蝕；（3）鋼筋局部坑蝕。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU375;TU317

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)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(xué)工程與裝備;2007年04期

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1 喬國(guó)富;混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕的電化學(xué)特征與監(jiān)測(cè)傳感器系統(tǒng)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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

本文編號(hào)：2537618