腐蚀环境与荷载共同作用下混凝土结构试验方法,建筑结构论文

腐蚀环境与荷载共同作用下混凝土结构试验方法,建筑结构论文近海构造桥梁、铁路等在承受荷载作用的同时还遭到海洋环境中氯离子、二氧化碳等的长期侵蚀，长期处于带损伤服役状态，导致耐久性缺乏工程使用寿命达不到设计要求。国内外学者对混凝土构造耐久性进行了大量的试验研究，早期的混凝土构造耐久性研究大多是单因素作用或不同因素交替作用试验研究。随着研究的深切进入，国内外学者针对荷载与腐蚀耦合作用下的耐久性问题进行了研究。本文对荷载和环境作用下混凝土构造的耐久性试验方式方法进行了系统总结。2受腐蚀混凝土构造试验方式方法2.1受腐蚀混凝土构造静力试验方式方法早期的混凝土构造耐久性试验研究通常先使钢筋腐蚀，再对腐蚀后的钢筋混凝土构造进行静力性能试验。钢筋腐蚀的方式方法有：①电化学加速腐蚀；②混凝土中掺加氯盐；③人工气候环境；④室外自然环境长期腐蚀。对采用上述方式方法经受腐蚀的构件进行静力学性能试验，主要研究腐蚀后：受弯构件剩余承载力、受压构件的力学性能、锈蚀钢筋与混凝土之间的粘结性能等。2.2受腐蚀混凝土构造疲惫试验方式方法受腐蚀钢筋混凝土构造疲惫性能的研究相对较晚。试验研究大多是先对构件进行加速腐蚀，再进行疲惫试验研究钢筋锈蚀率与疲惫强度和疲惫寿命的关系。王海超和W.ahn、D.V.Reddy进行了腐蚀环境作用下钢筋混凝土梁疲惫寿命问题。易伟建等研究了锈蚀钢筋混凝土梁疲惫性能。3腐蚀环境与荷载共同作用下试验方式方法实际的混凝土构造都是在承受荷载的同时遭受腐蚀，因而国内外学者不断探寻求索荷载和环境耦合作用的试验方式方法，研制出了不同的加载试验方式方法。3.1恒定荷载与腐蚀环境共同作用下的试验方式方法1)自锚式、千斤顶加载Vidal采用了自锚式加载装置，用拉杆施加荷载，试验装置简便易操作，但只适用于承载力较小的试件。何世钦等的试验研究采用千斤顶加载的方式方法。加载方便，更合适于荷载较大的情况；但荷载稳定性差，需要定期调整千斤顶的行程进行补载。2)杠杆式加载Malumbela采用的单杠杆三点加载装置如此图1所示；Yoon改良了带滚轴的单杠杆加载装置，在现有单杠杆加载装置的基础上在水平臂上设置滚轴，能够通过移动滚轴控制荷载加载等级，如此图2所示。试验梁反向加载，在上部砌筑溶液槽作为腐蚀介质。试验梁反向加载便于观察裂缝、砌筑溶液槽实现腐蚀。【图1-2】林毓梅等设计采用了双杠杆加载试验装置；ElMaaddawy也改良了双杠杆式加载装置如此图3所示。双杠杆式的加载装置相比单杠杆式有效的减少了杠杆臂的长度和砝码的质量。此类加载装置不受温度变化影响、荷载可控性好、荷载配重小、干扰因素少；但试验装置复杂且占地空间大、场地要求比拟高、一次加载试件少。【3-4】3)弹簧式加载中国水利水电科学研究院设计了三点加载的试验装置。孙伟等设计改良为带弹簧的三点－弹簧加载装置，如此图4所示。通过弹簧来施加所需的弯曲荷载，使混凝土试件的弯曲受力比拟合理，荷载控制精度高，能够通过调整弹簧的大小实现对不同尺寸、不同强度等级混凝土试件荷载的施加。荷载施加时受人为影响因素大，荷载受螺杆变形影响大。焦楚杰在这里基础上改设计将传感器应用到加载装置中，用电动推杆和力传感器来施加荷载，愈加提高了荷载控制的精到准确度，加载经过实现自动化，减少了人为因素误差。但此类加载装置大多适用于小构件材料性能试验，且不便于实现腐蚀和观察裂缝开展情况。使用范围较小。Ballim采用如此图5所示弹簧加载装置。能够用于大试件的试验，增加了弹簧装置的实用性。【5】4)配重式加载赵新设计采用了吊篮砝码加载试验装置。李鹏飞也用加混凝土配重的试验方式方法来施加荷载。此类试验方式方法荷载稳定性好，受力明确，但需要大量重物，拆卸比拟困难。基于国内外现有的加载装置，设计了一种加配重块实现持续荷载的试验方式方法。如装置图6所示，设计在混凝土梁两端加载配重块来实现试验梁加载，试验梁反向加载，在上部砌筑溶液槽作为腐蚀介质。这种加载装置荷载稳定且精度高，节约成本，加工制作方便，装置操作简便方便批量试验。采用反向加载方式方法，方便观测裂缝和采集数据。但是试验程序复杂，装置整体稳定性较差，试验装置占地较大。3.2疲惫荷载和腐蚀环境共同作用下试验方式方法当前对钢筋混凝土构造腐蚀-疲惫耦合作用的试验研究较少。王海超等将试验梁先在溶液中浸泡12h，然后利用MTS液压伺服疲惫试验机,通过刚性分配梁对试件施加两点集中荷载,荷载大小由计算机控制系统控制来进行试验.但是该试验装置腐蚀环境持续性缺乏。【6-7】基于现有的疲惫-腐蚀耦合试验方式方法，提出了一种实现交变荷载和腐蚀环境耦合作用试验方式方法。如此图7所示。在梁纯弯段喷洒氯盐实现腐蚀环境，在电液伺服液压器上安置力传感器并控制频率实现交变荷载加载。此类加载能够在实验室实现交变荷载加载，并且实验装置荷载加载精到准确度高且方便在试验时采集数据，能够屡次重复进行加载。4结束语本文总结了现有受腐蚀钢筋混凝土构造静力与动力性能试验方式方法，荷载与腐蚀环境耦合作用下钢筋混凝土构造的试验方式方法。提出了钢筋混凝土构造恒载-腐蚀耦合试验，交变-腐蚀耦合作用试验方式方法。为混凝土耐久性能试验研究提供了借鉴。以下为参考文献：[1]李金玉，曹建国.水工混凝土耐久性的研究和应用.北京：中国电力出版社，2004.[2]DinhT.h,YamadaH,KatsuchiH.PresentconditionofhighwaybridgesinVietnam:ananalysisofcurrentfailuremodesandtheirmaincauses.StructureanInfrastructureEngineering.2007.3(1):61-73