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混凝土内钢筋锈蚀速度预计试验研究 中国矿业大学 袁迎曙 研究背景 正在研究的课题： * 自然科学基金项目“钢筋混凝土耐久性试验的相似性问题” * 自然科学基金国际合作重大项目：“混凝土结构使用寿命预计的基础问题” 主要研究问题 通过人工环境模拟技术，达到预计钢筋混凝土使用寿命的目的 * 研究钢筋混凝土耐久性加速试验方法 * 实际使用环境与人工气候环境的相关性 * 研究结构性能退化的动态过程与规律 混凝土结构使用寿命预计的基础问题 基于耐久性加速试验的人工环境模拟技术 加速耐久性试验与实际使用环境的相关性 * 有害物质对混凝土的扩散与侵蚀速度 * 混凝土内钢筋锈蚀速度 * 混凝土锈胀裂缝发展速度 3 钢筋混凝土性能退化的综合效应 * 气候环境因素的综合效应 * 力学环境与气候环境的综合效应 * 混凝土微观结构和电化学影响 报告内容：混凝土内钢筋锈蚀速度预计的试验研究-- 人工气候因素的综合效应 单因素（温度、湿度）对钢筋锈蚀速度的影响 环境温度与湿度对钢筋锈蚀速度的综合效应 氯离子侵蚀与混凝土碳化情况下的钢筋锈蚀速度 钢筋混凝土多因素的综合效应（温度、湿度、混凝土水灰比、混凝土保护层厚度） 人工气候下耐久性加速试验与自然环境下长期试验结果的比较 现场钢筋混凝土结构退化实例 单因素（温度、湿度）对钢筋锈蚀速度的影响 人工气候环境 * 环境湿度：70%RH --- 相应环境温度变化：30、40、50、60、70 ℃ * 温度环境：30℃ --- 相应环境湿度变化：40、60、80、90、95%RH 试件 * 钢筋混凝土试块，C20 * A组：5% NaCl溶液浸泡 * B组：加速混凝土碳化 钢筋锈蚀速度检测 线性极化法，由钢筋腐蚀电流密度确定钢筋锈蚀速度 温度因素对钢筋锈蚀速度的影响（湿度70%RH） 湿度因素对钢筋锈蚀速度影响（温度30℃） 氯离子侵蚀与混凝土碳化情况钢筋锈蚀速度比较 1 氯离子侵蚀与碳化试件比较：在相同气候条件下，氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀速度明显快。 2 环境温度升高10℃，钢筋锈蚀速度在氯离子侵蚀情况平均提高2.2倍；碳化情况下，提高0.45倍。 3 相对湿度提高10%，钢筋锈蚀速度在氯离子侵蚀情况平均提高1.58倍；碳化情况下，提高1.16倍。 4 混凝土内氯离子以及混凝土内含水量，将大大降低混凝土的电阻率。 环境温度与湿度的综合效应 环境温度、湿度的综合效应 两种环境因素同时变化时，其钢筋锈蚀速度的提高幅度大于两种单因素影响之和。 * 温度30℃、湿度60%提高到50℃、80% 时，钢筋腐蚀电流密度提高7.6倍；而单因素影响之和钢筋腐蚀电流密度提高6.0倍。 * 综合效应比单因素效应提高24%. 材料、环境多因素综合效应 混凝土内钢筋锈蚀速度正交设计与多元回归分析 温度水平：30、40、50、60℃； 湿度水平：50、60、70、80%RH 混凝土保护层厚度: 10、20mm 混凝土水灰比：0.44、0.49、0.58、0.67 考虑以上四因素的 钢筋电流密度的多元回归经验公式： icorr = 0.866 [T/30]1.128 [RH/50]2.665 [C/10]-0.455 [U/0.44]0.386 自然环境下长期试验结果（相同试件） 长期试验结果与计算值比较 根据全年的自然气候条件下的温度、湿度，每15天作一个平均值，计算平均电流密度和相应的锈蚀量。 工程实例 某煤矿钢筋混凝土井塔 平面尺寸为轴线14m×14m, 沿口标高为41.00m； 钢筋混凝土外筒体内框架承重结构； 混凝土设计强度为250号。 根据施工记录： 井塔采用滑模工艺施工， 1987年11月底，受寒流影响，气温骤然下降。 16.5-38.5m标高范围，混凝土采用氯化钙抗冻，混凝土标号提高一级，采用300号。 1989年建成，1990年投入使用。 混凝土内氯离子含量 现场取样: 对23.45m、28.00m标高处的墙体和壁柱混凝土现场取样; 在试验室进行氯离子含量测定。 根据试验室分析结果，混凝土内氯离子含量： （1）23.45m: 混凝土内氯离子平均含量 0.367%； （2）28.00m: 混凝土内氯离子平均含量 0.376%