受硫酸盐腐蚀的锈蚀型钢混凝土梁性能劣化研究.pdf

山东建筑大学硕士学位论文 摘 要 实际工程中的型钢混凝土结构处于各类自然环境之中，可能会受到氯离子、镁盐 （主要是硫酸镁和氯化镁）、硫酸盐（钾、钠、氨的硫酸盐等）、无机酸和有机酸、亚 硫酸、强碱、糖、铵盐、含环烷酸的石油产品等有害物质的侵蚀，发生严重的不良反 应，引起型钢锈蚀、混凝土性能劣化，影响到大量结构的使用寿命。目前，世界各国 都为修复由于耐久性不足而导致的型钢混凝土结构问题付出了巨大的代价。 因此，本文针对型钢混凝土梁，考虑其内部型钢发生锈蚀、同时混凝土部分受到 硫酸盐腐蚀的情况，研究其受力性能（主要是抗弯性能）的劣化规律，为型钢混凝土 梁的耐久性分析与设计提供参考依据。具体来说，主要开展了以下研究： （1）设计并制作了四种情况（硫酸根离子浓度为0%、3%、6%、10%；型钢因锈 蚀引起的失重率为 0%、12%、28% 、36% ）下的型钢混凝土梁，并分别对各梁在 3M 龄期进行了加载与数据采集。 （2 ）观察并分析各类型钢混凝土梁在各级荷载作用下的受弯开裂及裂缝发展规 律，总结抗弯承载能力的变化规律并分析主要原因，同时探讨受硫酸盐腐蚀的锈蚀型 钢混凝土梁的抗弯承载力校核方法。 （3 ）观察并分析各类型钢混凝土梁在各级荷载作用下的挠度情况，总结受弯变形 性能的变化规律并分析主要原因，探讨受硫酸盐腐蚀的锈蚀型钢混凝土梁的抗弯刚度 的计算方法。 结果表明，随着混凝土受硫酸盐腐蚀程度、型钢发生锈蚀程度的出现和加深：梁 的开裂荷载值先略微增大后再逐步减小；裂缝在横断面内发生向上部扩展所对应的荷 载值逐步降低；梁的极限抗弯承载力逐步下降；跨中挠度-荷载曲线的非线性段逐步提 前出现；梁的延性逐步增大；极限挠度值逐步降低。 进而分析了出现这些规律的主要原因：1）硫酸盐的浓度不断增大，造成混凝土强 度的不断下降、受压面积的不断减小；2 ）型钢的锈蚀程度不断增大，造成型钢自身强 度、与混凝土的粘结作用都在不断下降；3 ）型钢锈蚀和混凝土腐蚀导致梁越来越早地 进入塑性段。 同时根据研究结果给出了受硫酸盐腐蚀的锈蚀型钢混凝土梁的抗弯承载力校核方 法和短期抗弯刚度Bs 的计算方法。 关键词：型钢混凝土梁；硫酸盐；腐蚀；承载能力；抗弯刚度 I 山东建筑大学硕士学位论文 ABSTRACT The steel reinforced concrete structures in the actual projects are served in various natural environments. They may be affected by harmful substances such as chloride ions, magnesium salts (mainly magnesium sulfate and magnesium chloride), sulfates (potassium, sodium, ammonia sulfate, etc.), inorganic and organic acids, sulfurous acid, strong alkali, sugar, ammonium salts, petroleum products containing naphthenic acid, etc. and cause serious adverse reactions. These reactions may result in section steel corrosion and deterioration of concrete performance, which can affect the service life of a large number of structures. At