[發(fā)明專利]一種鋼筋混凝土疲勞、碳化和氯鹽共同作用的實(shí)驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310577055.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN104655459A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李士彬;孫偉;湯紅衛(wèi);蔣金洋;郭麗萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28;G01N17/00;G01N3/32
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 秦雯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土材料、混凝土構(gòu)件分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋼筋混凝土構(gòu)件使用壽命的實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)充分利用混凝土和鋼筋的力學(xué)特性，具有良好的耐火性、耐久性、整體性、可模性等優(yōu)點(diǎn)，使其在土木工程中得到日益廣泛的應(yīng)用。然而，由于惡劣的服役條件（海洋環(huán)境）、環(huán)境污染（酸、堿、鹽侵蝕）、不當(dāng)?shù)氖褂梅椒ǎㄈ龀}）等的影響，鋼筋銹蝕已成為混凝土結(jié)構(gòu)中的普遍現(xiàn)象，輕則影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用性和耐久性，重則降低結(jié)構(gòu)的承載力，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。

近年，我國許多混凝土結(jié)構(gòu)，由于鋼筋銹蝕引起的耐久性不足，在其服役5-20年后就不得不維修或者拆除，甚至發(fā)生垮塌，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和資源、能源浪費(fèi)。如廣州海印大橋斷索（1999）、山東濰坊白浪河大橋改造（2001）、北京西直門立交橋重建（2004）、山東煙臺(tái)汽車站大樓報(bào)廢（2009）和新疆孔雀河大橋垮塌（2011）等等。

混凝土碳化、氯離子侵蝕是引起混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕的主要原因。在碳化和氯鹽雙重作用下，混凝土結(jié)構(gòu)極易發(fā)生鋼筋銹蝕。而作為海洋環(huán)境、除冰鹽環(huán)境下的混凝土橋梁，不僅遭受CO₂和氯離子等的侵蝕作用，還要承受車輛、風(fēng)載等帶來的交變疲勞載荷。在疲勞、碳化和鹽霧的三重作用下，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)更加容易發(fā)生鋼筋銹蝕，大大縮短了橋梁上部結(jié)構(gòu)服役壽命。具體原因?yàn)椋禾蓟吐入x子的侵蝕屬于物理化學(xué)反應(yīng)，兩者的共同作用加速誘發(fā)鋼筋銹蝕；疲勞載荷屬于力學(xué)作用，誘發(fā)裂紋、裂縫，使得CO₂和氯離子侵入的通道日益暢通，進(jìn)一步的加速、加劇鋼筋的銹蝕。公開號(hào)是CN202433285的實(shí)用新型專利中，公開了一種混凝土疲勞載荷與環(huán)境耦合實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置利用疲勞試驗(yàn)機(jī)為平臺(tái)，首先調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)；根據(jù)試件尺寸加工配套的耐腐蝕容器，容器透明、無蓋且在其底部有一個(gè)圓孔；將容器置于試件上部，并將容器與試件黏結(jié)在一起；在容器中加入選用的溶液；通過疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)選擇的四個(gè)支點(diǎn)施加載荷，從而達(dá)到模擬實(shí)驗(yàn)的目的。本裝置的優(yōu)點(diǎn)是通過疲勞試驗(yàn)機(jī)施加的疲勞載荷和通過容器中的圓孔施加的腐蝕液、在兩者共同作用下，模擬了實(shí)際環(huán)境中混凝土構(gòu)件既要承受疲勞載荷、又要受到腐蝕液侵蝕的情況，其實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)更加接近實(shí)際服役狀況，缺點(diǎn)是：本裝置針對(duì)海洋水下環(huán)境，提供了一種動(dòng)態(tài)模擬方法，但僅考慮了疲勞載荷與單一氯鹽的共同作用，而沒有考慮混凝土碳化的影響，不適用于海洋大氣環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的模擬環(huán)境單一、試驗(yàn)數(shù)據(jù)與應(yīng)用情況差別大的缺點(diǎn)，提供一種鋼筋混凝土疲勞、碳化和氯鹽共同作用的實(shí)驗(yàn)方法，該方法采用交替實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)模擬了疲勞載荷與混凝土碳化和氯鹽侵蝕共同作用的實(shí)際環(huán)境，采用提高CO₂氣體和鹽霧用NaCl溶液濃度的方法，加速混凝土碳化和氯離子對(duì)混凝土試件的侵蝕，包括以下步驟：

1）制備混凝土或鋼筋混凝土試件,試件成型后24小時(shí)拆模、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，然后自然養(yǎng)護(hù)至90天；

2）?將步驟1）中養(yǎng)護(hù)好的試件在60^oC溫度下連續(xù)烘干48小時(shí)，取出冷卻至室溫后，將試件放入碳化箱中加速碳化84小時(shí)；

3）?取出步驟2）中碳化后的試件，置于自然環(huán)境中晾干48小時(shí)；

4）將試件放入鹽霧箱中加速鹽霧腐蝕120小時(shí)；

5）?取出步驟4）中鹽霧腐蝕后的試件，置于自然環(huán)境中晾干24小時(shí)；

6）將試件安裝在疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)上，施加豎直方向疲勞荷載36小時(shí)；

7）重復(fù)進(jìn)行上述步驟2）、3）、4）、5）和6），共進(jìn)行10個(gè)循環(huán)。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述疲勞實(shí)驗(yàn)采用載荷控制，加載頻率為5-10Hz、荷載水平為0.40-0.65、荷載比為0.1、荷載波形為正弦波。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述CO₂氣體濃度為(20±3)%、溫度為(20±5)^oC、濕度為(70±5)%。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：所述鹽霧成分為NaCl溶液，NaCl溶液濃度為5%（pH=6-7）、溫度為(35±2)^oC，鹽霧沉降率為1-2mL/80(cm².h)。

本發(fā)明的技術(shù)特征還有：噴灑鹽霧采用間歇噴霧方法，即噴霧6小時(shí)后、間隙6小時(shí)。