[发明专利]一种钢筋混凝土基础中钢筋加速锈蚀的试验方法

说明书

本发明涉及一种钢筋混凝土基础中钢筋加速锈蚀的试验方法，首先制作钢筋混凝土试件，试件的尺寸为200mm×150mm×80mm，钢筋保护层厚度为4～8mm；试验钢筋直径为6mm，长度为250mm，不锈钢筋直径10mm，长度为250mm；件制作好后，脱模标准养护28天后放入人工气候实验室，对试件四周做封蜡处理，留出实验一面不做封蜡处理，并对露出钢筋做封蜡处理；接着在人工气候实验室中，对试件的试验钢筋进行腐蚀电流密度的测定，最后对测试数据进行处理。本发明解决了因钢筋混凝土基础混凝土保护层厚度大所导致的在试验中钢筋短期内难以锈蚀的问题，通过减小保护层厚度，大大缩短了试验时间，节约了大量的人力和物力。

技术领域

本发明涉及一种钢筋混凝土基础中钢筋加速锈蚀的试验方法,属于钢筋混凝土技术领域。

背景技术

基础是建筑物最重要的构件之一，它承担建筑物所有的荷载，并把这些荷载传递给地基，因此基础的安全性和耐久性直接关系到整个建筑物的安全和寿命。无论哪种建筑结构形式，由于其基础都要埋在腐蚀性较强的环境里，因此基础都采用钢筋混凝土基础。钢筋混凝土基础与其他钢筋混凝土构件一样，钢筋都会在恶劣环境中发生锈蚀，使构件耐久性降低，从而影响构件的安全性和寿命，钢筋混凝土基础尤为严重。

在钢筋混凝土构件的耐久性研究中，加速锈蚀是实验室中的常用研究方法。目前的加速锈蚀试验都是通过将环境条件改变(如：增加CO₂浓度、增加Cl^-浓度、改变温湿度条件，等)而达到加速腐蚀，缩短试验时间的目的。这些方法虽然能够加速试验，但是不能很好地模拟实际环境中的钢筋锈蚀过程和机理，试验中还浪费了大量的能源。即使不考虑上述缺陷，采用目前常用的加速腐蚀试验方法，也很难使钢筋混凝土基础这种钢筋保护层厚度比较大的构件(通常在有基础垫层的情况下，还要有40mm厚，如果在没有垫层的情况下，其保护层厚度要达到70mm。)中的钢筋，短时间内发生锈蚀，也无法得到基础腐蚀的相关数据。

发明内容

本发明的目的是解决现有实验室加速锈蚀试验技术中存在的钢筋混凝土基础中钢筋锈蚀缓慢的问题，提供一种钢筋混凝土基础中钢筋加速锈蚀的试验方法。

技术方案

本发明在实验室钢筋加速锈蚀试验中，采用特制的减小了试验钢筋的混凝土保护层厚度的试件，进行钢筋混凝土基础钢筋加速锈蚀试验，达到加速钢筋锈蚀的目的。

影响钢筋混凝土基础中钢筋锈蚀开始时间和锈蚀速度的因素有：氯离子侵蚀、碳化深度、温度、湿度、氧气扩散、材料本身、其它因素等，对以上因素应用相似定理(包括几何相似、物理现象相似、单值条件相似。)分别分析可知，若改变材料属性的缩比，则需改变的环境缩比和温湿度缩比等，改变参量较多，现实中很难满足，也难以达到时间缩比的目的。同理，温度、湿度、氯离子浓度等缩比也是不能够改变的，因此为达到合理的时间缩比，只有改变几何缩比，以及由于几何缩比所引起时间缩比对应的温湿度变化循环机制。

当假定混凝土保护层这一几何尺寸的缩比为a时，分别由氯离子、氧气在混凝土中的扩散方程，混凝土碳化深度方程，三维热传导方程和湿度扩散方程这些物理方程及边界条件，列出相似变换式，取温度、湿度、氯离子浓度等这些参量缩比值为1，整理得到时间的缩比为a²，再根据时间缩比，确定温湿度的变化循环机制。即采用该加速试验法试验1年相当于混凝土在实际环境中100年，从而大大缩短了试验时间，且能够得到更为精确的数据。

本发明人根据混凝土试件所用粗细骨料的粒径情况，确定合适的钢筋保护层厚度。通常情况下，在制作混凝土试件时，为保证混凝土的强度和密实性，混凝土骨料应具备良好的级配，考虑到本试验方法的特点和现实中粗骨料的方便获取，将钢筋保护层厚度设定为4～8mm，使钢筋混凝土基础的钢筋保护层缩比达到5～10。分别由氯离子、氧气在混凝土中的扩散方程，混凝土碳化深度方程，三维热传导方程和湿度扩散方程这些物理方程及其各自的初始条件和边界条件，根据相似定理可以得到各种物理变化的相似指标和相似指标式，然后根据经验和相似转化法得到相似准则如式(1)：