半电池电位法检测混凝土中钢筋锈蚀的研究

论文摘要

近年来,混凝土结构的耐久性问题成为了结构工程学科研究的热点和重点,受到工程界的普遍关注和重视。钢筋锈蚀是耐久性研究中的核心问题,在使用期间对结构进行锈蚀检测、评估,不仅是工程建设安全的要求,也是结构寿命预测的一个重要环节。本文在半定量判断钢筋锈蚀的美国ASTM电位标准基础上,针对钢筋的宏观临界锈蚀,采用半电池电位法研究钢筋的临界锈蚀电位,试图将电位判断标准定量化,供实际工程检测参考。主要完成了以下工作:1)通过电化学加速锈蚀试验,从宏观和微观上对钢筋的临界锈蚀进行了研究。以宏观和微观的临界锈蚀特征为判断标准,研究了标准试件的临界锈蚀时刻及其概率分布;通过酸洗试验得到不同水灰比试件的锈蚀修正系数,进而得到随水灰比变化的临界锈蚀时刻。2)系统研究了盐分、水灰比、保护层厚度、湿度、混凝土表面状况等因素对电位的影响,从中选取主要因素,探讨它们对临界锈蚀电位的影响,提出不同保护层厚度、不同水灰比条件下的临界锈蚀电位。研究表明,电位变化量随氯离子变化量呈e指数函数变化;水灰比越大,电位负移越少;电位随保护层呈线性变化。3)对小梅沙海洋世界进行了现场调查,分析了构件的环境作用特点,检测了表演池、梁、柱等构件的氯离子含量、半电池电位。调查发现,部分梁、柱构件氯离子含量严重超过规范标准,锈蚀严重。对此提出有针对性的修复建议和防护措施,并结合国内外标准和暴露试验成果,给出不同环境和使用年限下建筑物的保护层取值,为滨海环境混凝土结构设计施工提供参考。4)调查得到深圳近海环境水下区、盐雾区、浪溅区、潮汐区工程构件的保护层厚度、混凝土强度、氯离子含量、电位,建立BP神经网络电位预测模型。研究表明,模型具有较好的预测效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题背景
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外相关技术发展现状
• 1.3.1 钢筋锈蚀研究现状
• 1.3.2 钢筋锈蚀非破损检测研究现状
• 1.3.3 人工神经网络研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 钢筋临界锈蚀的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 试件的制作
• 2.2.2 电化学加速锈蚀
• 2.3 临界锈蚀的界定
• 2.3.1 试验方法
• 2.3.2 临界锈蚀时刻的确定
• 2.3.3 临界锈蚀时刻概率分布
• 2.4 不同水灰比的临界锈蚀时刻
• 2.4.1 试验方法
• 2.4.2 试验结果及分析
• 2.5 正常湿度的界定
• 2.5.1 试验方法
• 2.5.2 试验结果及分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 临界锈蚀电位的研究
• 3.1 引言
• 3.2 电位的检测方法
• 3.2.1 检测设备
• 3.2.2 检测步骤
• 3.3 初步探讨各因素对电位的影响
• 3.3.1 盐分对电位的影响
• 3.3.2 钢筋间电位的相互干扰
• 3.3.3 水灰比对电位的影响
• 3.3.4 湿度对电位的影响
• 3.3.5 保护层对电位的影响
• 3.3.6 试件表面状况对电位的影响
• 3.4 临界锈蚀电位
• 3.4.1 盐分对临界锈蚀电位的影响
• 3.4.2 水灰比对临界锈蚀电位的影响
• 3.4.3 保护层对临界锈蚀电位的影响
• 3.4.4 湿度对临界锈蚀电位的影响
• 3.4.5 临界锈蚀电位
• 3.5 本章小结
• 第4章 小梅沙海洋世界钢筋锈蚀检测
• 4.1 引言
• 4.2 工程背景及环境作用分析
• 4.2.1 工程概况
• 4.2.2 环境作用分析
• 4.3 钢筋锈蚀检测及评估
• 4.3.1 检测点的布置
• 4.3.2 检测步骤
• 4.3.3 检测结果及其分析
• 4.4 修复建议
• 4.4.1 保护层选取
• 4.4.2 修复方案
• 4.4.3 具体修复措施
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于BP神经网络的电位预测模型
• 5.1 引言
• 5.2 BP神经网络概述
• 5.2.1 BP网络的拓扑结构
• 5.2.2 BP网络的基本算法
• 5.2.3 BP网络信息处理性能决定因素
• 5.3 预测模型的建立
• 5.3.1 样本数据
• 5.3.2 网络的层数
• 5.3.3 传递函数
• 5.3.4 隐层节点数
• 5.3.5 训练函数
• 5.4 模型预测结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢