电化学修复氢致钢筋混凝土结构延性退化机理与控制
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51878610
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0804.结构工程
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:潘崇根; 张军; 罗征; 樊玮洁; 王蓬桢; 龙江兴; 谢振康; 龚园军;
- 关键词:
项目摘要
Compared with traditional concrete durability repair methods, electrochemical repair technology can extract harmful ions out of concrete cover and improve the durability of concrete structures significantly. The issue of hydrogen embrittlement during electrochemical repair is a technical bottleneck which preventing the wide application of this technology on high stress concrete structures. The aims of this research project include exploring the factors affecting the cathodic hydrogen evolution, revealing the permeation mechanism of the cathodic hydrogen evolution product into steel bars under different stress state, defining the plastic degenerating mechanism of steel bar containing different content hydrogen, understanding the ductility degenerating mechanism of concrete structures. Finally, the control method for electrochemical repair based on performance index of reinforced concrete members will be proposed. The research methods include theoretical research, finite element simulation and experimental research. The multi-scale research and multidisciplinary intersecting are the features of this project. The research results could control the negative effects of ductility reduction due to hydrogen embrittlement during the electrochemical repair and provide basic theory support for application of electrochemical repair on high stress concrete structures.
电化学修复技术相比传统耐久性修复方法可排除混凝土中有害介质,从而显著提升混凝土结构耐久性,然而修复过程中可能出现的钢筋氢脆问题是阻碍其应用在高应力状态下混凝土结构中的关键技术瓶颈。本项目拟探究影响混凝土结构电化学修复过程阴极析氢源头因素,揭示阴极析氢产物在钢筋内的渗透机理,明确钢筋在不同电化学充氢程度下的塑性降低规律,掌握钢筋塑性降低程度下混凝土结构性能变化特征,提出基于钢筋混凝土构件性能指标约束的电化学修复过程控制方法。研究过程结合基础理论、数值模拟和试验研究等方法,具备多尺度研究和多学科交叉的研究特色。研究成果拟控制电化学修复过程氢致混凝土结构延性降低的负面效应,为电化学修复技术在高应力状态下混凝土结构中的应用提供基础理论支撑。
结项摘要
电化学修复技术可排除混凝土中有害介质,从而显著提升混凝土结构耐久性,然而修复过程中可能出现的钢筋氢脆问题是阻碍其应用在高应力状态下混凝土结构中的关键技术瓶颈。.本项目运用土木工程结构、材料、电化学等多学科交叉综合知识,通过试验研究和数值模拟,开展了钢筋周围混凝土微环境及电化学修复参数对析氢反应影响机理、电化学修复过程析氢产物在钢筋内的渗透机理及模型、不同充氢程度作用下钢筋塑性性能退化规律及模型、不同充氢程度作用下混凝土构件延性性能退化规律及控制等4个方面的研究工作。.取得了9个方面研究进展:揭示了混凝土内环境对析氢反应的影响机理,发明了混凝土内钢筋的临界析氢电流密度测定方法,探明了双向电渗修复后钢筋内氢含量变化规律,提出了预应力钢筋的电化学参数控制方法,探明了电化学修复后不同含氢钢筋的低周疲劳性能,揭示了电化学修复后钢筋低周疲劳性能退化的时间效应,探明了电化学修复对钢筋混凝土梁静力性能影响并提出了控制方法,探明了电化学修复对钢筋混凝土梁的疲劳性能的影响并提出了控制方法,探明了电化学修复对钢筋混凝土柱抗震性能的影响。.关键数据及意义包括:电化学修复技术可实现1次电迁移排除70%-80%氯离子且恢复钢筋腐蚀电位的耐久性提升效果;研发的阻锈剂具备切断氢原子进入钢筋的通道的增益效果,提升预应力筋临界析氢电流密度约5倍;探明了电化学修复过程钢筋周围氢气削弱粘结性能的机理,发现了电化学修复构件在静力加载、疲劳加载及低周往复试验后,裂缝宽度和间距略有增大、承载能力和延性指标几乎不受影响。针对承受静力荷载构件提出了基于除氯阻锈效果和钢筋氢脆风险的控制指标,建议电通量控制范围为600-1200A.h/m2;针对承受疲劳荷载构件提出了基于除氯阻锈效果和构件刚度指标的控制指标,建议电通量控制范围为500-1000A.h/m2。.本项目共发表SCI论文16篇,EI及其他期刊论文16篇,授权中国发明专利5项,做国际会议特邀报告2次,国内会议特邀报告1次,培养硕士研究生6名。成果已在杭州湾跨海大桥、浙江舟山跨海大桥等工程中应用。
项目成果
期刊论文数量(32)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Repair effect of cracked reinforced concrete based on electrochemical rehabilitation technology
基于电化学修复技术的钢筋混凝土裂缝修复效果
- DOI:10.1016/j.jobe.2022.105211
- 发表时间:2022-09-20
- 期刊:JOURNAL OF BUILDING ENGINEERING
- 影响因子:6.4
- 作者:Fan, Weijie;Mao, Jianghong;Yuan, Feibin
- 通讯作者:Yuan, Feibin
Durability control of sea-sand concrete components utilizing strong electric field during early curing period
利用强电场控制海砂混凝土构件养护初期的耐久性
- DOI:10.1016/j.conbuildmat.2022.128221
- 发表时间:2022-07-01
- 期刊:CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
- 影响因子:7.4
- 作者:Fang,Kun;Mao,Jianghong;Jin,Libing
- 通讯作者:Jin,Libing
电化学修复后不同含氢钢筋的低周疲劳性能试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:材料导报
- 影响因子:--
- 作者:龚园军;张军;毛江鸿;金伟良;谭昱;罗林
- 通讯作者:罗林
Effects of environmental Water-Level changes and bidirectional electromigration rehabilitation on durability of concrete
环境水位变化及双向电迁移修复对混凝土耐久性的影响
- DOI:10.1016/j.conbuildmat.2020.120335
- 发表时间:2020-12
- 期刊:Construction and Building Materials
- 影响因子:7.4
- 作者:Pan Chonggen;Mao Jianghong;Jin Weiliang;Fan Weijie;Zhu Dayong
- 通讯作者:Zhu Dayong
Hydrogen embrittlement risk control of prestressed tendons during electrochemical rehabilitation based on bidirectional electro-migration
基于双向电迁移的预应力筋电化学修复氢脆风险控制
- DOI:10.1016/j.conbuildmat.2019.04.008
- 发表时间:2019-07
- 期刊:Construction and Building Materials
- 影响因子:7.4
- 作者:Mao Jianghong;Jin Weiliang;Zhang Jun;Xia Jin;Fan Weijie;Xu Yidong
- 通讯作者:Xu Yidong
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其他文献
基于压磁效应的锈蚀钢筋应力状态检测试验研究
- DOI:10.16483/j.issn.1005-9865.2017.06.008
- 发表时间:2017
- 期刊:海洋工程
- 影响因子:--
- 作者:金伟良;项凯潇;毛江鸿;徐方圆;张军
- 通讯作者:张军
电场作用下早龄期混凝土内部离子的电迁特征试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:混凝土
- 影响因子:--
- 作者:高谦;毛江鸿;金伟良;罗林;朱垚锋;沈建生;李舒灵;吴国坚
- 通讯作者:吴国坚
钢筋锈蚀产物纳米压痕的分子动力学模拟
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:建筑材料学报
- 影响因子:--
- 作者:徐亦冬;陈坚;方建柯;毛江鸿
- 通讯作者:毛江鸿
大断面矩形顶管下穿电力隧道的数值模拟及现场监测
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:公路交通科技(应用技术版)
- 影响因子:--
- 作者:许斌锋;于洪波;柳盛霖;毛江鸿;张军;罗林
- 通讯作者:罗林
混凝土电化学除氯过程钢筋周围氯离子迁移规律试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:混凝土
- 影响因子:--
- 作者:俞凯奇;毛江鸿;陈佳芸;金伟良;任旭初;吴波明
- 通讯作者:吴波明
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毛江鸿的其他基金
高原涉水桥墩冻融—冲磨共同作用下压弯性能退化机理
- 批准号:52378172
- 批准年份:2023
- 资助金额:50.00 万元
- 项目类别:面上项目