交变荷载和氯盐环境耦合作用下钢绞线的腐蚀特征及力学性能
2021-12-30喻宣瑞姚国文蒋一星
建筑材料学报 2021年6期
关键词:裂纹
喻宣瑞,姚国文,钟 浩,蒋一星
(重庆交通大学土木工程学院,重庆 400074)
氯盐环境下,由氯离子侵蚀所诱发的拉索内钢绞线锈蚀是导致索承式桥梁耐久性失效破坏的重要原因[1].因此揭示氯离子对钢绞线的腐蚀规律及侵蚀过程中钢绞线力学性能变化过程,对评价索承式桥梁安全性能,提高结构物在恶劣环境下的耐久性具有一定理论意义和工程价值[2].
起初,绝大部分研究仅考虑交变荷载对钢绞线耐久性的影响,如Mayrbaurl等[3]分析了交变荷载对索承式桥梁承载能力的影响,得到钢绞线的破坏模式;李先立等[4]通过物理模型试验,揭示了交变荷载应力幅对高强镀锌钢丝的破坏规律,并采用可靠度的方法对钢丝疲劳寿命进行预测.但上述研究仅考虑了交变荷载对钢绞线力学性能的影响,而忽视了氯盐环境对结构寿命的作用.为此,Khaled等[5]依托相关工程案例,探究钢绞线的腐蚀机理,发现钢绞线与水、氯离子三者之间易发生电化学反应,氯离子在整个反应中起到催化剂作用,故反应一旦发生,将会持续进行下去,直至钢绞线断裂.钢绞线的腐蚀种类大致分为2类:析氢腐蚀和吸氧腐蚀[6].析氢腐蚀更容易在酸性条件下发生,而吸氧腐蚀更容易在碱性或者中性环境下进行.对钢绞线的腐蚀分为3个阶段:蚀坑萌芽、蚀坑衍生、裂纹形成(包括短裂纹的形成、长裂纹的形成)[7].Quesnay等[8]发现蚀坑是影响钢绞线安全性能及疲劳寿命的关键因素,在拉力作用下,蚀……
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