预应力混凝土用钢材(预应力钢筋的作用)

 新闻中心     |      2022年04月13日

应力腐蚀

多年来,我国基础建设事业蓬勃发展,更加成熟的亚博AG官方新技术不断应用于新的建设项目中。为增加构筑物的结构强度,预应力钢丝、预应力钢绞线、预应力钢棒等预应力钢材被广泛用于预应力混凝土结构,起到调节结构预应力状态的作用。

但随着时间的推移,由于预应力筋遭受腐蚀破坏导致混凝土结构或构件耐久性失效的事故偶有发生,且很大一部分呈现无任何征兆的脆性破坏,给相关方造成了严重的经济损失。为了找出其中原因,以便采取积极的应对及防范措施,通过对不同事故进行分析,不难发现应力腐蚀在其中扮演着非常重要的角色。

预应力混凝土用钢材(预应力钢筋的作用)  第1张

应力腐蚀是指材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象,一般认为有阳极溶解和氢致开裂两种。应力腐蚀一般均穿过晶粒,即所谓穿晶腐蚀,是由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。

发生机理

常见应力腐蚀的机理是:零件或构件在应力和腐蚀介质作用下,表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解,产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多,阳极的电流密度很大,进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用,破坏处逐渐形成裂纹,裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展,而且还能穿过晶粒发展。

预应力混凝土用钢材(预应力钢筋的作用)  第2张

条件因素

应力腐蚀形成一般主要有以下三大因素:1、一定拉应力的存在;2、金属本身对应力腐蚀的敏感性;3、处于应力腐蚀环境之中(包含温度、腐蚀性介质等)。此外,还会有一些其他方面的因素,多种因素共同促成应力腐蚀现象的发生。

破坏特征

应力腐蚀裂纹首先产生在与腐蚀介质接触的金属表面,然后会由表面逐渐向内部延伸。应力腐蚀裂纹首先产生在与腐蚀介质接触的金属表面,然后会由表面逐渐向内部延伸,但并不会导致明显的塑性变形。应力腐蚀裂纹走向与所受拉应力垂直,从表面看呈直线状、树枝状及放射状等多种形态,而深入金属内部的应力腐蚀裂纹成干枯的树根状,裂纹断口为典型的脆性断口。

预应力混凝土用钢材(预应力钢筋的作用)  第3张

应力腐蚀具有非常大的危害性。金属材料在特定的腐蚀环境中,应力水平越高,破裂时间就越短,由应力腐蚀引起的断裂会在没有明显宏观变形,也没有任何征兆的情况下发生,其破坏具有突发性。不仅如此,应力腐蚀还往往深入到金属内部,一旦有应力腐蚀现象发生,很难修复,甚至会导致工程整体结构遭受致命的破坏。

应力腐蚀试验

为了检验预应力钢材在使用时的应力腐蚀情况,GB/T 21839-2019《预应力混凝土用钢材试验方法》中规定,采用硫氰酸盐溶液对预应力混凝土用钢材进行应力腐蚀试验,用来测定试样在一恒定拉力情况下,浸在给定的恒定温度的硫氰酸盐溶液中直至断裂时所用的时间。

试验时,有溶液A和溶液B两种规定溶液可供选择,两种溶液分别为高浓度和低浓度的硫氰酸盐溶液。但需要注意的是,两种溶液给出的结果没有互比性,具体选用哪种溶液,需要依据产品标准来确定。

预应力混凝土用钢材(预应力钢筋的作用)  第4张

具体过程中,将根据方法要求制备好的试样从容器中穿过,放到机架中对试样进行加载,并按规定进行记录和力值确认。试验中应保证试验溶液的温度符合要求,并在加载完成后及时密封容器,当发生断裂(钢绞线为钢丝断裂)或达到规定时间,试验即完成,根据试验数据计算最终结果。但是,如果试样的断裂是发生在测试长度以外,试验判定无效。

注意事项

1、加载作用力前设备保护罩一定要安装,避免误操作试样飞出伤人;2、试验用溶液属于危废品,应统一收集统一处理,禁止随意倾倒;3、进行试验操作时应穿戴好防护用品,如乳胶手套,劳保鞋等,做好自身安全防护;4、腐蚀样品应尽量避免摩擦损伤,如有明显损伤,应确认是否试验;5、为保证试验结果的准确性,硫氰酸盐溶液应搅拌均匀后再使用。