氯盐侵蚀混凝土结构高温后力学性能的试验研究

发布时间：2019-07-27 09:23

【摘要】：建筑于跨海、海岸和临海的钢筋混凝土与预应力混凝土桥梁,由于环境介质中的氯离子或混凝土原材料中的氯离子侵入混凝土内部,达到一定浓度后破坏钢筋的钝化膜,引起钢筋锈蚀,削减其有效截面。这些损伤将会导致钢筋和混凝土宏观性能和微观结构的劣化,从而影响整个桥梁的承载能力和耐久性。本文通过氯盐侵蚀混凝土高温后力学性能的试验研究揭示氯盐侵蚀和高温后混凝土、钢筋和粘结滑移的力学本构关系。主要包括以下几项工作:开展了关于氯盐侵蚀混凝土高温后材料力学性能的试验研究。试验采用两种氯盐侵蚀方法:干湿循环法和全浸泡法。干湿循环法共进行30个干湿循环,全浸泡法采用双面侵蚀,将三组试件分别浸泡于3.5%的Na Cl溶液中60d,180d及360d。混凝土试件侵蚀完成后,在高温炉中完成高温试验,恒温温度分别为200℃、400℃、600℃、800℃,待混凝土自然冷却后静置一周时间完成力学性能试验揭示氯盐侵蚀和高温后混凝土的本构关系。研究表明,氯盐侵蚀初期混凝土强度会小幅增强,混凝土强度随温度的升高而减小,两者耦合作用下表现出不一样的特性,耦合作用加速了混凝土力学性能的退化,并不是两者因素的简单叠加。开展了关于锈蚀钢筋高温后的力学性能的试验研究。设计12根钢筋为一组,钢筋埋置于混凝土板中。板端钢筋伸出50mm,根据电化学基本原理对钢筋进行加速锈蚀,达到设计锈蚀率后,取出钢筋进行高温试验,恒温温度为300℃、500℃、700℃。通过钢筋质量损失率反映钢筋的实际锈蚀情况。待高温试验后自然冷却静置一周,完成钢筋拉伸试验,建立钢筋质量损失率与其高温后的本构关系和强度折减系数关系模型。研究表明:锈蚀高温后钢筋变形-荷载关系曲线发生变化,随锈蚀程度的逐渐增加,钢筋屈服点降低且变得越来越不明显,应力峰值降低且对应的应变减小。经历高温作用后,仍然出现明显的屈服阶段和强化阶段,500℃以前钢筋的屈服阶段没有明显的变化,700℃时屈服点、极限强度下降明显。开展了氯盐侵蚀钢筋混凝土高温后中心拉拔的试验研究。通过电化学加速锈蚀试验,对不同锈蚀率(3%、6%、9%)的试件连接稳流电源加速锈蚀,加速锈蚀时间分别为15、30、45d。同时设计对照组试验,分别研究钢筋直径、混凝土保护层厚度、钢筋形状及有无箍筋对氯盐侵蚀钢筋混凝土高温后粘结性能的影响。待试件锈蚀后进行高温试验,恒温温度分别为300℃、500℃、700℃,待自然冷却静置一周后进行中心拉拔试验揭示氯盐侵蚀及高温后钢筋与混凝土之间的粘结滑移本构。研究表明:在钢筋锈蚀率较小时,粘结强度有所提高,随着锈蚀程度加深,粘结强度退化明显。随着温度的升高,粘结滑移曲线峰值下降,达极限粘结应力时的滑移量增大,曲线逐渐变得扁平。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU528

【参考文献】