氯盐环境与荷载作用下混凝土结构锈裂及剥落研究

发布时间：2020-03-26 18:35

【摘要】：混凝土结构锈胀开裂、发展直至剥落的劣化全过程对混凝土结构的服役性能和使用寿命均有着重要的影响。钢筋锈蚀后,锈蚀产物体积膨胀将对周围混凝土产生拉应力,进而导致保护层开裂,开裂后有害介质侵蚀更加便捷,从而加速裂缝发展最终引起保护层剥落。对于上述钢筋锈蚀导致的混凝土结构性能劣化过程,当前研究大多采用无荷载试件进行,对承受环境与荷载共同作用下的构件的研究则相对较少,不能很好地反映或预测实际结构的劣化过程。因此,本文对氯盐环境与荷载作用下混凝土结构的氯离子侵蚀、保护层表面锈胀开裂、混凝土结构锈裂损伤、保护层剥落行为等混凝土结构劣化进程进行研究,具体研究内容如下:(1)对码头实体结构及实验室试件的氯离子侵蚀规律进行研究,揭示了氯盐侵蚀与荷载共同作用下实体结构的氯离子侵蚀规律,分析了不同荷载形式对混凝土结构氯离子侵蚀规律的影响,并对比了实验室加速劣化试件与实体结构构件氯离子侵蚀规律的差异。(2)对氯盐环境与荷载作用下的混凝土梁初始锈胀开裂过程进行研究,阐述了荷载水平对保护层表面锈裂时刻钢筋临界锈蚀率的影响,分析了箍筋约束对裂缝开展形态及保护层表面开裂时刻的影响规律,建立了氯盐环境与荷载共同作用下的混凝土表面锈胀开裂时刻钢筋锈蚀率的预测模型,模型可综合考虑锈蚀产物填充、荷载、箍筋约束对混凝土表面锈裂的影响。(3)对氯盐环境与荷载作用下的混凝土梁裂缝发展过程进行研究,提出了以裂缝面积表征混凝土构件的锈裂损伤,揭示了氯盐环境与荷载共同作用下的混凝土构件的锈裂损伤规律;对比了不同荷载水平的混凝土梁力学性能差异,揭示了纵筋与箍筋耦合锈蚀机理。(4)对氯盐环境与荷载作用下的混凝土构件剥落行为进行研究,建立了混凝土保护层剥落的力学分析模型,并对保护层剥落的影响因素进行讨论;对剥落后混凝土梁的力学性能进行研究,分析了钢筋锈蚀率对力学性能的影响;提出了混凝土保护层剥落的工程判据。
【图文】：

应用于工业和民用建筑、桥梁和隧道、水利工程等众多领域，成为应用最广泛的逡逑建筑结构形式［Ｎ１］。改革开放以来，，我国基础设施建设正如火如荼地进行，建筑逡逑业一片繁荣，混凝土产量连创新高（如图１．１所示），２０１７年已徶１８．７亿立方米逡逑［１＿２］。然而，也有大量的钢筋混凝土因达不到预期的使用寿命而提前失玫，其中逡逑部分是结构的抗力设计不足造成的，部分是使用荷载的不利变化造成的，但更多逡逑的是结构的耐久性不足导致的＋３］。逡逑．２０，逦逡逑Ｅ逡逑３Ｃ＿＾逡逑Ｘ邋１６邋－逡逑１２邋－逡逑ｒｌ逦ｉｌｌｌｌｌｌｌｌｌ逡逑２００４逦２００６逦２００８逦２０１０逦２０１２逦２０１４逦２０１６逦２０１８逡逑年份逡逑图１．１我国２００４年－２０１７年混凝土产量逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｏｎｃｒｅｔｅ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋ｆｒｏｍ邋２００４邋ｔｏ邋２０１７逡逑在钢筋混凝土结构耐久性退化的诸多影响因素中，钢筋锈蚀被排在首位［｜＜。逡逑钢筋锈蚀后，铁锈体积较钢筋原体积大，将对周围混凝土产生胀力，最终使得混逡逑凝土保护层开裂。一旦保护层开裂，环境中有害介质将直接进入钢筋表面，加速逡逑钢筋锈蚀与裂缝发展。钢筋锈蚀还将导致钢筋截面减小、力学性能降低、钢筋与逡逑混凝土之间的粘结性能降低等后果，

本文编号：2601808