持续荷载与氯离子侵蚀耦合作用下钢筋与混凝土间的粘结性能

发布时间：2020-08-24 20:42

【摘要】：钢筋混凝土结构在服役过程中不可避免的会受到持续荷载的作用。对于沿海地区的钢筋混凝土结构还会遭受氯离子的侵蚀。作为钢筋与混凝土共同工作的基础——钢筋与混凝土间的粘结性能,将会因为持续荷载与氯离子侵蚀的耦合作用而退化。结构混凝土会在收缩或荷载作用下产生裂缝,裂缝的存在加速了氯离子、氧气和水分进入混凝土的速率,从而加快了混凝土性能的劣化和钢筋的锈蚀,进而会对钢筋混凝土间的粘结性能和结构的服役寿命产生巨大影响。因此,本文通过测试32个粘结区开裂的钢筋混凝土梁式试件在持续荷载与氯离子侵蚀作用下持续120天的粘结性能,研究了持续荷载和氯离子侵蚀的单独作用或耦合作用对钢筋混凝土粘结性能的影响,主要研究工作包括:(1)记录了钢筋与混凝土间的瞬时滑移和承受持续荷载120天过程中的时变滑移,得到了钢筋混凝土间的时变粘结滑移曲线并分析了其变化规律,探讨了持续荷载等级对瞬时滑移、时变滑移的影响。持续荷载作用下钢筋与混凝土间会产生徐变,并且持续荷载等级越高产生的滑移就越大。(2)基于Franke提出的持续荷载作用下钢筋与混凝土间的滑移(?_t)和时间(t)的关系式,考虑了氯离子侵蚀的作用,得到了钢筋混凝土在持续荷载与氯离子侵蚀共同作用下钢筋与混凝土间的经验时变滑移计算表达式。(3)通过弯曲粘结试验测得了钢筋混凝土梁式试件在经过120天持续荷载与氯离子侵蚀作用后的粘结强度、粘结应力应变,观察了试件的破坏模式、裂缝特征,分析了持续荷载、氯离子侵蚀对粘结强度的影响。结果表明持续荷载与氯离子侵蚀显著降低了试件的粘结强度,且持续荷载等级越高粘结强度就越小;持续荷载与氯离子侵蚀耦合作用对粘结强度所造成的损伤大于单一因素作用所造成的损伤。(4)使用扫描电子显微镜(SEM)对界面处混凝土的微观结构进行了分析。此外,考虑到本试验中使用的是带裂缝的钢筋混凝土梁式试件,并且在试件中配设了箍筋。因此,本文还额外通过12个钢筋混凝土梁式试件单独研究了初始裂缝和箍筋对钢筋混凝土间粘结性能的影响,观察了试验过程中钢筋混凝土梁式试件的破坏模式,分析了箍筋和初始裂缝对粘结强度、粘结应力-滑移曲线的影响。结果表明,箍筋能够有效地限制裂缝的发展,改善试件的延性,增加了钢筋与混凝土间的摩擦力和机械咬合力,从而提高了钢筋与混凝土间的粘结强度。初始裂缝降低了试件的承载能力,减小了混凝土对钢筋的握裹力,因此大大降低了试件的粘结强度。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375
【图文】：

钢筋混凝土结构,钢筋锈蚀,海上钻井平台

青岛理工大学工学硕士学位论文2)。因此，从经济的角度来看，钢筋在混凝土结构中的腐蚀是一个昂贵的问题。另外，曾用“五倍定律”来形象的描述钢筋锈蚀的严重性[24]。氯离子侵蚀是引起钢筋锈蚀的重要原因，使用除冰盐除雪的桥梁路面及处于沿海地区的钢筋混凝土结构，如跨海、大跨桥梁、海上钻井平台等在服役过程中都不可避免的会遭受氯离子的侵蚀，氯的侵蚀会破坏钢筋表面的钝化膜，从而导致混凝土中钢筋的锈蚀[25-27]。

示意图,传递机理,变形钢筋,粘结应力

变形钢筋的粘结应力传递机理如图 1.2 所示。图 1.2 变形钢筋的粘结应力传递机理示意图1.2.1 粘结性能试验方法目前国内外研究钢筋混凝土粘结性能的试验方法众多，试件形式也尚未统一，但是常用的粘结试验方法主要有以下几种：(1) 中心拔出试验

试件,局部破坏,承压板

青岛理工大学工学硕士学位论文.3(a)所示的是 RILEM-FIP-CEB[42]所建议的中心拉拔试件。试件是边长径)的立方体，粘结长度为 5 d。靠近加载端的无粘结段钢筋用塑料套来，是为了避免承压板端部混凝土局部破坏的影响。此类试件由于没当钢筋与混凝土的粘结强度较高时其易发生混凝土劈裂破坏，只有当的粘结强度较低时才发生粘结滑移破坏。因此，不能充分反映钢筋混过程[43]。为了克服上述缺点，英国 CP110 规范提出了图 1.3(b)所示的有横向箍筋，可以有效地克服试件脆性较大的缺点，但由于承压板端粘结区段，所以容易发生局部破坏[44,45]。

【参考文献】