基于DIC的混凝土中钢筋腐蚀应力监测与分析

发布时间：2024-07-04 22:29

　　钢筋混凝土材料作为当今社会最主要的建筑材料之一,被广泛地应用在各项工程项目中。但其在使用过程中的损伤问题不容小视,尤其是在海洋等恶劣环境条件下,混凝土结构中钢筋腐蚀对结构造成的破坏日益严重。钢筋脱钝后腐蚀产生的腐蚀产物使得混凝土保护层锈胀开裂,最终导致钢筋混凝土结构受损,极端情况下可能造成灾难性破坏,对人民的生命财产和社会经济造成不可挽回的损失。因此,对钢筋腐蚀导致混凝土保护层锈胀开裂全过程进行有效地实时应变场监测,对分析钢筋混凝土结构的服役性能与寿命周期具有关键性意义。本文针对钢筋在混凝土中的腐蚀问题,采用内外一体化的监测方法,在恒电位加速腐蚀的条件下,系统地分析了钢筋混凝土的腐蚀损伤行为、锈胀力发展过程以及混凝土表面应变场演变规律。以此为主线,本文获得的主要研究成果如下:(1)基于数字图像相关技术(DIC)的自然散斑图像匹配追踪方法,实时监测了恒电位加速腐蚀下钢筋混凝土试件中由于钢筋腐蚀导致混凝土保护层锈胀开裂的全过程;分析腐蚀钢筋混凝土试件内外应变演化情况;阐述钢筋混凝土试件裂缝开裂形式及走向;建立了以DIC技术为主体的腐蚀钢筋混凝土试件全场应力监测系统。(2)根据试验所测得的空...

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 混凝土中钢筋腐蚀机制研究
        1.2.1 混凝土中钢筋脱钝研究
        1.2.2 混凝土中钢筋腐蚀行为研究
        1.2.3 钢筋腐蚀锈胀力研究
    1.3 腐蚀钢筋混凝土结构的检测方法
        1.3.1 腐蚀钢筋混凝土有损检测方法
        1.3.2 混凝土中钢筋腐蚀电化学检测方法
        1.3.3 钢筋混凝土耐久性能监测方法
    1.4 基于数字图像相关技术（DIC）的材料性能研究
        1.4.1 DIC理论研究进展
        1.4.2 数字图像相关方法（DIC）原理
        1.4.3 基于DIC技术的材料力学性能研究
    1.5 本文主要研究内容
第2章 钢筋混凝土原材料及基本性能
    2.1 试验原材料
        2.1.1 水泥
        2.1.2 粗骨料
        2.1.3 细骨料
        2.1.4 外掺料
        2.1.5 高吸水树脂（SAP）
        2.1.6 减水剂
        2.1.7 水
        2.1.8 钢筋
    2.2 混凝土配合比及基本物理性能
        2.2.1 混凝土配合比
        2.2.2 混凝土成型及养护
        2.2.3 新拌混凝土坍落度与含气量
        2.2.4 混凝土强度
第3章 基于DIC与应变测试的钢筋锈胀应力分析
    3.1 引言
    3.2 试验方法
        3.2.1 试件制作
        3.2.2 试验装置
    3.3 钢筋锈胀应力简化模型推导
    3.4 试验结论与分析
        3.4.1 试验现象
        3.4.2 腐蚀电流及钢筋应力应变
        3.4.3 数字图像相关方法（DIC）测试混凝土应变场
        3.4.4 模型验证
    3.5 本章小结
第4章 材料与腐蚀溶液对混凝土中钢筋锈胀应力的影响分析
    4.1 引言
    4.2 试件设计及制作
        4.2.1 模具制备
        4.2.2 加工钢筋
        4.2.3 试件成型
    4.3 试验结果与分析
        4.3.1 试验现象
        4.3.2 钢筋类型对混凝土内部钢筋腐蚀的影响
        4.3.3 不同腐蚀溶液对混凝土内部钢筋腐蚀的影响
        4.3.4 混凝土类型对其内部钢筋腐蚀的影响
        4.3.5 利用超景深显微镜分析腐蚀钢筋形貌
    4.4 本章小节
第5章 基于XCT和DIC测试腐蚀钢筋混凝土的内部应变场
    5.1 引言
    5.2 x射线计算机断层扫描（XCT）原理
    5.3 试验方法
        5.3.1 试样制备
        5.3.2 钢筋混凝土加速腐蚀
    5.4 试验结果与讨论
        5.4.1 腐蚀电流
        5.4.2 XCT观察钢筋混凝土腐蚀过程
        5.4.3 利用DIC+XCT分析混凝土内部应变场
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在校期间发表的学术论文及成果
致谢



本文编号：4000628