冻融环境对钢筋混凝土结构耐久性的影响

发布时间：2019-11-03 04:09

【摘要】：钢筋混凝土结构是目前我国以及世界上各个国家基础建设中应用最广泛的结构形式，其耐久性问题正逐渐得到各个国家的重视。而对于我国三北地区以及世界上其他寒冷地区，冻融循环又是影响到钢筋混凝土结构耐久性的最主要的因素。因此，冻融环境下钢筋混凝土结构的耐久性研究是钢筋混凝土耐久性研究中非常重要的一部分内容。本文从冻融环境对钢筋混凝土结构耐久性的直接影响和间接影响这两方面展开研究，进行了如下工作： 一、冻融循环对钢筋混凝土结构耐久性的直接影响，考虑的是冻融循环对混凝土的直接冻害。本文通过机理分析，结合实际冻融环境下混凝土一般承受压力的情况，通过自制外压力设备，针对外压力作用下混凝土试块的抗冻性能及强度衰减规律进行了试验研究，并深入讨论了外压力、水灰比及引气剂对试验结果的影响机制。基于试验结果和机理分析，本文最终提出了冻融环境下，，受外压力混凝土的抗压强度退化模型，并结合其他研究人员的实验室试验数据以及现场检测结果，对本文模型进行了验证。 二、冻融循环对钢筋混凝土结构耐久性的间接影响，考虑的是冻融循环对钢筋混凝土其他耐久性问题的影响。本文主要着眼于氯离子引起的钢筋锈蚀问题，其中一个非常重要的问题就是氯离子的入侵混凝土问题。本文从冻融环境下氯离子入侵混凝土的机理分析入手，设计实施了冻融环境下的氯离子自然浸泡扩散试验，并深入讨论了冻融循环、水灰比、粉煤灰及引气剂对试验结果的影响机制。结合试验结果得到了冻融环境下氯离子有效扩散系数的时变模型，并在此基础上最终提出了在冻融环境下的氯离子入侵混凝土模型；最后，结合其他研究人员的实验室试验数据以及现场检测结果，对本文模型进行了验证。 三、冻融循环对氯离子引起的钢筋锈蚀影响研究中，另一个非常重要的问题就是钢筋锈蚀的临界氯离子浓度问题。本文从钢筋腐蚀的电化学腐蚀原理研究入手，明确了：在混凝土这样的特定环境中，氯离子入侵导致钢筋脱钝的本质原因是，钢筋的腐蚀电位超过了钢筋的点蚀电位。并在此基础上，设计实施了冻融环境下以恒电位控制、宏电流测量判断钢筋脱钝的临界氯离子浓度试验。结合试验结果，本文讨论了冻融循环、点蚀电位、水灰比以及引气剂对临界氯离子浓度的影响。根据本文低温下的试验结果和以往常温和高温下的研究结果，得到了低中高全范围温度与临界氯离子浓度的关系，并在此基础上讨论了冻融环境对钢筋脱钝的整体影响。 在以上研究过程中，充分发挥了试验在宏观现象与细观机理之间的桥梁作用，有效地解决了研究中的难点问题。并且，对文章中提出的各计算模型都进行了从现场检测到实验室快速试验的验证，确定了模型的可靠性和在实际工程中的适用性。感谢国家自然科学基金(No.50678101)和上海自然科学基金(No.11ZR1417400)对本文研究的资助。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU375

【参考文献】

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本文编号：2554889