【摘要】：鋼筋混凝土(RC)是目前世界范圍內(nèi)使用最廣泛的建筑材料,廣泛的應(yīng)用于道路工程、橋梁工程及其附屬設(shè)施中。目前,RC結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題得到了國(guó)內(nèi)外工程界的普遍關(guān)注,它不僅關(guān)系到RC結(jié)構(gòu)的服役壽命及結(jié)構(gòu)抗力,也關(guān)系到道路及橋梁工程維修與再建設(shè)成本等經(jīng)濟(jì)效益,且與環(huán)境資源的可持續(xù)性發(fā)展息息相關(guān),因此,研究RC結(jié)構(gòu)的耐久性具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。寒區(qū)RC結(jié)構(gòu)經(jīng)暴露于自然環(huán)境中受到環(huán)境荷載及機(jī)械荷載作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂并使鋼筋發(fā)生銹蝕,嚴(yán)重危害RC材料耐久性及結(jié)構(gòu)抗力。為了分析寒區(qū)環(huán)境因素如凍融、碳化、荷載裂縫以及氯鹽侵蝕對(duì)RC結(jié)構(gòu)耐久性的影響,國(guó)內(nèi)外研究人員開(kāi)展了大量的工作,但多種因素耦合作用影響RC結(jié)構(gòu)耐久性的相關(guān)研究較少,且因素作用所致效果(混凝土開(kāi)裂以及鋼筋銹蝕)對(duì)RC結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的劣化作用研究方法較為傳統(tǒng)。因此,為了系統(tǒng)分析寒區(qū)不利因素對(duì)RC結(jié)構(gòu)耐久性的影響效應(yīng),明確混凝土開(kāi)裂與鋼筋銹蝕對(duì)RC結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響,本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51378236)與交通部交通建設(shè)科技西部項(xiàng)目(20113188011000),開(kāi)展了以下研究工作:1、選擇凍融循環(huán)、碳化以及載荷裂縫為典型寒區(qū)不利因素,進(jìn)行了多因素耦合作用影響RC結(jié)構(gòu)耐久性試驗(yàn)研究。對(duì)RC試件進(jìn)行加載開(kāi)裂、凍融循環(huán)以及碳化破壞后進(jìn)行鋼筋加速銹蝕試驗(yàn)。以?xún)鋈谘h(huán)后的混凝土質(zhì)量損失量以及強(qiáng)度評(píng)價(jià)了混凝土材料性能的劣化趨勢(shì);以鋼筋銹蝕率為RC結(jié)構(gòu)耐久性損失指標(biāo),利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法對(duì)各種不利因素影響RC結(jié)構(gòu)耐久性的顯著程度進(jìn)行了量化分析,得出了裂縫是影響RC結(jié)構(gòu)耐久性最顯著因素的結(jié)論。2、在對(duì)具有不同裂縫狀態(tài)的RC試件進(jìn)行電加速氯離子滲透試驗(yàn)后,利用多種電化學(xué)測(cè)試技術(shù)通過(guò)測(cè)試鋼筋的自腐蝕電流密度評(píng)價(jià)不同裂縫屬性如數(shù)量、寬度以及間距對(duì)鋼筋銹蝕行為的影響。討論了在RC結(jié)構(gòu)腐蝕體系中用于評(píng)價(jià)鋼筋銹蝕行為更加合理的電化學(xué)測(cè)試方法;并應(yīng)用該技術(shù),以鋼筋的自腐蝕電流密度為指標(biāo)評(píng)價(jià)了裂縫數(shù)量、間距與寬度對(duì)鋼筋銹蝕行為的影響作用并進(jìn)行了量化分析。3、在水泥砂漿及混凝土材料非穩(wěn)態(tài)氯離子擴(kuò)散試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)氯離子在開(kāi)裂混凝土中的擴(kuò)散行為進(jìn)行了數(shù)值分析,探究了混凝土飽和度、裂縫數(shù)量以及裂縫寬度對(duì)混凝土中氯離子擴(kuò)散的促進(jìn)作用;建立了裂縫—鋼筋位置處氯離子濃度理論模型,并且進(jìn)一步推導(dǎo)了鋼筋自腐蝕電流密度模型以及鋼筋銹蝕深度預(yù)測(cè)模型。方便工程技術(shù)人員在得知橋梁裂縫以及氯鹽擴(kuò)散源狀態(tài)后快速推斷氯離子在混凝土中的擴(kuò)散情況以及鋼筋銹蝕狀態(tài)并對(duì)RC構(gòu)件服役狀態(tài)及使用壽命進(jìn)行快速評(píng)估。4、對(duì)RC試驗(yàn)梁進(jìn)行電加速鋼筋銹蝕試驗(yàn),利用振動(dòng)信號(hào)測(cè)試技術(shù),以模態(tài)頻率為指標(biāo)評(píng)價(jià)了鋼筋銹蝕對(duì)RC結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響。分析了鋼筋銹蝕、混凝土銹脹開(kāi)裂面積對(duì)RC結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率的影響;通過(guò)進(jìn)行恒載撓度測(cè)試試驗(yàn)計(jì)算了RC結(jié)構(gòu)的等效彈性模量,探討了鋼筋銹蝕與等效彈性模量的變化關(guān)系,并且提出了一種基于等效彈性模量模型的RC結(jié)構(gòu)耐久性預(yù)測(cè)方法預(yù)估RC結(jié)構(gòu)的剩余使用壽命。5、以抗彎承載力為指標(biāo)評(píng)價(jià)鋼筋銹蝕對(duì)RC結(jié)構(gòu)靜力特性的影響,對(duì)RC梁試件進(jìn)行鋼筋銹蝕試驗(yàn),通過(guò)測(cè)試不同銹蝕狀態(tài)下的RC試件最大抗彎載荷,觀察RC梁試件的破壞形式分析鋼筋銹蝕對(duì)RC結(jié)構(gòu)抗彎性能的影響。此外,結(jié)合了聲發(fā)射測(cè)試技術(shù)對(duì)不同銹蝕狀態(tài)下的RC試驗(yàn)梁的加載過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)測(cè),對(duì)聲發(fā)射信號(hào)基礎(chǔ)參數(shù)、統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析,研究了不同銹蝕狀態(tài)下的RC結(jié)構(gòu)抗彎能力演化過(guò)程及聲發(fā)射特性;通過(guò)對(duì)聲發(fā)射事件定位結(jié)果與RC試件開(kāi)裂位置進(jìn)行對(duì)比分析,探討了聲發(fā)射測(cè)試技術(shù)能否準(zhǔn)確的對(duì)RC結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷定位。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU375
【圖文】：

圖 2.1 試件規(guī)格（單位：mm）Fig.2.1 Specimen dimension (unit: mm) 24h 后送至養(yǎng)生室（20±2℃，95%件中的鋼筋質(zhì)量，為后續(xù)鋼筋銹蝕富氧環(huán)境使外露鋼筋銹蝕，應(yīng)在養(yǎng)進(jìn)行防水處理，如圖 2.2 所示

349 185 517 1269 RC 試件尺寸為 150mm×150mm×300mm，試件規(guī)格如圖 2.1 試件規(guī)格（單位：mm）Fig.2.1 Specimen dimension (unit: mm)滿(mǎn)磨具固化 24h 后送至養(yǎng)生室（20±2℃，95%相對(duì)濕度記錄每個(gè)試件中的鋼筋質(zhì)量，為后續(xù)鋼筋銹蝕試驗(yàn)提供期間高濕度富氧環(huán)境使外露鋼筋銹蝕，應(yīng)在養(yǎng)生前在外層防水膠布進(jìn)行防水處理，如圖 2.2 所示

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2740774