【摘要】：鋼筋腐蝕會造成結(jié)構(gòu)銹脹開裂,承載力減弱,服役周期縮短,會導致重大的安全事故,造成嚴重的生命與財產(chǎn)損失。針對鋼筋腐蝕行為,本文提出了一種結(jié)合X射線斷層掃描技術(shù)(XCT)與有限元(FEM)模擬的方法,對鋼筋腐蝕過程的細觀行為實現(xiàn)全過程跟蹤,內(nèi)部腐蝕形貌表征與腐蝕信息的精確定量化計算,并對鋼筋腐蝕產(chǎn)物滲透行為進行了定量化評估�；阡摻罡g機理,本文設計了干濕循環(huán)作用下非均勻腐蝕試驗。選定合適的拍攝參數(shù),利用XCT監(jiān)測手段度對試塊腐蝕全過程進行無損的連續(xù)追蹤。獲得XCT圖像數(shù)據(jù)后,利用數(shù)字圖像處理技術(shù)與統(tǒng)計學手段對CT圖像進行處理與統(tǒng)計,實現(xiàn)了對內(nèi)部腐蝕形貌表征與腐蝕信息的精確定量化計算。最后,利用SEM-EDS對CT測試結(jié)果進行了定性驗證。同時,基于塑性損傷模型(CDP)建立有限元模型,通過位移加載的方式模擬鋼筋腐蝕銹脹及開裂行為。以斷裂能理論為判別準則,借助于最大主應力與等效塑性應變(PEEQT)確立開裂時刻及開裂位置。將應力回代經(jīng)典非均勻腐蝕模型中,得到對應CT測試主裂縫寬度下的鋼筋腐蝕率。在獲得等裂縫寬度下鋼筋腐蝕率模擬計算值與CT監(jiān)測值后,對兩者進行比較�；诒容^結(jié)果,提出了鋼筋腐蝕產(chǎn)物滲透折減系數(shù)以量化鋼筋腐蝕產(chǎn)物滲透行為的影響。研究表明:(1)通過對鋼筋腐蝕內(nèi)部形貌的觀測,發(fā)現(xiàn)其腐蝕產(chǎn)物增長規(guī)律基本與傳統(tǒng)的腐蝕三階段理論相符合,以此也間接證明了腐蝕三階段的合理性;同時,直接觀測到鋼筋腐蝕產(chǎn)物滲透行為;(2)確立了最大腐蝕截面位置及其全過程腐蝕率;利用二值化與布爾運算得到了開裂時刻與破壞時刻鋼筋腐蝕深度;獲得了主裂縫寬度的發(fā)展規(guī)律,結(jié)果表明在開裂初始時刻裂紋寬度增長最緩慢,而其腐蝕率增長最快。(3)SEM-EDS驗證了用CT測試方法觀測鋼筋腐蝕行為的可行性;另外也驗證了鋼筋腐蝕產(chǎn)物滲透行為合理性。(4)鋼筋腐蝕開裂從鋼筋處開始向外側(cè)延伸,主裂縫則從試塊最外側(cè)最小保護層厚度處開始向內(nèi)部逐漸延伸;(5)隨著鋼筋腐蝕裂縫的不斷擴展,CT測試獲得的腐蝕率將一直超過有限元模型計算結(jié)果,且兩者之間的差別將逐漸擴大。(6)鋼筋腐蝕滲透折減系數(shù)隨時間逐漸變小,說明鋼筋腐蝕率的模擬計算值與CT測試結(jié)果相差逐漸增大。(7)腐蝕滲透折減系數(shù)與鋼筋腐蝕膨脹率成反比關系。借助XCT測試技術(shù)和有限元數(shù)值模擬,本研究為鋼筋腐蝕行為無損、持續(xù)追蹤提供了有效的監(jiān)測方法,并對鋼筋腐蝕產(chǎn)物滲透行為的研究提供了定量化的方法。
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU375
【圖文】：

技術(shù)路線

在酸洗后，將鋼筋放入飽和氫氧化鈣溶用清水沖洗表面，反復直到鋼筋表面無明顯銹跡鋼筋進行冷拔處理，所選取的拔絲孔直徑為 2.5行拋光處理，每隔 20mm 長度沿橫截面截斷（如（XRF，如下圖 2-2）對鋼筋化學元素組成進行表 2-1 待測試鋼筋元素組分（wt.%）le2-1 Components and mineral composition (wt. %) oSi Mn P S Cr 5 0.57 1.56 0.023 0.004 0.008 r

圖 2-2 X 射線熒光光譜儀（XRF）ig.2-2 X-Ray Fluorescence Spectroscopy (XRF P.O32.5 普通硅酸鹽水泥（如圖 2-3），用 X表 2-2：表 2-2 水泥組分表（wt.%）omposition of the P.C. 32.5 cement (wt 3Fe2O3CaO MgO C3S C2 3.42 63.22 1.21 65.35 5.0

【參考文獻】

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本文編號：2767858