【摘要】：鋼筋混凝土(RC)是目前世界范圍內使用最廣泛的建筑材料,廣泛的應用于道路工程、橋梁工程及其附屬設施中。目前,RC結構的耐久性問題得到了國內外工程界的普遍關注,它不僅關系到RC結構的服役壽命及結構抗力,也關系到道路及橋梁工程維修與再建設成本等經(jīng)濟效益,且與環(huán)境資源的可持續(xù)性發(fā)展息息相關,因此,研究RC結構的耐久性具有較強的現(xiàn)實意義。寒區(qū)RC結構經(jīng)暴露于自然環(huán)境中受到環(huán)境荷載及機械荷載作用導致結構開裂并使鋼筋發(fā)生銹蝕,嚴重危害RC材料耐久性及結構抗力。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RC結構耐久性的影響,國內外研究人員開展了大量的工作,但多種因素耦合作用影響RC結構耐久性的相關研究較少,且因素作用所致效果(混凝土開裂以及鋼筋銹蝕)對RC結構力學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RC結構耐久性的影響效應,明確混凝土開裂與鋼筋銹蝕對RC結構力學性能的影響,本文結合國家自然科學基金項目(51378236)與交通部交通建設科技西部項目(20113188011000),開展了以下研究工作: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,進行了多因素耦合作用影響RC結構耐久性試驗研究。對RC試件進行加載開裂、凍融循環(huán)以及碳化破壞后進行鋼筋加速銹蝕試驗。以凍融循環(huán)后的混凝土質量損失量以及強度評價了混凝土材料性能的劣化趨勢;以鋼筋銹蝕率為RC結構耐久性損失指標,利用統(tǒng)計學分析方法對各種不利因素影響RC結構耐久性的顯著程度進行了量化分析,得出了裂縫是影響RC結構耐久性最顯著因素的結論。2、在對具有不同裂縫狀態(tài)的RC試件進行電加速氯離子滲透試驗后,利用多種電化學測試技術通過測試鋼筋的自腐蝕電流密度評價不同裂縫屬性如數(shù)量、寬度以及間距對鋼筋銹蝕行為的影響。討論了在RC結構腐蝕體系中用于評價鋼筋銹蝕行為更加合理的電化學測試方法;并應用該技術,以鋼筋的自腐蝕電流密度為指標評價了裂縫數(shù)量、間距與寬度對鋼筋銹蝕行為的影響作用并進行了量化分析。3、在水泥砂漿及混凝土材料非穩(wěn)態(tài)氯離子擴散試驗結果的基礎上,對氯離子在開裂混凝土中的擴散行為進行了數(shù)值分析,探究了混凝土飽和度、裂縫數(shù)量以及裂縫寬度對混凝土中氯離子擴散的促進作用;建立了裂縫—鋼筋位置處氯離子濃度理論模型,并且進一步推導了鋼筋自腐蝕電流密度模型以及鋼筋銹蝕深度預測模型。方便工程技術人員在得知橋梁裂縫以及氯鹽擴散源狀態(tài)后快速推斷氯離子在混凝土中的擴散情況以及鋼筋銹蝕狀態(tài)并對RC構件服役狀態(tài)及使用壽命進行快速評估。4、對RC試驗梁進行電加速鋼筋銹蝕試驗,利用振動信號測試技術,以模態(tài)頻率為指標評價了鋼筋銹蝕對RC結構動力特性的影響。分析了鋼筋銹蝕、混凝土銹脹開裂面積對RC結構模態(tài)頻率的影響;通過進行恒載撓度測試試驗計算了RC結構的等效彈性模量,探討了鋼筋銹蝕與等效彈性模量的變化關系,并且提出了一種基于等效彈性模量模型的RC結構耐久性預測方法預估RC結構的剩余使用壽命。5、以抗彎承載力為指標評價鋼筋銹蝕對RC結構靜力特性的影響,對RC梁試件進行鋼筋銹蝕試驗,通過測試不同銹蝕狀態(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RC結構抗彎性能的影響。此外,結合了聲發(fā)射測試技術對不同銹蝕狀態(tài)下的RC試驗梁的加載過程進行全程監(jiān)測,對聲發(fā)射信號基礎參數(shù)、統(tǒng)計參數(shù)進行分析,研究了不同銹蝕狀態(tài)下的RC結構抗彎能力演化過程及聲發(fā)射特性;通過對聲發(fā)射事件定位結果與RC試件開裂位置進行對比分析,探討了聲發(fā)射測試技術能否準確的對RC結構進行損傷定位。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：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%件中的鋼筋質量，為后續(xù)鋼筋銹蝕富氧環(huán)境使外露鋼筋銹蝕，應在養(yǎng)進行防水處理，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)滿磨具固化 24h 后送至養(yǎng)生室（20±2℃，95%相對濕度記錄每個試件中的鋼筋質量，為后續(xù)鋼筋銹蝕試驗提供期間高濕度富氧環(huán)境使外露鋼筋銹蝕，應在養(yǎng)生前在外層防水膠布進行防水處理，如圖 2.2 所示

【參考文獻】

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本文編號：2740774