氯離子侵蝕的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)銹蝕損傷.pdf

1、因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的銹蝕損傷引起的經(jīng)濟損失巨大，近年來已受到廣泛關(guān)注。雖然國內(nèi)外學者己進行了較為廣泛的研究，但鑒于混凝土自身的離散性、鋼筋混凝土銹蝕損傷的復雜性和試驗方法的誤差等原因，使得鋼筋混凝土銹蝕損傷耐久性尚有許多需要進一步研究的問題。本文以氯離子誘導的鋼筋混凝土銹蝕損傷耐久壽命為主線，將其定義為鋼筋銹蝕開始耐久壽命、保護層銹脹開裂耐久壽命及銹脹裂縫寬度擴展耐久壽命三個階段，據(jù)此開展了以下幾個方面的研究：1、圓形截面構(gòu)件混凝土中氯

2、離子濃度分布規(guī)律研究基于貝塞爾函數(shù)推導了氯離子在圓形截面混凝土中擴散方程的解析解，通過實例分析研究了基于Fick第二定律的一維擴散方程應用于圓形截面混凝土中氯離子濃度分布預測的適用性，進一步研究了氯離子在該類截面混凝土構(gòu)件中的濃度分布規(guī)律。 2、混凝土中氯離子濃度分布預測的數(shù)值模擬方法鋼筋的存在會改變氯離子的傳輸路徑，引起靠近暴露面處鋼筋周圍氯離子濃度的快速累積。試驗研究了鋼筋對氯離子傳輸?shù)挠绊懬闆r；通過定義容量系數(shù)和傳遞系數(shù)，

3、給出了基于Fick第二定律的非穩(wěn)態(tài)氯離子擴散質(zhì)量守恒矩陣方程?；贏NSYS，通過參數(shù)的合理等效，實現(xiàn)了混凝土中氯離子濃度分布的二維數(shù)值模擬，運用該方法只要通過合理的建模，可以實現(xiàn)對考慮鋼筋存在的同時，任意截面形狀的鋼筋混凝土構(gòu)件在單一邊界或多邊界同時遭受氯離子侵襲時的氯離子濃度分布預測。通過與解析解和本文試驗結(jié)果比較，證明了模擬方法的有效性。 3、保護層銹脹開裂耐久壽命研究考慮到混凝土材料在荷載作用之前就已經(jīng)存在初始裂縫，結(jié)合

4、實際工程中混凝土的順筋開裂和整體剝落破壞情況，假定混凝土保護層鋼筋表面位置處分別存在一條和對稱的兩條初始徑向裂縫，導出了裂縫尖端應力強度因子的近似解析解，建立了鋼筋臨界銹脹力預測模型，進而提出了基于斷裂理論的保護層銹脹開裂耐久壽命預測方法，并進行了有效性驗證：鑒于已有的保護層銹脹開裂方面的研究成果均是基于光圓鋼筋的，本文基于兩條初始徑向裂縫假定，進一步假設(shè)裂縫尖端的應力強度因子為鋼筋表面完全光滑和鋼筋與混凝土間理想粘結(jié)兩種情況下應力強度

5、因子的線性組合，建立了鋼筋臨界銹脹力預測模型，并對模型的有效性進行了初步驗證。 4、基于虛擬裂縫模型的鋼筋混凝土銹脹開裂全過程模擬基于虛擬裂縫模型通過數(shù)值模擬進行了保護層銹脹開裂全過程分析，研究了混凝土保護層銹脹開裂過程中的銹脹力變化情況，并提出了估算銹脹開裂時間的方法，分析了混凝土初始裂縫長度、保護層厚度和鋼筋直徑對保護層完全開裂時間的影響規(guī)律。 5、鋼筋混凝土銹脹裂縫寬度擴展的研究裂縫寬度是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和耐久性