论文部分内容阅读
钢筋混凝土材料作为当今社会最主要的建筑材料之一,被广泛地应用在各项工程项目中。但其在使用过程中的损伤问题不容小视,尤其是在海洋等恶劣环境条件下,混凝土结构中钢筋腐蚀对结构造成的破坏日益严重。钢筋脱钝后腐蚀产生的腐蚀产物使得混凝土保护层锈胀开裂,最终导致钢筋混凝土结构受损,极端情况下可能造成灾难性破坏,对人民的生命财产和社会经济造成不可挽回的损失。因此,对钢筋腐蚀导致混凝土保护层锈胀开裂全过程进行有效地实时应变场监测,对分析钢筋混凝土结构的服役性能与寿命周期具有关键性意义。本文针对钢筋在混凝土中的腐蚀问题,采用内外一体化的监测方法,在恒电位加速腐蚀的条件下,系统地分析了钢筋混凝土的腐蚀损伤行为、锈胀力发展过程以及混凝土表面应变场演变规律。以此为主线,本文获得的主要研究成果如下:（1）基于数字图像相关技术（DIC）的自然散斑图像匹配追踪方法,实时监测了恒电位加速腐蚀下钢筋混凝土试件中由于钢筋腐蚀导致混凝土保护层锈胀开裂的全过程;分析腐蚀钢筋混凝土试件内外应变演化情况;阐述钢筋混凝土试件裂缝开裂形式及走向;建立了以DIC技术为主体的腐蚀钢筋混凝土试件全场应力监测系统。（2）根据试验所测得的空心钢筋内表面应变数据,得出钢筋混凝土试件腐蚀为不均匀腐蚀,推导出腐蚀钢筋的表面锈胀力数学模型;根据腐蚀电流密度的演变规律判断出钢筋混凝土试件的初裂时间。（3）利用基于DIC技术的全场应力监测系统对不同因素条件下对钢筋在混凝土中的腐蚀影响情况进行对比分析,基于试验可以得出:普通钢筋受到腐蚀离子影响时,更易发生腐蚀反应,耐蚀钢筋对腐蚀反应的进程有一定的抑制作用;腐蚀溶液对钢筋腐蚀速率的影响为海水溶液>3%Nacl溶液>3%Nacl+5%Na2SO4溶液;矿粉和粉煤灰以及SAP的掺入有效抑制了钢筋在混凝土中的腐蚀进程。（4）首次提出将数字图像相关方法（DIC）与X射线计算机层析扫描技术（XCT）相结合的无损检测方法,采用该方法对混凝土中钢筋腐蚀对其内部的影响进行了实时监测,验证了该方法对混凝土在整个腐蚀过程中任意区域内的变形和裂缝监测的可行性,并分析了由于钢筋腐蚀产生的锈胀应力导致混凝土内部裂缝扩展的演变规律。