環(huán)境-荷載耦合作用下鋼筋混凝土銹裂行為的多尺度分析.pdf

1、混凝土耐久性失效最主要原因是鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕產(chǎn)物體積膨脹，擠壓周圍混凝土，導致混凝土保護層受拉開裂。保護層一旦開裂，環(huán)境中的有害介質經(jīng)銹脹裂縫直接侵入到鋼筋表面，鋼筋銹蝕速度將會加劇，嚴重威脅結構使用安全。因此，研究鋼筋銹蝕引起的鋼筋保護層開裂，對混凝土結構的使用安全評估和壽命預測有著重要的意義。
　　眾所周知混凝土材料是一種多相復合材料，具有多尺度特征，且在實際工程中，構件大都是負載服役的，基于此，本文采用試驗研究和數(shù)值模擬的

2、方法，從多個尺度層次對持續(xù)彎曲荷載和氯鹽侵蝕環(huán)境耦合作用下鋼筋銹蝕導致混凝土保護層開裂問題進行了初步的探索與研究。主要研究內(nèi)容和結論如下:
　　(1)自行設計持續(xù)荷載加載裝置，采用“電滲-恒電流-干濕循環(huán)”加速銹蝕方法，對不同彎曲荷載作用下鋼筋混凝土試件進行加速銹蝕試驗，從多個尺度分析了氯鹽環(huán)境中彎曲荷載對試件腐蝕的影響。
　　結果表明:
　　(a)彎曲荷載與氯鹽環(huán)境耦合會加速梁內(nèi)鋼筋銹蝕，影響裂縫分布;
　　(

3、b)彎曲荷載與氯鹽環(huán)境耦合造成梁的承載力下降，剛度提升，且隨著彎曲荷載增大變化越明顯。
　　(2)在微觀分子尺度對鋼筋銹蝕問題進行初步探索研究，將分子動力學模擬方法引入到鋼筋混凝土耐久性研究當中，采用反應力場ReaxFF模擬研究了拉伸荷載和氯離子侵蝕耦合作用對鋼筋表面鈍化膜破壞以及鋼筋氧化程度的影響。分子動力學模擬結果表明:氯離子與拉伸荷載耦合會加速鋼筋表面鈍化膜結構破壞，加深鋼筋鐵基體的氧化程度。
　　(3)基于蒙特卡羅法

4、在MATLAB軟件中編寫混凝土隨機骨料模型代碼，結合有限元軟件建立混凝土細觀模型。通過二維鋼筋混凝土細觀模型，數(shù)值分析鋼筋銹蝕膨脹導致混凝土開裂過程。數(shù)值模擬求出了混凝土表面開裂時鋼筋銹蝕率，發(fā)現(xiàn)骨料與砂漿界面層是混凝土中最薄弱部位，易產(chǎn)生內(nèi)部損傷。
　　(4)基于混凝土細觀數(shù)值模型，利用均勻性理論求出混凝土的等效彈性模量，帶入鋼筋混凝土宏觀數(shù)值模型中，采用鋼筋線性溫度膨脹模擬鋼筋不均勻銹脹方法，數(shù)值分析彎曲荷載和銹脹力耦合對梁受