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混凝土保护层锈胀开裂试验研究

作　者: 施志业
导　师: 郑建军
学　校: 浙江工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 混凝土钢筋锈蚀保护层开裂时间裂缝宽度
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文以在锈胀力作用下的混凝土保护层为研究对象,基于通电加速试验方法,研究了钢筋直径、水灰比、保护层厚度和电流密度对混凝土表面开裂时间和裂缝宽度的影响。试验结果表明,水灰比对混凝土保护层开裂时间影响甚微,混凝土保护层开裂时间随着混凝土抗拉强度和弹性模量比值、保护层厚度和钢筋直径的增大而增大,但随着腐蚀电流密度的增大而减小。其中保护层厚度和腐蚀电流密度对开裂时间影响最大。通过对表面裂缝宽度演化规律的分析,混凝土保护层开裂后,裂缝宽度随时间的变化可以大致分为三个阶段:(a)缓慢发展阶段;(b)加速发展阶段;(c)稳定扩展阶段。对于给定的时间,水灰比对裂缝宽度影响不大;钢筋直径对裂缝宽度的影响主要延迟了开裂时间;增大保护层厚度,在裂缝发展早期可以很好的减少裂缝宽度,但在后期并没有明显作用;减小腐蚀电流密度可以减小裂缝宽度,且对后期的裂缝宽度减小作用显著。根据传递矩阵法原理,将混凝土保护层划分成一系列环单元,通过解析求解关于混凝土径向位移的常微分方程,导出了单元传递矩阵的解析解。通过与试验结果比较,初步证实了该数值模拟方法的有效性。本文研究可为混凝土结构耐久性评估和设计提供一些参考。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-24
  1.1 研究背景和意义  10-12
  1.2 环境中氯离子对混凝土结构侵蚀  12-15
    1.2.1 混凝土中氯离子的来源  12-13
    1.2.2 氯离子在混凝土中的扩散模型  13-15
    1.2.3 氯离子对钢筋的侵蚀机理  15
  1.3 钢筋锈蚀引起的混凝土结构性能退化  15-21
    1.3.1 钢筋力学性能和结构整体性能退化  15-17
    1.3.2 混凝土保护层开裂过程  17-19
    1.3.3 保护层锈胀开裂时间预测  19-21
  1.4 锈胀裂缝的扩展  21-22
  1.5 本文的研究工作  22-24
第二章试验材料、试验方案和力学性能  24-38
  2.1 现有的混凝土耐久性试验方法  24-27
    2.1.1 干湿循环法  24-25
    2.1.2 人工模拟环境法  25-26
    2.1.3 预置裂缝法  26
    2.1.4 “拌入”氯盐法  26-27
    2.1.5 阳极腐蚀  27
  2.2 本文采用的试验方法  27-28
  2.3 试验材料和试验仪器  28-31
    2.3.1 试验原材料  28-30
    2.3.2 试验仪器  30-31
  2.4 试验方案  31-34
    2.4.1 配合比设计  32-33
    2.4.2 试验过程  33-34
  2.5 混凝土的力学性能测试和结果  34-37
  2.6 本章小结  37-38
第三章混凝土保护层锈胀开裂试验结果及分析  38-49
  3.1 影响开裂时间的因素及评价  38-42
  3.2 混凝土保护层锈胀裂缝的扩展  42-46
  3.3 钢筋锈蚀的不均匀性  46-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章混凝土保护层锈胀开裂时间数值模拟  49-58
  4.1 混凝土保护层开裂时间预测的传递矩阵法  49-54
  4.2 理论方法的验证  54-56
  4.3 本章小结  56-58
第五章结论与展望  58-61
  5.1 结论  58-59
  5.2 展望  59-61
参考文献  61-66
致谢  66-68
攻读硕士期间发表的学术论文  68

混凝土保护层锈胀开裂试验研究

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