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1、鋼筋混凝土是當(dāng)今世界使用最廣泛的工程材料?;炷烈蚋稍锘蜃允湛s產(chǎn)生裂縫將導(dǎo)致海水、鹽霧及除冰鹽中氯離子快速滲透到混凝土內(nèi)部,并導(dǎo)致鋼筋銹蝕,這是海洋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)失效的重要因素。本文針對(duì)混凝土收縮和鋼筋銹蝕兩大問(wèn)題,采用高吸水樹(shù)脂(SAP)作為內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料,并研究SAP對(duì)混凝土基本性能的影響;采用恒電位加速腐蝕、電化學(xué)測(cè)試、數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)以及鋼筋銹蝕應(yīng)變測(cè)試等研究手段,系統(tǒng)研究了鋼筋混凝土在電加速銹蝕下的腐蝕損傷行為、銹脹力發(fā)展以及混凝
2、土表面時(shí)變應(yīng)變場(chǎng)演變規(guī)律。研究主要結(jié)論如下:
(1)通過(guò)對(duì)混凝土摻加不同摻量的SAP,研究了SAP對(duì)其基本性能的影響。結(jié)果表明:SAP導(dǎo)致混凝土早期抗壓強(qiáng)度有較大的損失,并且SAP摻量越大,混凝土強(qiáng)度損失越大,但SAP有助于混凝土后期強(qiáng)度的發(fā)展;SAP能夠顯著減小混凝土的干燥收縮,但是過(guò)多的SAP反而會(huì)起到反作用;SAP降低了混凝土的抗?jié)B性能,但有助于提高混凝土的彈性模量;通過(guò)XRD衍射圖譜分析發(fā)現(xiàn)摻加SAP后水化產(chǎn)物沒(méi)有發(fā)生
3、變化,利用差熱/熱重(DTA/TG)分析得出SAP對(duì)混凝土前期水化影響不大,主要是促進(jìn)混凝土后期水化。
(2)采用自主研發(fā)的電加速外滲試驗(yàn)裝置,對(duì)5類鋼筋混凝土進(jìn)行恒電位加速銹蝕試驗(yàn),研究鋼筋的銹蝕行為及混凝土表面裂縫擴(kuò)展規(guī)律。結(jié)果表明:研發(fā)的電加速裝置能夠?qū)崿F(xiàn)鋼筋的不均勻銹蝕,更加貼近實(shí)際;通過(guò)對(duì)電加速的混凝土試件進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn),粉煤灰和礦粉的摻入減緩了混凝土中鋼筋的銹蝕速率,而SAP的引入加快了鋼筋銹蝕,并且隨著SAP
4、摻量增加,負(fù)作用越大;通過(guò)對(duì)電加速過(guò)程中混凝土表面裂縫的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)混凝土表面裂縫的開(kāi)展與通電時(shí)間符合二次函數(shù)變化關(guān)系;鋼筋混凝土試件在電加速腐蝕下鋼筋產(chǎn)生的銹斑相對(duì)于實(shí)海暴露下鋼筋銹蝕產(chǎn)生的銹斑要更加致密,氧元素含量明顯偏低。
(3)通過(guò)對(duì)鋼筋銹蝕過(guò)程中鋼筋內(nèi)部應(yīng)變監(jiān)測(cè),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋銹蝕發(fā)展情況的實(shí)時(shí)表征,并且通過(guò)其應(yīng)變值大小判斷混凝土裂縫出現(xiàn)的時(shí)間及位置。
(4)自主開(kāi)發(fā)鋼筋銹蝕圓環(huán)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試裝置,基于實(shí)驗(yàn)發(fā)
5、現(xiàn),腐蝕溶液對(duì)鋼筋銹蝕速度大小的影響為內(nèi)摻海水>內(nèi)摻1%NaCl+5%Na2SO4復(fù)合溶液>內(nèi)摻5%Na2SO4溶液;SAP摻量越大鋼筋銹蝕速度越快。通過(guò)監(jiān)測(cè)圓環(huán)的應(yīng)力發(fā)展可以得出,內(nèi)摻氯鹽的混凝土試件膨脹應(yīng)力的發(fā)展要快于內(nèi)摻硫酸鹽的試件,鋼筋直徑越大膨脹應(yīng)力發(fā)展越快,砂漿孔隙率越大,其膨脹應(yīng)力發(fā)展越慢。
(5)采用DIC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土表面任一點(diǎn)應(yīng)變的全程采集,通過(guò)表面相對(duì)變形云圖,可以直接觀察到由于鋼筋銹蝕導(dǎo)致的混凝土
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