海洋環(huán)境下鋼纖維混凝土構(gòu)件腐蝕后粘結(jié)性能試驗(yàn)研究.pdf

1、鋼纖維混凝土(SFRC，Steel Fiber Reinforced Concrete)是一種新型復(fù)合材料，能充分發(fā)揮各組成材料的特性和相互間的性能傳遞，改善了混凝土基體的力學(xué)性能，具有韌性好、抗疲勞能力強(qiáng)、耐磨、分布在鋼筋的外側(cè)保護(hù)鋼筋不發(fā)生銹蝕，在任意方向均可有效限制裂縫的開(kāi)裂和裂縫的擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。裂縫會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)的耐久性，導(dǎo)致裂縫發(fā)生的最直接的原因就是鋼筋與混凝土粘結(jié)性能。鋼纖維混凝土與普通鋼筋混凝土的粘結(jié)有所不同，除了二者在材料

2、組成上的差異外，鋼筋的銹蝕直接破壞了鋼筋與鋼纖維混凝土的粘結(jié)，產(chǎn)生粘結(jié)滑移，其粘結(jié)滑移關(guān)系、剩余承載能力等也將因腐蝕的程度和荷載作用效應(yīng)的強(qiáng)度發(fā)生改變。在工程結(jié)構(gòu)需要的部位和構(gòu)件的局部位置使用鋼纖維混凝土，具有一定的科學(xué)合理性。隨著沿海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，港口、碼頭、跨海大橋、海底隧道等海岸與近海結(jié)構(gòu)工程日趨增多，內(nèi)陸地區(qū)的地下空間結(jié)構(gòu)也發(fā)展較快。結(jié)構(gòu)處于不同的腐蝕環(huán)境下，其耐久性能直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)功能的預(yù)期，在這些領(lǐng)域中，鋼纖維混凝土的應(yīng)用具有

3、明顯的優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮鋼纖維的基體增強(qiáng)優(yōu)勢(shì)及其防銹蝕的能力。
　　基于鋼纖維混凝土新型復(fù)合材料的良好的防銹蝕性和卓越的阻裂性，本文開(kāi)展了試驗(yàn)研究工作。為了得到更加直觀的研究結(jié)果，排除由于試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛶?lái)的誤差，本研究擬采用梁式粘結(jié)試件作為試驗(yàn)研究的模型。在腐蝕試驗(yàn)中，模擬海洋腐蝕環(huán)境，采用恒直流電源實(shí)施電化學(xué)腐蝕，盡可能與海洋環(huán)境的實(shí)際情況相吻合。在四點(diǎn)彎曲粘結(jié)試驗(yàn)加載階段，研究試件腐蝕后在靜載作用下，不同條件（鋼纖維混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼

4、纖維體積率、鋼筋銹蝕率、荷載加載水平）下的荷載滑移規(guī)律及荷載滑移本構(gòu)關(guān)系模型等。完成的研究工作內(nèi)容如下:
　　1)鋼纖維鋼筋混凝土試驗(yàn)梁模擬海洋環(huán)境的電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)研究詳細(xì)介紹了梁式粘結(jié)試件的制作、腐蝕試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)及運(yùn)用電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)來(lái)加速鋼筋的銹蝕原理及方法;按3.5％氯離子含量的腐蝕介質(zhì)公式計(jì)算達(dá)到鋼筋理論銹蝕率時(shí)，受腐蝕試件的腐蝕電流和腐蝕時(shí)間等。模擬海洋環(huán)境下的電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)，加快鋼纖維鋼筋混凝土中鋼筋的銹蝕，為研究腐蝕

5、后試驗(yàn)梁靜載作用下鋼筋和鋼纖維混凝土之間粘結(jié)滑移問(wèn)題提供腐蝕條件。
　　2)鋼纖維鋼筋混凝土試驗(yàn)梁靜載作用下的四點(diǎn)彎曲粘結(jié)試驗(yàn)研究介紹了鋼纖維鋼筋混凝土試驗(yàn)梁在靜力荷載作用下四點(diǎn)彎曲粘結(jié)試驗(yàn)方法;觀察和分析試件在加載試驗(yàn)過(guò)程中的試驗(yàn)現(xiàn)象;根據(jù)試驗(yàn)梁四點(diǎn)彎曲粘結(jié)試驗(yàn)結(jié)果，系統(tǒng)地給出各組試驗(yàn)梁在不同試驗(yàn)條件下的P-S曲線，并對(duì)其進(jìn)行了對(duì)比分析;借助有限元軟件，建立理想化模型，模擬試驗(yàn)梁內(nèi)部鋼筋應(yīng)力變化;根據(jù)本試驗(yàn)P-S曲線的一般規(guī)律及