疲劳荷载耦合氯盐作用下混凝土中氯离子渗透性能的试验研究

摘要

钢筋混凝土结构由于其优秀的力学性能和耐久性能被广泛地应用在土木工程领域，但随着混凝土服役环境的复杂化，钢筋混凝土结构的力学性能和耐久性性能逐渐退化随着时间的推移，直接导致结构的服役年限达不到预期目标，其主要原因是由于混凝土在服役过程中钢筋逐渐被锈蚀，而氯离子是导致钢筋加速锈蚀的根本原因，因此研究氯离子在混凝土中的传输规律对于评估混凝土的耐久性具有重大意义。在实际的服役环境中，混凝土会受到疲劳荷载的作用，荷载会改变其内部的孔隙和裂缝，进而影响混凝土中氯离子的渗透性能。现阶段对荷载作用下氯离子在混凝土中渗透性能研究较为普遍，但对于疲劳荷载和氯盐耦合作用下混凝土中氯离子的渗透性研究还比较少，并且耦合条件下更符合混凝土的真实服役环境，本文通过自行设计的实验装置，研究了不同应力水平下混凝土内部氯离子渗透性能，具体的研究工作如下: 1).制作立方体混凝土试件，通过自行设计的试验装置，实现混凝土经受疲劳损伤和氯盐侵蚀的耦合作用下，通过研究荷载对混凝土的损伤机理，探究荷载对混凝土中氯离子渗透性能的影响 2).基于CT技术，采用CT数和CT灰度图像像素点的变化来研究疲劳荷载对混凝土的损伤影响，分析裂缝的发展规律，揭示疲劳荷载对混凝土损伤的机理，建立疲劳荷载与损伤的相关性; 3).基于Fick第二定律，运用MATLAB软件拟合出表观氯离子浓度以及氯离子的扩散系数，分析氯离子浓度的分布规律，以及氯离子扩散系数的变化特征比较不同应力水平下氯离子浓度以及扩散系数变化规律，探究应力水平与氯离子扩散系数的关系，建立应力水平与氯离子扩散系数的相关性 4).分析已建立的疲劳荷载与损伤的相关性和疲劳荷载与氯离子扩散系数的相关性，从微观探究损伤与氯离子扩散系数的关系，揭露损伤影响氯离子传输的机理，建立损伤与氯离子渗透性能之间的相关性。 5).归纳总结全文的研究内容及所得结论，并提出现有研究的不足和有待深入探讨的问题。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景

1．2研究目的及意义

1．3荷载作用下氯离子渗透性能的研究现状

1．3．1 疲劳荷载对氯离子渗透性能的影响研究

1．3．2损伤作用下氯离子渗透性能的影响研究

1．4疲劳荷载作用下氯离子在混凝土中渗透模型的研究现状

1．4．1基于Fick第二定律的修正模型

1．4．2基于残余应变来定义损伤的氯离子扩散模型

1．4．3基于疲劳损伤参量d的氯离子扩散模型

1．5疲劳荷载作用下氯离子渗透性能研究现存在的问题

1．6本文主要的研究工作

第二章疲劳荷载耦合氯盐作用下混凝土中氯离子传输性能的试验研究

2．1前言

2．2试验概况

2．2．1 试件的制作与养护

2．2．2试验方法

2．3试验方案

2．3．1 试件的选取和饱水

2．3．2试验参数(变量)选取

2．3．3试件取样和配制溶液

2．3．4氯离子测定方法

2．4本章小结

第三章疲劳荷载作用下混凝土的损伤演化及CT表征

3．1前言

3．2疲劳损伤机理

3．3损伤变量的表征

3．3．1残余应变法

3．3．2最大应变法

3．3．3超声波速法

3．3．4 CT相关参数表征法

3．4损伤的CT表征

3．4．1医用CT扫描

3．4．2工业CT扫描

3．5混凝土损伤结果及分析

3．5．1 CT数表征损伤结果

3．5．2 CT灰度图像像素点变化表征损伤

3．6本章小结

第四章疲劳氯盐耦合作用下氯离子在混凝土中传输规律的试验研究

4．1前言

4．2疲劳荷载作用下氯离子的侵蚀机理

4．2．1氯离子的危害

4．2．2氯离子的侵入途径以及存在形式

4．2．3 氯离子在混凝土中的传输方式

4．2．4氯离子侵蚀混凝土机理

4．3混凝土内氯离子浓度的分布与分析

4．4氯离子扩散系数分布及分析

4．5疲劳损伤与氯离子扩散系数的相关性分析

4．6本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录