海水腐蚀对改性碳纳米管-PVA混杂纤维混凝土与钢筋粘结性能的影响

摘要

当前在钢筋混凝土工程中普遍存在着耐久性不足的问题,而耐久性不足引发的工程破坏也越来越严重。随着建筑物老化和环境污染的加重，钢筋混凝土结构的腐蚀已成为一个世界性难题。钢筋与混凝土粘结作用能否发挥出良好的效果，首先需要有足够的粘结力。近些年，许多学者发现可以通过在混凝土中添加纤维，纤维的添加不仅使内部钢筋不易遭受腐蚀侵害，而且能增强钢筋与混凝土粘结强度。本文的工作主要包括以下几个部分： (1)通过研究单掺入纤维到混杂纤维对混凝土力学性能的影响，测试的内容包括：立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度。研究表明，单掺聚乙烯醇（PVA）会导致混凝土的抗压强度降低，而单掺碳纳米管（CNT）的增强效果比较明显，当碳纳米管（CNT）和聚乙烯醇（PVA）混杂后，抗压强度仍然保持一定量的增强。添加纤维后的混凝土的抗折性能普遍优于普通混凝土，其中混杂纤维的抗折性能最好，对混凝土的韧性提升更加突出。 (2)对各类混凝土进行模拟海水腐蚀，通过电化学加速腐蚀，然后进行中心拉拔试验，研究不同锈蚀率对钢筋混凝土粘结性能的影响。研究表明，纤维的加入能够起到一定的耐腐作用，混杂纤维的耐腐效果更佳突出，粘结强度值变化最小。 (3)结合试验与理论分析，基于试验的实测粘结滑移曲线，从初始滑移到破坏端提取粘结滑移曲线对应的特征值，通过应用特征性模型，推导出锈蚀钢筋与混凝土粘结滑移的本构关系。 (4)通过应用ABAQUS模拟不同锈蚀率的钢筋与混凝土之间的粘结力，引用非线性弹簧单元作为钢筋与混凝土的粘结方式，将试验结果与模拟结果进行比较，试验与模拟的误差率在合理范围内。

目录

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 研究背景及意义

1.3 纤维研究内容

1.4 钢筋粘结性能的研究

1.5 钢筋锈蚀理论

1.6 研究的方法

第二章 混杂纤维混凝土力学性能试验

2.1 引言

2.2 混凝土原材料特性

2.3 混凝土配合比设计

2.4 拌合工艺

2.5 试块的准备与成型

2.6 试验的加载方式

2.7 本章小结

第三章 混杂纤维混凝土力学性能结果与分析

3.1 引言

3.2 立方体抗压强度

3.3 轴心抗压强度

3.4 抗折强度

3.5 本章小结

第四章 锈蚀钢筋与纤维混凝土粘结性能试验

4.1 引言

4.2 试件的制备

4.3 混凝土中钢筋锈蚀的方法

4.4 拉拔试验

4.5 试验结果

4.6 纤维混凝土粘结滑移

4.7 碳纳米管纤维混凝土与锈蚀钢筋粘结-滑移拟合

4.8 本章小结

第五章 锈蚀钢筋与纤维混凝土粘结性能数值模拟

5.1 引言

5.2 ABAQUS软件的介绍及模型选取

5.3 单元的选择

5.4 建立模型及分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

图 表 目 录

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表论文