持续荷载与氯离子侵蚀耦合作用下钢筋与混凝土间的粘结性能

摘要

钢筋混凝土结构在服役过程中不可避免的会受到持续荷载的作用。对于沿海地区的钢筋混凝土结构还会遭受氯离子的侵蚀。作为钢筋与混凝土共同工作的基础——钢筋与混凝土间的粘结性能，将会因为持续荷载与氯离子侵蚀的耦合作用而退化。结构混凝土会在收缩或荷载作用下产生裂缝，裂缝的存在加速了氯离子、氧气和水分进入混凝土的速率，从而加快了混凝土性能的劣化和钢筋的锈蚀，进而会对钢筋混凝土间的粘结性能和结构的服役寿命产生巨大影响。因此，本文通过测试32个粘结区开裂的钢筋混凝土梁式试件在持续荷载与氯离子侵蚀作用下持续120天的粘结性能，研究了持续荷载和氯离子侵蚀的单独作用或耦合作用对钢筋混凝土粘结性能的影响，主要研究工作包括: (1) 记录了钢筋与混凝土间的瞬时滑移和承受持续荷载120天过程中的时变滑移，得到了钢筋混凝土间的时变粘结滑移曲线并分析了其变化规律，探讨了持续荷载等级对瞬时滑移、时变滑移的影响。持续荷载作用下钢筋与混凝土间会产生徐变，并且持续荷载等级越高产生的滑移就越大。 (2) 基于Franke提出的持续荷载作用下钢筋与混凝土间的滑移(?t )和时间(t)的关系式，考虑了氯离子侵蚀的作用，得到了钢筋混凝土在持续荷载与氯离子侵蚀共同作用下钢筋与混凝土间的经验时变滑移计算表达式。 (3) 通过弯曲粘结试验测得了钢筋混凝土梁式试件在经过120天持续荷载与氯离子侵蚀作用后的粘结强度、粘结应力应变，观察了试件的破坏模式、裂缝特征，分析了持续荷载、氯离子侵蚀对粘结强度的影响。结果表明持续荷载与氯离子侵蚀显著降低了试件的粘结强度，且持续荷载等级越高粘结强度就越小；持续荷载与氯离子侵蚀耦合作用对粘结强度所造成的损伤大于单一因素作用所造成的损伤。 (4) 使用扫描电子显微镜(SEM)对界面处混凝土的微观结构进行了分析。 此外，考虑到本试验中使用的是带裂缝的钢筋混凝土梁式试件，并且在试件中配设了箍筋。因此，本文还额外通过12个钢筋混凝土梁式试件单独研究了初始裂缝和箍筋对钢筋混凝土间粘结性能的影响，观察了试验过程中钢筋混凝土梁式试件的破坏模式，分析了箍筋和初始裂缝对粘结强度、粘结应力-滑移曲线的影响。结果表明，箍筋能够有效地限制裂缝的发展，改善试件的延性，增加了钢筋与混凝土间的摩擦力和机械咬合力，从而提高了钢筋与混凝土间的粘结强度。初始裂缝降低了试件的承载能力，减小了混凝土对钢筋的握裹力，因此大大降低了试件的粘结强度。

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摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 钢筋与混凝土间的粘结

1.2.1 粘结性能试验方法

1.2.2 粘结-滑移本构关系

1.2.3 影响粘结性能的因素

1.3 荷载和氯离子侵蚀对钢筋混凝土性能的影响

1.4 国内外研究现状

1.4.1 国外研究现状

1.4.2 国内研究现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 持续荷载与氯离子侵蚀耦合作用下

钢筋混凝土粘结试验

2.1 引言

2.2 试验概况

2.2.1 试件设计

2.2.2 试验材料

2.2.3 试件制作

2.3 试验方法

2.3.1 施加持续荷载

2.3.2 弯曲粘结试验

2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)

2.4 本章小结

第3章 持续荷载与氯离子侵蚀耦合作用下

钢筋混凝土粘结试验结果与分析

3.1 引言

3.2 持续荷载与氯离子侵蚀作用下钢筋与混凝土间的总滑移

3.2.1 瞬时滑移

3.2.2 时变滑移

3.2.3 修正后的时变滑移

3.2.4 时变滑移模型

3.3 弯曲粘结试验结果与分析

3.3.1 试件破坏模式

3.3.2 粘结强度

3.4 扫描电子显微镜(SEM)观察结果

3.5 本章小结

第4章 箍筋和初始裂缝对钢筋混凝土粘结性能的影响

4.1 引言

4.2 试验过程

4.3 试验结果与分析

4.3.1粘结破坏形态

4.3.2粘结强度

4.3.3粘结应力-滑移曲线

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 研究成果

5.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

致谢