循环荷载作用下高性能混凝土轴拉性能及耐久性损伤研究

摘要

目前许多混凝土结构，如桥梁、核电站安全壳、海洋钻井平台等，不仅经受静荷载的作用，还要受到车辆荷载、核动力、水流等动荷载的作用。因此，对经受动静荷载作用的混凝土结构开展性能研究，对其结构的合理设计和分析是至关重要的。
　　 高性能混凝土与普通混凝土相比，具有高的耐久性，高的工作性和高的稳定性等优点，因此，高性能混凝土大量应用于现代复杂结构中，现有的调查资料显示，高性能混凝土在使用数年以后都经受了不同程度的损伤，高性能混凝土一旦开裂，随之而来的就是耐久性能的快速失效，钢筋保护层失去防护意义，钢筋直接与介质接触，加速了钢筋锈蚀，在海洋环境中这种现象更加明显。高性能混凝土的开裂主要和材料的抗拉强度有关。因此研究混凝土的动静载轴拉强度以及在轴拉损伤基础上模拟海洋环境，研究高性能混凝土的耐久性变化就显得十分迫切。
　　 本论文基于青岛理工大学姜福香副教授的山东省自然科学基金：“基于机械损伤的海工混凝土耐久性机理研究”，对高性能混凝土的耐久性损伤做了分析。
　　 本文主要从以下几个方面对高性能混凝土的相关性能开展了研究：
　　 (1)在轴拉循环荷载及静态轴拉荷载的加载过程中，采集混凝土物理力学性能的变化数据，记录不同试件的破坏形态，对结果进行总结分析，指出高性能混凝土在轴拉加载过程中力学性能及变形性能的特点。
　　 (2)将轴拉循环荷载和静态加载后的试件和未加载的试件，开展毛细吸水试验和总孔隙率测定试验，得出其不同的毛细吸水量和总孔隙率，从侧面反映了轴拉荷载对混凝土微观结构的不同损伤程度。
　　 (3)将经受轴拉荷载和未加载的试件，在试验室内模拟海洋潮汐区和水下区的环境特点，进行室内试验，待一定时间后测定不同深度的氯离子浓度，研究不同加载状态对混凝土氯离子渗透性的影响。
　　 (4)选取合理的混凝土使用寿命预测模型，结合氯离子侵蚀试验的结果，确定模型参数，拟合出不同轴拉损伤后，高性能混凝土结构中氯离子的扩散系数，从而预测出混凝土在不同损伤后的耐久性使用寿命。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 高性能混凝土研究现状

1.2.2 混凝土疲劳性能研究

1.2.3 混凝土轴拉疲劳性能研究

1.2.4 疲劳损伤及其对混凝土耐久性的影响

1.3 本论文的研究目的和研究内容

第2章 混凝土轴拉损伤机理及耐久性相关理论

2.1 概述

2.2 S-N曲线

2.3 混凝土疲劳破坏机理

2.4 混凝土毛细吸水理论

2.5 氯离子侵蚀原理

2.5.1 混凝土中氯离子来源

2.5.2 氯离子侵入混凝土的方式

2.5.3 影响氯离子侵入混凝土的因素

2.6 混凝土结构使用寿命预测理论

2.6.1 结构使用寿命的预测方法

2.6.2 基于耐久性损伤的使用寿命预测模型

第3章 高性能混凝土轴拉强度及循环加载性能试验研究

3.1 试验概况

3.2 混凝土轴拉静载试验

3.2.1 试验装置

3.2.2 试验方法

3.2.3 静载试验结果与分析

3.3 混凝土循环加载试验

3.3.1 试验装置

3.3.2 试验方法

3.3.3 循环加载试验结果与分析

3.4 本章小结

第4章 轴拉静载及循环荷载对混凝土耐久性的影响

4.1 耐久性试验概况

4.1.1 毛细吸水试验

4.1.2 孔隙率测定试验

4.1.3 氯离子侵蚀试验

4.2 试验结果与分析

4.2.1 混凝土的毛细吸水性

4.2.2 混凝土的孔隙率分析

4.2.3 不同环境下氯离子的侵蚀性

4.3 本章小结

第5章 氯离子环境下基于机械损伤的混凝土结构寿命预测

5.1 预测模型及临界氯离子浓度

5.1.1 预测模型

5.1.2 临界氯离子浓度

5.2 不同环境下氯离子扩散系数的确定

5.3 氯离子环境下高性能混凝土结构的寿命预测

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在学期间发表的学术论文及参与的项目

致谢