预应力混凝土结构抗氯离子侵蚀的耐久性研究

摘要

氯离子侵蚀是引起钢筋锈蚀最为直接、严重和普遍的原因，也是影响预应力混凝土结构使用寿命的重要指标。但是目前国内外对氯离子侵蚀的理论分析和试验研究，主要是在单因素侵蚀、无应力状态下进行的，与混凝土结构的实际工作环境不吻合。为此，本论文通过对不同应力状态下的混凝土试件进行快速氯离子侵蚀试验，研究预应力混凝土在应力和氯离子侵蚀的共同作用下混凝土耐久性问题。 研究的内容主要有： 1、通过快速氯离子侵蚀试验，得到不同应力状态下混凝土试件中不同深度处的氯离子含量，并对相同应力状态不同水灰比和不同应力状态相同水灰比的试件中的氯离子含量进行对比分析，同时根据试验数据拟合得出压、拉应力状态下氯离子扩散系数的经验公式。 2、根据氯离子侵入混凝土的主要途径和来源，阐明氯离子侵入混凝土的机理和氯离子渗透试验方法，考虑氯离子侵入混凝土现有计算模型在工程实际中存在明显局限性的特点，提出不同应力状态下混凝土中氯离子含量随时间和深度变化的数学模型，从而进一步提出预应力混凝土结构中钢绞线表面氯离子浓度的随机模型，并用实测数据验证模型的准确性。 3、根据考虑压、拉应力状态所建立的氯离子含量随时间和深度渗透的随机模型，计算出两种特定应力状态下氯离子在第5年、10年、15年、20年、25年、30年1～6cm深度处各层的含量，为深入研究氯离子含量随时间和深度的变化规律提供依据。 4、在已有的钢筋锈蚀研究基础上，分析混凝土耐久性出现损伤后其组成材料的力学性能变化，并进一步研究锈蚀率的增大，混凝土结构的粘结性能以及受弯构件承载力的变化情况，为更好的进行混凝土结构的耐久性评估提供科学依据。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1混凝土结构耐久性的定义

1.2混凝土结构耐久性的研究背景

1.3混凝土结构耐久性的研究历史

1.3.1地面结构耐久性的研究历史

1.3.2地下结构耐久性的研究历史

1.4国内外预应力混凝土结构耐久性研究现状

1.5混凝土结构耐久性研究的主要内容

1.5.1从材料层次对耐久性的研究

1.5.2从构件层次对耐久性的研究

1.5.3从结构层次对耐久性的研究

1.6氯离子侵蚀引起的混凝土耐久性问题

1.6.1氯离子导致钢筋腐蚀的机理

1.6.2氯化物对混凝土本身的破坏作用

1.7本文的研究目的和内容

1.7.1本文的研究目的

1.7.2本文的研究内容

第二章混凝土在不同应力状态下抗氯离子侵蚀的耐久性试验研究

2.1试验目的、材料和方法

2.1.1试验目的

2.1.2试验材料及配合比

2.1.3试验方法

2.1.4试验步骤

2.2试验结果及分析

2.2.1不同应力状态下氯离子含量随深度变化的化验结果及分析

2.2.2同种应力状态下氯离子含量随深度变化的对比分析

2.3不同深度处氯离子含量随应力变化分析

2.3.1 C50混凝土试件在各个深度处氯离子含量随应力变化分析

2.3.2 C40混凝土试件在各个深度处氯离子含量随应力变化分析

2.4本章小结

第三章氯离子侵蚀作用下预应力混凝土结构中钢绞线表面氯离子浓度的模型研究

3.1混凝土中氯离子的主要来源

3.2氯离子侵入混凝土的主要途径

3.3氯离子侵入混凝土的传输机理

3.4氯离子渗透的试验研究方法

3.4.1自然扩散法

3.4.2外加电场加速扩散法

3.4.3压力渗透法

3.5氯离子侵入普通混凝土的现有计算模型

3.6应力状态下混凝土中氯离子扩散模型研究

3.6.1氯离子扩散系数

3.6.2混凝土保护层厚度

3.7预应力混凝土结构中钢绞线表面氯离子浓度随机模型的研究

3.7.1无应力状态下混凝土结构中钢筋表面氯离子浓度模型研究

3.7.2压应力状态下预应力混凝土结构中钢绞线表面氯离子浓度模型研究

3.7.3拉应力状态下预应力混凝土结构中钢绞线表面氯离子浓度模型研究

3.8具体算例

3.9本章小结

第四章钢筋锈蚀后混凝土结构的力学性能研究

4.1钢筋混凝土结构耐久性损伤引起的材料力学性能变化

4.1.1锈蚀钢筋的力学性能

4.1.2腐蚀混凝土的力学性能

4.2钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构粘结性能的影响

4.2.1钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构粘结性能的影响机理

4.2.2锈蚀后钢筋混凝土粘结强度退化规律

4.3钢筋锈蚀对钢筋混凝土受弯构件承载能力的影响

4.4考虑氯离子侵蚀影响的混凝土耐久性评估

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1本文主要结论

5.2进一步的研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况