凍融鹽侵交替作用下承載混凝土結構耐久性試驗研究

《凍融鹽侵交替作用下承載混凝土結構耐久性試驗研究》是依託北京航空航天大學，由刁波擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：凍融鹽侵交替作用下承載混凝土結構耐久性試驗研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：刁波
• 項目類別：面上項目

項目摘要

我國北方沿海和除冰環境下鋼筋混凝土結構受到荷載、凍融循環和海水侵蝕的綜合作用，導致結構力學性能劣化加速。本項目擬針對寒冷地區沿海和除冰環境下鋼筋混凝土結構的實際工作狀態，採取實驗室模擬試驗方法，研究在凍融循環和氯離子侵蝕環境下持續承載的鋼筋混凝土結構表觀形態、力學性能和微觀材料狀態劣化情況，重點研究持續承受荷載比例、混凝土強度等級對鋼筋混凝土結構裂縫發展、混凝土剝離、剛度、承載力、滯回性能和延性的影響；研究持續承受荷載比例、混凝土強度等級對鋼筋混凝土結構中氯離子擴散、材料微觀狀態和化學成分的影響；研究荷載類型（靜力、疲勞）對鋼筋混凝土結構中氯離子擴散、材料微觀狀態和化學成分的影響；研究凍融與侵蝕環境下混凝土損傷本構關係並進行結構非線性損傷分析；提出凍融循環與氯離子侵蝕綜合作用下保證鋼筋混凝土結構耐久性的荷載上限值及結構耐久性設計方法

結題摘要

北方沿海地區或除冰環境的混凝土結構受到使用荷載與凍融氯侵蝕環境的綜合作用,但是這種綜合作用對結構耐久性的影響程度尚不清楚。本項目通過實驗室的凍融循環與海水浸泡交替作用模擬寒冷沿海或除冰環境，試驗研究不同比例持續承載（或不同寬度初始裂縫）、不同類型荷載（持續承載、疲勞）損傷鋼筋混凝土構件(梁、柱)力學性能的劣化規律及帶裂縫鋼筋混凝土粘結性能劣化規律；通過實測損傷鋼筋混凝土結構的氯離子含量獲取損傷混凝土的氯擴散規律並預測結構剩餘使用壽命。還試驗研究了海水乾濕循環作用下損傷鋼筋混凝土結構性能劣化規律和氯擴散規律,以便與凍融與氯腐蝕環境的結構劣化規律進行比較。試驗研究結果表明,在正常使用荷載作用下，隨著持續荷載水平（或初始裂縫寬度）增加,結構力學性能劣化和氯離子擴散加速，尤其當持續荷載裂縫寬度大於0.1mm或疲勞荷載幅值大於20%靜力極限荷載時結構性能劣化和氯擴散增速顯著。試驗結果還表明，由於混凝土的自修復效應，在海水乾濕循環中RC結構中寬度小於0.05mm的初始裂縫基本消失，而凍融與海水浸泡環境下RC結構未見自修復效應。試驗結果證實，承受同樣比例荷載的梁或大偏壓柱試件混凝土受拉區,裂縫和拉應變都能加速氯離子擴散，裂縫處的氯擴散係數大於未開裂混凝土。本項目研究的創新點在於綜合模擬了凍融和氯腐蝕環境下正常服役階段鋼筋混凝土結構的實際工作狀態，試驗證實了持續荷載比例（裂縫寬度）、工作環境（凍融循環與海水浸泡交替環境、海水乾濕環境、大氣環境）及荷載類型（持續荷載，疲勞荷載）都會對結構性能劣化和氯離子擴散進而對鋼筋混凝土結構耐久性產生不利影響。項目研究發表和錄用學術論文14篇（其中SCI期刊2篇，EI期刊4篇，核心期刊7篇）。培養碩士、博士研究生7名。