鋼筋混凝土銹裂全過程多尺度分析與原位動態監測

《鋼筋混凝土銹裂全過程多尺度分析與原位動態監測》是依託浙江大學，由金賢玉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鋼筋混凝土銹裂全過程多尺度分析與原位動態監測
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：金賢玉
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目擬針對不同環境與受荷條件下進行鋼筋銹脹引起的混凝土開裂全過程理論分析與試驗研究。項目擬採用先進的測試技術、數值仿真、理論研究、實驗室試驗及暴露現場試驗相結合，研究多因素耦合作用下混凝土中侵蝕介質的輸運機制，獲得鋼筋混凝土銹脹開裂全過程真實的微細觀結構特徵與時變特性，揭示混凝土的微細觀結構特徵對鋼筋的鏽蝕過程及狀態的影響，通過多尺度過渡，對鋼筋混凝土的銹脹開裂全過程及開裂模式的分析，系統深入地開展荷載與複雜環境耦合作用下由於銹脹開裂引起的混凝土結構性能損傷與退化規律研究，建立完整的鋼筋混凝土銹脹開裂全過程多尺度分析模型，採用原位動態測試技術，實時監測鋼筋混凝土結構銹脹力變化及銹裂全過程，提出銹裂關鍵參數及敏感性、控制與評定方法，預測鋼筋起銹時刻與鏽蝕發展時變規律，形成較為成熟的可為工程套用的理論模型及技術規程，為大型鋼筋混凝土結構工程的耐久性設計、施工、維護提供科學依據。

結題摘要

本項目擬圍繞提出的關鍵科學問題，全面考慮環境物理化學作用與荷載效應，針對不同環境與受荷條件下進行鋼筋銹脹引起的混凝土開裂全過程理論分析與試驗研究。 採用先進的測試技術、數值仿真、理論研究、實驗室試驗及暴露現場試驗相結合，研究多因素耦合作用下混凝土中侵蝕介質的輸運機制，提出了改進的水泥水化數值分析模型，基於混凝土的實體微細觀結構信息，考慮混凝土中應力場、溫度場、濕度場、CO2分布場與Cl-分布場之間的互動作用，闡釋侵蝕介質在混凝土中的傳輸擴散機制，界定影響鋼筋鏽蝕的關鍵參數； 通過X-CT掃描和灰度閾值分割法對鏽蝕試件中的粗骨料、氣孔、鋼筋、鏽蝕產物、裂縫等各相進行圖像分割和三維重構，獲得了保護層的三維位移場、應變場，研究了鋼筋混凝土銹脹開裂全過程真實的微細觀結構特徵與時變特性，揭示了混凝土的微細觀結構特徵對鋼筋的鏽蝕過程及狀態的影響； 基於數字圖像(DIC、DVC)技術，測定了鋼筋混凝土梁表面應變場，分析了彎曲荷載作用下鋼筋混凝土梁損傷開裂的全過程，選取損傷度作為評價混凝土損傷情況的定量指標，建立了損傷度與變形模量的關係，提出了多軸應力狀態下損傷度的表征方法，獲得了鋼筋混凝土梁在彎曲荷載作用下損傷場分布，通過對鋼筋混凝土的銹脹開裂全過程及開裂模式的分析，系統深入地研究了荷載與複雜環境耦合作用下由於銹脹開裂引起的混凝土結構性能損傷與退化規律； 建立了完整的鋼筋混凝土銹脹開裂全過程多尺度分析模型，採用原位動態測試技術，實時監測鋼筋混凝土結構銹脹力變化及銹裂全過程，提出了銹裂關鍵參數及敏感性、控制與評定方法，建立了鋼筋起銹時刻與鏽蝕發展時變規律的新的預測模型； 研究成果形成了較為成熟的可為工程套用的理論模型及試驗方法，提出了開裂測試新技術與開裂風險評估方法，為制定混凝土開裂評定技術規程提供理論與實驗技術方法，進一步為大型鋼筋混凝土結構工程的耐久性設計、施工、維護提供科學依據。