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钢筋锈蚀耐久性基础研究

作　者: 周国栋
导　师: 李清富；张鹏
学　校: 郑州大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 钢筋锈蚀耐久性弹塑性力学断裂力学结构使用寿命
分类号: TU511.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

混凝土是当今世界建筑工程中不可缺少的建筑材料,随着社会经济的发展和科学技术的进步,混凝土技术也得到了很大的提升,但是,混凝土耐久性问题依然是影响混凝土结构正常使用的基本问题。导致混凝土结构耐久性能降低的主要原因有：混凝土碳化、氯离子侵蚀、冻融破坏、碱-骨料反应和钢筋锈蚀等方面,其中,钢筋锈蚀是最主要的一个方面。因此,本文针对钢筋锈蚀耐久性问题进行了较为系统的研究,主要内容如下：(1)钢筋锈蚀一般可分为由混凝土碳化诱发的钢筋均匀锈蚀以及由氯离子侵蚀诱发的局部锈蚀。本文利用结构可靠度一次二阶矩方法,分别对混凝土碳化耐久性可靠度和氯离子侵蚀深度可靠度进行了计算,并确定了不同分布的位置参数和尺度参数,较准确地评估了结构的耐久性能。(2)分别以弹塑性力学理论和断裂力学理论为基础,推导出了钢筋混凝土临界锈胀力的计算公式,并与实验数据和目前常用的几种计算模型进行了比较分析,结果表明：以断裂力学为依据推导的临界锈胀力更加接近真实值,而以弹塑性力学为依据推算的临界锈胀力偏小。因此,在钢筋锈胀引起的混凝土开裂研究中,建议采用断裂力学方法。(3)在大气环境下,结构的寿命一般分为两部分,即混凝土碳化过程和钢筋锈蚀过程。本文依据牛荻涛预测公式,选用合理的相关参数,分别计算了结构寿命两过程的时间,并进行了可靠度计算,达到了合理预测结构寿命的目的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 绪论  10-18
  1.1 研究背景与意义  10-11
  1.2 混凝土碳化的研究现状  11-14
    1.2.1 混凝土碳化的机理研究  11
    1.2.2 混凝土碳化的影响因素研究  11-13
    1.2.3 碳化深度的预测研究  13-14
  1.3 钢筋锈蚀的研究现状  14-16
    1.3.1 钢筋锈蚀的机理研究  14
    1.3.2 钢筋锈蚀影响因素的研究  14-15
    1.3.3 混凝土中钢筋锈蚀量的预测  15-16
    1.3.4 钢筋混凝土锈蚀胀裂破坏力学分析  16
  1.4 本文所做的工作  16-18
2 混凝土中钢筋锈蚀的概率评估  18-28
  2.1 混凝土碳化锈蚀  18-23
  2.2 氯离子侵入锈蚀  23-26
  2.3 本章小结  26-28
3 钢筋锈蚀的机理、影响因素及其防护  28-36
  3.1 钢筋锈蚀的机理  28-29
    3.1.1 混凝土碳化诱发的钢筋均匀锈蚀  28-29
    3.1.2 氯离子侵蚀诱发的钢筋局部锈蚀  29
  3.2 钢筋锈蚀的影响因素  29-31
    3.2.1 混凝土方面  30-31
    3.2.2 钢筋方面  31
    3.2.3 外部环境方面  31
  3.3 钢筋锈蚀的防护措施  31-34
    3.3.1 结构设计方面的防护  31-32
    3.3.2 混凝土方面的防护  32
    3.3.3 钢筋方面的防护  32
    3.3.4 混凝土表面涂层防护  32-33
    3.3.5 钢筋阻锈剂防护  33
    3.3.6 电化学防护  33-34
  3.4 本章小结  34-36
4 钢筋临界锈胀力的计算  36-45
  4.1 基于弹塑性力学下的临界锈胀力  36-39
    4.1.1 弹性区应力求解  36-37
    4.1.2 塑性区应力求解  37-39
    4.1.3 临界锈胀力求解  39
  4.2 基于断裂力学下的临界锈胀力  39-41
    4.2.1 应力强度因子及锈胀力求解  40-41
    4.2.2 临界锈胀力求解  41
  4.3 实验论证  41-44
    4.3.1 Bazant理论模型  42
    4.3.2 Morinaga模型  42
    4.3.3 Dela与Stang的推导公式  42-44
  4.4 本章小结  44-45
5 钢筋混凝土构件锈胀的寿命预测  45-55
  5.1 结构寿命的定义和预测内容  45-46
    5.1.1 结构寿命的定义  45
    5.1.2 结构寿命的预测内容  45-46
  5.2 影响结构使用寿命预测的因素  46-47
    5.2.1 环境作用的影响  46
    5.2.2 荷载作用的影响  46
    5.2.3 材料内部作用的影响  46-47
  5.3 结构使用寿命的预测方法  47-48
  5.4 基于混凝土结构锈胀破坏的使用寿命评估  48-54
    5.4.1 时间t_1的求解  48
    5.4.2 时间t_2的求解  48-50
    5.4.3 模型各参数的确定  50-51
    5.4.4 实例分析  51-54
  5.6 本章小结  54-55
6 结论与展望  55-57
  6.1 结论  55
  6.2 展望  55-57
参考文献  57-60
附表 A  60-62
致谢  62-63
在校期间发表的学术论文与研究成果  63

钢筋锈蚀耐久性基础研究

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