沿海地区的港口工程、近海的结构物以及在潮湿环境中服役的钢筋混凝土结构,容易受到环境中的侵蚀物(尤其是氯离子)的侵蚀,导致钢筋混凝土结构中的钢筋与水分、氧气发生反应,生成锈蚀产物。锈蚀产物的体积往往比原来钢筋体积大1~3倍。钢筋和混凝土紧密的接触,中间空隙很小。因此,锈蚀产物受到混凝土和钢筋的挤压,产生锈胀力,使混凝土环向受拉。当锈胀力增大到一定程度,钢筋混凝土结构开始出现裂缝。开裂后的钢筋混凝土结构承载力、安全性以及耐久性都有所下降,严重的还可能威胁到使用者的人身安全。检测锈胀力的大小,对于钢筋混凝土结构的质量评估与维护、耐久性设计、结构加固、结构使用寿命及剩余寿命预测都具有十分重要的参考意义。本文以氯盐侵蚀下的钢筋混凝土结构作为研究主体,通过建立均匀锈蚀模型与非均匀锈蚀模型、开展电加速锈蚀试验的方式,分析钢筋混凝土试件在均匀和非均匀锈蚀下混凝土表面应变与钢筋锈胀力的关系,讨论开裂时刻锈胀力的大小。并以此为主题开展了如下几方面的研究:(1)基于弹性力学,建立了均匀锈蚀的情况下,钢筋混凝土试件表面应变与钢筋锈胀力的关系模型。使用该模型能够直接通过测量混凝土表面应变获得试件出现裂缝前任意时刻的锈胀力。采用Matlab与Origin软件进行模型的编程计算和相关图形、图表的绘制工作。(2)制作横截面为正方形的长方体钢筋混凝土试件,进行电加速锈蚀试验,模拟均匀锈蚀下钢筋混凝土结构从服役到开裂的过程。根据试验结果对钢筋混凝土试件表面应变与钢筋均匀锈蚀锈胀力关系模型进行验证和修正,证明了模型的有效性。从试验数据中进一步探索钢筋锈胀力与混凝土表面应变的变化规律、开裂时刻钢筋锈蚀率的大小、钢筋锈胀力随时间的变化规律以及钢筋锈胀力沿纵向的分布规律。(3)为了更加贴近钢筋锈蚀的实际情况,基于弹性力学理论,建立规则正方体中间有一根钢筋的非均匀锈蚀模型。在模型中,锈蚀产物的分布采用正弦函数形式,符合混凝土保护层中纵筋实际的锈蚀情况。并根据开裂时刻锈蚀率以及锈蚀产物的膨胀率,计算开裂时刻锈胀力的大小。通过理论模型和数值模拟分析钢筋直径、锈蚀产物膨胀率、混凝土保护层厚度这些因素在对比试验下,锈胀力如何变化,并据此提出延长钢筋混凝土结构使用寿命的方法。(4)进行电加速锈蚀试验,检测非均匀锈蚀情况下钢筋混凝土结构从服役到开裂的过程,并使用CCD相机记录整个试验过程,同时使用数字相关方法的分析软件对数据进行处理,分析混凝土表面应变的变化规律。