钢筋混凝土锈胀及荷载作用全过程损伤劣化的声发射特性

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氯盐环境下钢筋锈蚀是导致混凝土结构服役性能劣化的重要原因。钢筋锈蚀导致混凝土保护层开裂,钢筋与混凝土粘结性能降低,混凝土结构失去其完整性,从而导致其服役性能降低。钢筋锈蚀对混凝土结构的影响主要体现在混凝土锈胀开裂过程和服役性能劣化两个方面,因此综合考虑混凝土锈胀开裂全过程以及荷载作用下的性能劣化对实际工程应用具有重要意义。本文以钢筋混凝土构件为主线,采用声发射无损检测技术,重点对混凝土锈胀开裂全过程以及荷载作用下锈蚀钢筋混凝土构件损伤劣化性能进行研究。主要研究工作如下:(1)对半浸泡环境下钢筋混凝土通电加速锈胀开裂全过程进行声发射实时监测,通过对声发射参数进行分析,结合原有的唯象模型,对混凝土锈胀开裂过程进行细化。对其锈胀开裂机制进行声发射参数分析以及频谱分析。利用声发射源定位技术对混凝土锈胀开裂全过程进行一维时差定位,并对裂缝开展过程进行动态分析。(2)根据混凝土结构锈蚀程度的差异性,对荷载作用下不同锈蚀率钢筋混凝土构件损伤劣化进行声发射研究,对钢筋混凝土加载过程声发射信号进行参数分析。基于声发射b值理论对构件内部宏观裂纹产生时刻进行预测。在原有的声发射速率过程理论基础上引入锈蚀率和声发射参数作为损伤特征参数,建立钢筋混凝土柱试件的损伤演化模型,实现对锈蚀钢筋混凝土构件的实时在线监测以及定量损伤评价。(3)在荷载作用下钢筋混凝土损伤破坏全过程声发射监测的基础上,通过对比锈蚀构件与未锈蚀构件的信号特征,对不同破坏阶段的声发射信号进行参数分析、FFT以及小波变换,总结频率分布以及频带能量比随加载时间的变化规律以及锈蚀程度对破坏机制的影响。
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