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钢纤维混凝土(SFRC,Steel Fiber Reinforced Concrete)是一种新型复合材料,能充分发挥各组成材料的特性和相互间的性能传递,改善了混凝土基体的力学性能,具有韧性好、抗疲劳能力强、耐磨、分布在钢筋的外侧保护钢筋不发生锈蚀,在任意方向均可有效限制裂缝的开裂和裂缝的扩展等优点。裂缝会直接影响结构的耐久性,导致裂缝发生的最直接的原因就是钢筋与混凝土粘结性能。钢纤维混凝土与普通钢筋混凝土的粘结有所不同,除了二者在材料组成上的差异外,钢筋的锈蚀直接破坏了钢筋与钢纤维混凝土的粘结,产生粘结滑移,其粘结滑移关系、剩余承载能力等也将因腐蚀的程度和荷载作用效应的强度发生改变。在工程结构需要的部位和构件的局部位置使用钢纤维混凝土,具有一定的科学合理性。随着沿海经济的发展,港口、码头、跨海大桥、海底隧道等海岸与近海结构工程日趋增多,内陆地区的地下空间结构也发展较快。结构处于不同的腐蚀环境下,其耐久性能直接关系到结构功能的预期,在这些领域中,钢纤维混凝土的应用具有明显的优势,充分发挥钢纤维的基体增强优势及其防锈蚀的能力。 基于钢纤维混凝土新型复合材料的良好的防锈蚀性和卓越的阻裂性,本文开展了试验研究工作。为了得到更加直观的研究结果,排除由于试验模型带来的误差,本研究拟采用梁式粘结试件作为试验研究的模型。在腐蚀试验中,模拟海洋腐蚀环境,采用恒直流电源实施电化学腐蚀,尽可能与海洋环境的实际情况相吻合。在四点弯曲粘结试验加载阶段,研究试件腐蚀后在静载作用下,不同条件(钢纤维混凝土强度等级、钢纤维体积率、钢筋锈蚀率、荷载加载水平)下的荷载滑移规律及荷载滑移本构关系模型等。完成的研究工作内容如下: 1)钢纤维钢筋混凝土试验梁模拟海洋环境的电化学腐蚀试验研究详细介绍了梁式粘结试件的制作、腐蚀试验装置的设计及运用电化学腐蚀试验来加速钢筋的锈蚀原理及方法;按3.5%氯离子含量的腐蚀介质公式计算达到钢筋理论锈蚀率时,受腐蚀试件的腐蚀电流和腐蚀时间等。模拟海洋环境下的电化学腐蚀试验,加快钢纤维钢筋混凝土中钢筋的锈蚀,为研究腐蚀后试验梁静载作用下钢筋和钢纤维混凝土之间粘结滑移问题提供腐蚀条件。 2)钢纤维钢筋混凝土试验梁静载作用下的四点弯曲粘结试验研究介绍了钢纤维钢筋混凝土试验梁在静力荷载作用下四点弯曲粘结试验方法;观察和分析试件在加载试验过程中的试验现象;根据试验梁四点弯曲粘结试验结果,系统地给出各组试验梁在不同试验条件下的P-S曲线,并对其进行了对比分析;借助有限元软件,建立理想化模型,模拟试验梁内部钢筋应力变化;根据本试验P-S曲线的一般规律及其他参考文献,应用origin数据处理软件,对P-S曲线进行分段线性拟合,得出P-S分段折线本构关系模型及其表达式;应用P-S分段折线本构关系模型分析钢筋锈蚀率对粘结滑移过程中荷载变化规律的影响。