周期荷载与腐蚀环境耦合作用下CRE涂层高强钢筋混凝土结构力学性能退化机制及其破坏机理研究

This study aims at the mechanical properties and failure mechansim of concrete structures reinforced with high strength steel rebar coated with chemically reactive enamel (CRE) coating under both cyclic load and corrosive environment. Based on experimental study, the fatigue properties of high strength rebar with CRE coating will characterized; the mathematical model will be estabilished to relate the bond strength between high strength steel rebar and surrounding concrete; discover the fatigue behavior of concrete structures reinforced with CRE coated high strength steel rebars, obtain the damage process and fracture mechanism of high strength steel bar reinforced concrete structures subjected to both corrosive environment and fatigue load. Recommendation will be provided for the design of concrete structures reinforced with CRE coated high strength steel bar, which will speed up the process of applying high strength steel rebar in civil engineering, which will be of important significance in science and technology.

本项目通过试验研究和理论分析方法，对周期荷载与腐蚀环境耦合作用下CRE涂层高强钢筋混凝土结构的力学退化机制和破坏规律进行系统研究。根据腐蚀后CRE涂层高强钢筋的疲劳破坏特征，建立腐蚀程度与CRE涂层高强钢筋/混凝土粘结力之间的数学关系。探明腐蚀环境中CRE涂层高强钢筋混凝土构件的破坏特征，阐明腐蚀后CRE涂层高强钢筋混凝土构件的疲劳破坏过程，从而揭示疲劳荷载与腐蚀环境耦合作用下、以及长周期荷载与腐蚀环境耦合作用下钢筋混凝土构件的损伤破坏规律；揭示荷载与腐蚀环境耦合作用下CRE涂层高强钢筋混凝土结构的基本变形规律和损伤破坏机理，并为CRE涂层高强钢筋混凝土结构设计提出建议，为高强钢筋在土木工程中大范围应用铺平道路，具有一定的科学意义和工程应用价值。

钢筋的涂层防护是提高混凝土结构耐久性的重要措施之一。本项目针对CRE涂层用于高强钢筋混凝土结构腐蚀防护的关键技术问题和科学问题，开展了相应的试验研究、理论分析和示范应用。（1）研究了CRE涂层高强钢筋力学性能的高温敏感性和应变率效应，并在此基础上开发了适用于高强钢筋的低温烧结CRE涂层，给出了CRE涂层高强钢筋的力学本构模型和强度设计建议；（2）分析了CRE涂层-钢筋界面的密着机制，探究了CRE涂层钢筋-混凝土界面的粘结问题，分析了瓷釉涂层钢筋混凝土的拔出破坏模式，对瓷釉涂层钢筋的粘结滑移过程进行了试验和数值模拟，为瓷釉涂层钢筋混凝土结构设计提供依据。（3）探究了荷载作用和腐蚀耦合环境下瓷釉涂层钢筋的长期腐蚀行为以及腐蚀后力学性能，发现带荷载裂纹损伤的涂层仍具有良好的防腐蚀能力，给出了CRE涂层钢筋的腐蚀演变规律，为CRE涂层钢筋混凝土结构的耐久性设计提供依据。（4）开展了CRE涂层钢筋混凝土结构的示范应用，验证了CRE涂层技术用于混凝土结构中钢筋防腐的可行性。通过本项目的研究，可为CRE涂层高强钢筋在混凝土结构中的应用提供设计使用建议，从而对提升钢筋混凝土结构的使用寿命具有重要意义。