疲劳复杂应力状态下钢筋混凝土梁关键区域损伤及输运性能

Rebar-concrete interface zone and concrete cover zone are key regions affecting the safety and the durability of reinforced concrete structures. Cementing performance of cementitious materials is an important internal factor affecting both interfacial bonding damage and concrete cover damage. The macroscopic mechanical properties test, AC impedance spectroscopy test, strain measurement techniques and numerical simulation method will be used to study the interface bonding and concrete cover damage characteristics, and also the transport properties degradation of concrete cover due to damage under different complex fatigue stress, striving to achieve a breakthrough on the following key issues : 1 ) the influence law of meso-structure on macro-bonding properties will be revealed through the investigation of mesoscopic structure and phase composition of hydration products of cementitious material systems; 2) the damage characteristics of different cementitious material systems under different stress states will be explored by carrying out the studies of rebar - concrete interface damage under complex fatigue stress; 3) the damage and its resulting transport property deterioration of concrete cover under complex fatigue stress will be studied to get the intrinsic relationship between damage and transport property deterioration. The above research can provide theoretical support and guarantee for the realization of safety and durability of reinforced concrete structures.

钢筋-混凝土界面粘结区域和混凝土保护层是影响钢筋混凝土结构安全性和耐久性的关键区域，而胶凝材料的胶结性能是影响界面粘结损伤和保护层损伤的重要内在因素。本项目拟采用宏观力学性能试验、交流阻抗谱测试、应变电测技术及数值模拟等多种方法对疲劳复杂应力作用下不同胶凝材料体系混凝土-钢筋界面损伤、保护层损伤及其输运性质劣化进行研究，力求在以下关键问题上有所突破：1）研究不同胶凝材料体系水化产物细观结构及各相组成，揭示细观结构对宏观粘结性能的影响规律；2）开展疲劳复杂应力作用下钢筋-混凝土界面损伤研究，探讨不同胶凝材料体系在不同应力状态下的损伤特性；3）考察疲劳复杂应力作用下不同胶凝材料体系混凝土保护层的损伤和输运性质劣化机理，获得损伤和输运性质劣化间内在联系。上述成果可为实现钢筋混凝土结构安全和耐久提供理论支持和保障。

钢筋-混凝土界面粘结区域和混凝土保护层是影响钢筋混凝土结构安全性和耐久性的关键区域，而胶凝材料的胶结性能是影响界面粘结损伤和保护层损伤的重要内在因素。本项目综合应用了宏观力学性能试验、交流阻抗谱测试、声发射测试、应变电测技术及数值模拟等多种方法对疲劳复杂应力作用下不同胶凝材料体系混凝土-钢筋界面损伤、保护层损伤及其输运性质劣化进行研究，在以下关键问题上取得了突破：1）研究了不同胶凝材料体系水化产物细观结构及各相组成，以孔隙率和水化硅酸钙含量两个特征量为自变量，发现粘结强度与这两个特征量的组合存在近似线性相关关系，从而从一个角度揭示了细观结构对宏观粘结性能的影响规律；2）开展了疲劳复杂应力作用下钢筋-混凝土界面损伤研究，探讨了不同胶凝材料体系在不同应力状态下的损伤特性；发现不同胶凝材料体系的差异最终归结为强度差异，即强度是影响疲劳性能和损伤发展的主因；3）考察了疲劳复杂应力作用下不同胶凝材料体系混凝土保护层的损伤和输运性质劣化机理，引入了一个综合考虑了各应力分量的损伤变量，获得了损伤和输运性质劣化间内在联系。上述成果可为实现钢筋混凝土结构安全和耐久提供理论支持和保障。