疲劳荷载和环境耦合作用下服役配环氧涂层钢筋混凝土构件耐久性性能

随着环氧涂层钢筋在国内大型工程中的应用，有必要研究环氧钢筋混凝土构件在荷载和服役环境共同作用下的耐久性能。由于环氧钢筋的运用，使得荷载作用下环氧构件裂缝宽度增大；且裂缝附近易发生钢筋表面环氧涂层的破坏，从而周围环境中的有害介质可能侵蚀钢筋，特别是在潮湿、氯离子浓度高的不利环境下。故项目拟考虑水灰比、混凝土保护层厚度以及涂层厚度的影响，对疲劳荷载和不利服役环境共同作用的环氧涂层钢筋混凝土板的耐久性能进行试验研究；其次，结合服役荷载和环境对环氧钢筋混凝土构件中混凝土耐久性能主要指标、环氧钢筋表面微观服役状态的影响，考虑其生命周期，建立其在疲劳荷载和服役环境耦合作用下耐久性寿命预测模型；最后，项目拟选择实际工程中的典型环氧钢筋混凝土构件，进行耐久性现场评估，并结合评估结果与初期的耐久性设计、实际的服役环境和已建立的环氧钢筋混凝土构件耐久性寿命预测模型，给出待建环氧钢筋混凝土构件的耐久性设计建议。

项目考虑环氧涂层钢筋与混凝土间粘结强度的降低、荷载作用下配环氧钢筋混凝土构件裂缝宽度的增大、疲劳荷载作用下裂缝附近易发生钢筋表面环氧涂层的破坏和周围环境中的有害介质对其内钢筋的侵蚀，以“疲劳荷载和环境耦合作用下服役配环氧涂层钢筋混凝土构件耐久性性能”为题，结合我国现阶段的施工水平和耐久性设计现状，探讨服役配环氧钢筋混凝土构件在荷载和服役环境共同作用下的耐久性能。..针对项目的主要研究内容，展开了以下的研究工作：1）荷载和环境作用下配环氧钢筋混凝土构件耐久性试验，具体为：配环氧涂层钢筋混凝土钢筋试件的准备；疲劳荷载与环境耦合作用下配环氧涂层钢筋混凝土构件加载试验；配环氧涂层钢筋混凝土钢筋试件的模拟海水池腐蚀、电化学测试；模拟海水池腐蚀结束后，试件中混凝土的钻芯取样；钢筋混凝土试件混凝土保护层中氯离子含量试验；试件的极限加载试验、拔出试验和混凝土芯样强度试验；试件内取出的无涂层钢筋和环氧涂层钢筋的表面SEM观察和测试。2）试验结果的分析和整理，探讨影响环氧涂层钢筋混凝土钢筋构件耐久性的主要因素，为建立疲劳荷载和环境耦合作用下配环氧钢筋混凝土构件耐久性寿命预测模型提供必要的试验依据；3）基于建立的疲劳荷载和环境耦合作用下配环氧钢筋混凝土构件耐久性寿命预测模型、试验心得、已建的配环氧钢筋混凝土构件的现场测试结果，提出疲劳荷载和环境耦合作用下配环氧钢筋混凝土构件耐久性设计建议。..对外荷载和服役环境耦合作用下配环氧钢筋混凝土构件中涂层钢筋抗腐蚀性能的随时间的退化机理如下：对同时受外荷载和服役环境中水、氧气、有害介质侵蚀的配环氧涂层钢筋混凝土构件，一方面，外荷载的作用使得混凝土保护层开裂，使得水、氧气、有害介质可以通过裂缝，较快达到钢筋表面，使得钢筋可能较早发生锈蚀；当涂层钢筋承受较大拉力时，涂层与钢筋间的粘结性能下降，涂层与钢筋间分离，为水的聚集提供了空间，进一步降低了涂层与钢筋间的粘结性能；同时，涂层因拉力作用，出现难以愈合的微裂缝。受荷过程中，混凝土与钢筋间的相互作用，也会使得钢筋肋处涂层出现破损，这些涂层微裂缝和局部破损使得涂层下钢筋出现局部锈蚀。在疲劳荷载作用下，随时间推移，涂层钢筋的抗腐蚀性能不断下降，涂层下钢筋出现锈蚀，锈蚀产物的堆积使得涂层与钢筋间更进一步的分离直至涂层完全失去保护作用。