外加电流作用下CFRP/海砂混凝土界面性能劣化机理和定量预测模型的多尺度研究

Impressed Current Cathodic Protection - Structural Strengthening (ICCP-SS) retrofitting technique is newly proposed for reinforced concrete (RC) structures. It can not only impede the further corrosion of the re-bars due to the harmful ions such as chloride and sulfate ions contained in the sea-sand concrete, but also recover or improve the structural loading capacity. The development of ICCP-SS technique is important for the safe and full utilization of sea-sand concrete, which has promising application prospect and important social significance. In the ICCP-SS system, CFRP/adhesive material/concrete interfaces is important for load transfer, and meanwhile it is also the location for anodic reactions. Its degradation mechanism is rather complicated; the most unfavorable interface might be changed due to the long-term anodic reaction. Therefore, this project proposes to investigate the static and fatigue behaviors of CFRP/adhesive material/concrete interfaces subjected to the coupling effects of chloride erosion and ICCP from the micro-structural to macro-structural levels. Both experimental program and numerical simulations at different scales will be conducted and integrated to reveal the deterioration mechanism, build up the mathematical model, and finally propose the constitutive relation and quantitative prediction model for the CFRP/adhesive material/concrete interfaces.

阴极保护-结构增强（ICCP-SS）复合修复技术是一种新型钢筋混凝土结构耐久性保障方法，不仅可以抑制混凝土内部有害元素（如海砂混凝土中的氯离子和硫酸根离子等）对钢筋的持续腐蚀，同时可以恢复或提高结构承载力。该方法的研究与推广有望实现海砂混凝土安全可靠的资源化应用，具有重要的应用前景和社会意义。在ICCP-SS结构体系中，CFRP/胶凝材料/混凝土界面不仅起到传递荷载的重要作用，而且是阳极反应进行的相界区，其劣化机理更为复杂；极化反应的持续进行甚至会导致界面破坏模式的改变。因此，本项目基于前期研究成果，拟从微观、细观、宏观三个层面深入研究ICCP-SS体系中CFRP/胶凝材料/混凝土界面在氯盐侵蚀和外加电流耦合作用下的静力和疲劳性能；拟结合多尺度实验研究和数值模拟，揭示界面劣化机理，建立数理模型，最终提出界面性能演变规律和定量预测模型。

保护-结构增强（ICCP-SS）复合修复技术是一种新型钢筋混凝土结构耐久性保障方法 ，不仅可以抑制混凝土内部有害元素（如海砂混凝土中的氯离子和硫酸根离子等）对钢筋的持 续腐蚀，同时可以恢复或提高结构承载力。该方法的研究与推广有望实现海砂混凝土安全可靠 的资源化应用，具有重要的应用前景和社会意义。在ICCP-SS结构体系中，CFRP/胶凝材料/混 凝土界面不仅起到传递荷载的重要作用，而且是阳极反应进行的相界区，其劣化机理更为复杂 ；极化反应的持续进行甚至会导致界面破坏模式的改变。本项目基于前期研究成果，从微观、细观、宏观三个层面深入研究ICCP-SS体系中CFRP/胶凝材料/混凝土界面在氯盐侵蚀 和外加电流耦合作用下的静力和疲劳性能；结合多尺度实验研究和数值模拟，揭示界面劣化机理，建立数理模型。项目发表学术论文37篇，其中SCI 期刊论文 33 篇；授权中国发明专利8项，美国发明专利1项，出版学术专著一部，培养博士研究生2人，硕士研究生8人。