海洋环境下钢筋混凝土梁的双向电渗作用机理与耐久性能研究

The reinforced concrete beam structures in marine environment are influenced by the stress and chloride attack, of which the durability problem is prominent. Electrochemical rehabilitation technique is an efficiently method to improve the concrete structural durability, while the bi-directional electro-migration(BDEM), as a new and effective type of electrochemical treatment, has been applied in engineering practice successfully. However, how to make electrochemical treatment included BDEM applicable for reinforced concrete structure under the stress action and explicit the mechanism and durability are demanded for prompt solution. The propose of the project attempts to use BDEM, focusing on the hydrogen embitterment mechanism of reinforcement, damage effect of concrete, and the mechanical properties of reinforced concrete beams. Moreover, parameter control of BEDEM in chloride environment will be optimized, which can realize the controllability of the effect of mechanical properties of reinforced concrete beams. As a result, the electrochemical rehabilitation can be applied for reinforced concrete structure under stress state, which serves as an effective enhancement for achieving the goal.

处于海洋环境中的钢筋混凝土梁结构，受到氯盐环境和应力的共同作用，其耐久性问题尤为突出。电化学修复技术是提升混凝土结构耐久性的有效方式，双向电渗技术则是一种新型高效的电化学修复技术，成功应用于工程实践。然而，如何将电化学修复技术以及双向电渗技术有效地应用于应力状态下钢筋混凝土构件，并明确其作用机理和耐久性则一直是学术界和工程界亟待解决的问题。本项目拟采用双向电渗修复技术，重点研究电化学修复后应力状态下钢筋发生氢脆现象的作用机理，混凝土的损伤效应，以及钢筋混凝土受弯梁力学性能的作用效应；提出氯盐环境下双向电渗控制的最优参数，确定双向电渗后对钢筋混凝土结构力学性能的影响程度与范围，从而使电化学修复技术可适用于应力状态下钢筋混凝土结构，达到混凝土结构耐久性的提升与治理的目的。

处于海洋环境中的钢筋混凝土梁结构，受到氯盐环境和应力的共同作用，其耐久性问题尤为突出。电化学修复技术是提升混凝土结构耐久性的有效方式，双向电渗（双向电迁移）则是一种新型高效的电化学修复技术，成功应用于工程实践。然而，如何将电化学修复技术以及双向电迁移技术有效地应用于应力状态下钢筋混凝土构件，并明确其作用机理和耐久性则一直是学术界和工程界亟待解决的问题。项目探明了双向电迁移对应力状态下的钢筋、混凝土及钢筋-混凝土界面的细、微观特征，提出了双向电迁移修复造成的钢筋氢脆机理和混凝土损伤效应；明确了双向电迁移对应力状态下钢筋、混凝土、钢筋-混凝土界面力学性能在宏观层面上的长期影响，并研究了双向电迁移对应力状态下钢筋混凝土受弯梁的整体耐久性能的影响；建立了双向电迁移后应力状态下钢筋混凝土结构使用寿命预测模型，为该类型钢筋混凝土构件的耐久性动态评估提供了理论依据，结合钢筋氢脆评估方法、钢筋混凝土受弯梁刚度退化模型，从而实现双向电渗后对应力状态下钢筋混凝土结构的力学性能及耐久性评估。项目合计发表科研论文17篇，其中SCI论文4篇、EI论文3篇，一级学会期刊论文5篇。培养博士研究生1名、硕士研究生5名。相关成果获中国发明专利优秀奖1项。科研成果编制了中国工程建设协会标准《混凝土结构耐久性电化学技术规程》（T/CECS 565-2018），规范了混凝土结构耐久性电化学防护与修复的设计、安装与调试、质量控制与检验、维护与管理，使混凝土结构电化学应用技术做到技术先进，经济合理，安全适用。