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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
混凝土结构在其服役过程中，经常会遇到复杂的工作环境，例如受到冻融循环、侵蚀环境、混凝土碳化、荷载作用等不利因素的单独影响或耦合作用，导致混凝土结构力学性能劣化加剧。在多场（力场、冻融循环与侵蚀环境场）耦合作用，钢筋混凝土结构性能损伤演化规律及劣化机理的研究，成为混凝土结构耐久性研究的热点。提高混凝土结构耐久性，不但可以节省水泥、砂石骨料等不可再生资源，还能减少碳排放量以及建筑垃圾造成的环境污染，对我国建设节约型社会、保持经济可持续发展是非常重要的。本文分别从混凝土材料和钢筋混凝土构件两个层面，分别开展冻融循环、侵蚀环境以及持续荷载作用下混凝土结构耐久性试验及损伤劣化机理研究。通过10组（每组3个）立方体试块试验，以及扫描电镜（SEM）检测混凝土微观裂缝和成分变化，研究冻融循环和侵蚀次数对混凝土抗压强度的影响。通过10根钢筋混凝土正截面受弯构件、8根钢筋混凝土斜截面受剪构件以及5根钢筋混凝土偏压柱试验，研究冻融循环和侵蚀溶液交替作用下构件宏观力学性能劣化的规律（刚度变化、极限载荷、破坏形态），同时利用扫描电镜（SEM）检测混凝土微观裂缝，用X衍射分析（XRD）混凝土材料成分变化，从而全面分析试件宏观力学性能劣化规律并解释劣化的微观机理。论文结合试验数据拟合了多场耦合作用下混凝土受压本构关系，并进行了多场耦合作用下钢筋混凝土构件分析。主要通过微观机理和宏观力学性能两方面试验，研究了不同侵蚀环境（清水、3%NaCl+1.5% Na2SO4混合溶液、5% Na2SO4溶液）和不同冻融循环次数（0次、100次、200次、300次）对混凝土材料性能劣化的影响。冻融试验按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》（GB82-85）中的慢冻法进行。结果表明，在清水浸泡与冻融循环交替作用下，混凝土材料主要表现为物理损伤，即微观裂缝随着冻融次数增加持续发展，这种微观物理损伤导致了材料宏观力学性能劣化——抗压强度降低和表面剥离加剧；在侵蚀溶液浸泡与冻融循环交替作用下，混凝土材料同时出现化学反应和物理损伤，前者生成膨胀性的晶体并导致材料腐蚀后者导致微观裂缝的持续发展，两者综合作用加剧了材料性能劣化——抗压强度显著降低。对比分析不同的侵蚀环境，经历相同冻融循环次数后，3%NaCl+1.5% Na2SO4混合溶液侵蚀与冻融循环交替作用下混凝土材料损伤劣化程度最严重。 对不同持续载荷钢筋混凝土梁经历冻融循环和侵蚀溶液浸泡交替作用后，进行了构件静力加载试验，并分别用扫描电镜（SEM）检测混凝土微观裂缝和X衍射分析（XRD）成分变化，研究构件宏观力学性能劣化规律和微观劣化机理。冻融循环按照气冻气融的方式进行。完成的试验有：1、钢筋混凝土梁正截面受弯试件5组（含对比试件1组）共10根，分别施加持续载荷比例为0、20%、50%和70%的对比试件极限载荷，经历400次冻融循环（与3%NaCl+5% Na2SO4混合溶液浸泡交替作用）。结果表明，与对比试件相比，经400次冻融循环（与溶液浸泡交替作用）后无持续荷载梁正截面受弯极限承载力降低5.2%；持续荷载比例为20%~70%时，试件极限承载力降低15.9%~30%。2、钢筋混凝土梁斜截面受剪试件4组（含对比试件1组）共8根，分别施加持续荷载比例为10%、33%和50%的对比试件极限载荷，经冻融循环（与3%NaCl+0.34%MgSO4溶液浸泡交替作用）300次。结果表明，与对比试件相比，随着持续载荷比例增大，试件极限承载力降低14.9%~33%。本试验研究突出了持续荷载比例对钢筋混凝土构件中材料劣化机理的研究。电镜扫描检测结果表明，随着持续荷载比例增加，构件裂缝处混凝土的微裂缝和盐类晶体明显增多，冻融循环又加速了裂缝开展，荷载裂缝允许更多侵蚀溶液渗透到混凝土中并易于到达钢筋表面导致混凝土材料劣化和钢筋锈蚀加剧，从而解释了构件宏观力学性能劣化的微观机理。对冻融循环和不同浸泡溶液交替作用后钢筋混凝土偏压构件进行了静力加载试验和混凝土电镜扫描试验，研究偏压构件宏观力学性能劣化规律和微观劣化机理。冻融循环按照气冻气融的方式进行。钢筋混凝土偏心受压构件5组（含对比试件1组），溶液分别为清水或海水，试件处于无持续荷载和有持续荷载（对比试件极限载荷的20%）两种情况，经冻融循环（与溶液浸泡交替作用）300次。比较清水浸泡与海水浸泡环境下和冻融循环交替作用后偏压柱，海水浸泡与冻融循环交替作用下的偏压柱承载力和刚度的劣化更为明显。同样是无持续载荷条件下，与对比试件相比，清水浸泡和冻融循环试件极限荷载降低4.6%；海水浸泡和冻融循环试件极限荷载下降11.5%；有持续载荷条件下，与对比试件相比，清水浸泡和冻融循环试件极限荷载下降5.8%；海水浸泡和冻融循环试件极限荷载下降15%。相同浸泡环境中，有持续荷载偏压柱试件承载力、刚度降低更为明显。电镜扫描检测结果表明，清水与冻融循环交替作用下构件裂缝钢筋处混凝土出现微裂缝产生和扩展的情况，海水与冻融循环交替作用下构件裂缝钢筋处混凝土微裂缝产生和扩展明显，氯离子成分明显增加。由于持续荷载的作用，构件裂缝钢筋处混凝土微裂缝增加，海水环境中有持续载荷柱试件裂缝钢筋处混凝土的内裂缝扩展交错，氯离子成分增加，导致钢筋锈蚀情况严重。微观机理分析很好地解释了宏观力学性能的劣化规律。基于冻融循环与侵蚀溶液交替作用下混凝土材料应力-应变关系试验数据，本文模拟了多场耦合作用下混凝土受压分段损伤本构模型。为进行多场耦合作用下混凝土结构非线性损伤分析奠定了基础。并推导了多场耦合作用下钢筋混凝土结构非线性损伤分析矩阵，进行多场耦合作用下钢筋混凝土弯压构件非线性全过程分析，结果与实测数据符合较好。本文从宏观力学性能和微观材料测试两个层面试验研究了冻融循环、化学侵蚀和持续载荷综合作用下钢筋混凝土结构劣化规律和微观机理。以微观试验与宏观力学性能试验结合为创新点，在微观分析中提出混凝土材料同时发生物理损伤和化学反应的劣化机理，重点从微观机理解释持续荷载对钢筋混凝土构件力学性能宏观劣化规律。论文完成了系统细致的试验工作和理论分析并取得可喜成果。 |
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发表于 2022-8-27 17:01:23
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