基于内部真实局部特征的滨海钢筋混凝土三维非均匀锈胀开裂研究
结题报告
批准号:
51878413
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
张小刚
依托单位:
学科分类:
E0806.工程建造与服役
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
杜引刚、孙红芳、王耀城、左桂琴、刘剑、范冰
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中文摘要
混凝土保护层的临界锈胀开裂是预测腐蚀钢筋混凝土结构使用寿命的重要临界点。考虑3D锈层形貌等内部真实局部特征的三维锈胀临界开裂研究,比以往大量的二维探索更符合实际,不仅可避免各种假定,还可大幅提高精度。本项目旨在探索内部真实三维锈胀局部特征信息,并由此获得相应的临界开裂指标。利用空间数字化重构等先进测试手段,无损提取并科学表征人工气候和自然暴露试样中的各种真实局部特征“体信息”,利用高阶矩随机理论分析揭示其在空域上的三维分布规律及时域上的时变衍生规律;通过空间解算等方式界定上述局部特征信息中的关键参数临界值,建立临界锈蚀量等函数表达式并拟合反演临界3D锈层轮廓及锈胀压力公式;在搭建细观机制与临界指标之间的理论桥梁后,依照边界条件推导三维应力强度因子并建立失效准则,最终获得基于内部真实局部特征的三维非均匀锈胀临界开裂模型。研究将为准确预测相关结构使用寿命提供基础性理论成果,具有重要的学术价值。
英文摘要
Determination of critical cracking time of concrete cover induced by corrosion is important to predict the service life of reinforced concrete structure.The model considering actual local characteristics such as 3D morphology of corrosion products avoids impractical assumption and is more precise than that only considering the 2D information. This project aims to explore the actual interior local characteristics of 3D corrosion-induced cracking to obtain the corresponding critical cracking index. By using advanced testing methods such as reconstruction technique, real local information from actual environment and laboratory can be extracted and characterized non-destructively.The corrosion development with time and condition will be revealed by high-order-moment random theory; critical key parameters will be determined by solving analytical equations, and then functions to calculate critical corrosion mass will be built to derive the critical 3D profile of rusts and the critical pressure cause the expansion of corrosion products. After the bridge between the microscopic mechanism and critical index was established, the 3D stress intensity factor will be derived and the failure criterion will be determined. Finally, the 3D non-uniform critical cracking model will be built based on the real local characteristics. The results of this research provide a fundamentally theoretical achievement to predict the service life of related structures accurately and have important academic value.
本项目考虑三维锈层形貌等内部真实局部特征的锈胀临界开裂研究,获取了大量缺陷、锈层分布、裂缝衍生等内部真实三维锈胀局部特征信息,并由此获得了相应的临界开裂指标:首先利用空间数字化重构等先进测试手段,无损提取并科学表征了人工气候和自然暴露试样中的各种真实局部特征“体信息”,并深入系统地分析揭示了其在空域上的三维分布规律及时域上的时变衍生规律;其次通过空间解算等方式界定了上述局部特征信息中的关键参数临界值,建立了相关临界锈蚀指标的函数表达式;最终,在搭建细观机制与临界指标之间的理论桥梁后,获得了基于内部真实局部特征的非均匀锈胀临界开裂指标。本项目的相关研究成果比以往大量的二维探索更符合工程实际,不仅可避免以往的各种假定,还可大幅提高精度。由于混凝土保护层的临界锈胀开裂是预测腐蚀钢筋混凝土结构使用寿命的重要临界点,因此项目研究成果能为准确预测相关结构使用寿命提供基础性理论成果,具有重要的学术价值和工程意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3390/ma15144913
发表时间:2022-07-14
期刊:Materials (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:Sun H;Lian W;Zhang X;Liu W;Xing F;Ren J
通讯作者:Ren J
Combined Effects of Sulfate and Chloride Attack on Steel Reinforced Mortar under Drying–Immersion Cycles
干燥浸泡循环下硫酸盐和氯化物对钢筋砂浆侵蚀的综合影响
DOI:10.3390/buildings12081252
发表时间:2022-08
期刊:buildings
影响因子:3.8
作者:Hongfang Sun;Hao Zou;Xinwei Li;Shazim Ali Memon;Binyang Yuan;Feng Xing;Xiaogang Zhang;Jie Ren
通讯作者:Jie Ren
DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124119
发表时间:2021
期刊:Construction and Building Materials
影响因子:7.4
作者:Wang Xianfeng;Chen Shaocong;Yang Zhenhong;Ren Jun;Zhang Xiaogang;Xing Feng
通讯作者:Xing Feng
Behaviour of cement binder exposed to semi-immersion in chloride-rich salt solutions and seawater with different RH levels
水泥粘结剂在不同相对湿度的富氯盐溶液和海水中半浸泡的行为
DOI:10.1016/j.cemconcomp.2022.104606
发表时间:2022-05
期刊:Elsevier
影响因子:--
作者:Hongfang Sun;Shuqin Liu;Fengjiao Yu;Xiaogang Zhang;Chuangzhou Wu;Feng Xing;Jie Ren
通讯作者:Jie Ren
DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.017
发表时间:2020
期刊:东北大学学报. 自然科学版
影响因子:--
作者:伦培元;张小刚;张强;赵然
通讯作者:赵然
腐蚀环境下混凝土保护层表面及中部初始缺陷应力场诱导的不同锈胀破坏形态研究
  • 批准号:
    51278304
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    张小刚
  • 依托单位:
始于初始缺陷的混凝土真实锈胀起裂、开裂和缝宽动态发展及对腐蚀的时变影响
  • 批准号:
    50908148
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    张小刚
  • 依托单位:
国内基金
海外基金