基于钢筋加速非均匀锈蚀的混凝土保护层胀裂预测

自然侵蚀条件下混凝土中钢筋的腐蚀形态为非均匀锈蚀.通过有限元模拟通电加速非均匀锈蚀试验,得到钢筋表面的电流密度分布,进而推导了锈蚀过程中钢筋锈层厚度非均匀分布及其对应的钢筋表面径向位移表达式.基于锈蚀产物的非均匀锈胀位移,建立混凝土保护层胀裂模型并通过锈蚀试验验证了模型准确性.基于保护层胀裂模型,探明了锈蚀方法(均匀或非均匀锈蚀)、钢筋位置、钢筋直径和保护层厚度等关键参数对混凝土胀裂全过程的应变场以及开裂模式的影响规律.结果表明:混凝土开裂前应变场的分布规律与开裂后裂缝的位置和发展规律具有一定相关性;均匀与非均匀锈蚀条件下,混凝土应变场分布和开裂模式存在显著差异;非均匀锈蚀下,钢筋位于角部位置、钢筋直径增大、保护层厚度减小均对裂缝的发展有加剧作用.