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酸雨环境下CFRP增强钢筋混凝土受弯构件长期受到H+与SO42-等有害介质腐蚀作用,导致混凝土构件力学性能和耐久性退化,造成重大经济损失,已成为土木工程界面临的一项挑战。酸雨腐蚀及二次锈蚀条件下CFRP增强钢筋混凝土受弯构件耐久性的退化主要缘于混凝土材料及粗骨料-砂浆界面过渡区物理力学性能、钢筋锈蚀状态和CFRP-混凝土界面粘结性能的劣化,相关研究亟待开展。本文在国内外有关酸雨环境下混凝土力学性能和耐久性研究基础上,在国家自然科学基金(51178069)和国家建设高水平大学公派研究生项目(201506570009)共同资助下,从微观、细观和宏观尺度开展试验研究、理论分析、数值模拟和现场监测,探讨了酸雨环境下混凝土及界面过渡区物理力学性能、钢筋锈蚀状态、CFRP-混凝土界面粘结性能和CFRP增强混凝土梁抗弯性能的劣化机理。主要研究工作包括:1.酸雨环境下混凝土及粗骨料-砂浆界面过渡区物理力学性能研究。从微观尺度利用扫描电镜、能谱分析和纳米压痕等试验方法揭示酸雨腐蚀对混凝土内部粗骨料-砂浆界面过渡区物理性能(微观形貌、表面裂缝和元素组成)和力学性能(硬度、刚度和弹性模量)的影响;提出受酸雨腐蚀砂浆与界面过渡区应力-应变关系修正權型;建立包含粗骨料、砂浆和界面过渡区三相组成的混凝土数值模型,从细观尺度探讨酸雨腐蚀对混凝土开裂、损伤扩展和破坏模式的影响规律。2.混凝土内部钢筋锈蚀状态监测与评价。从宏观尺度利用电加速腐蚀试验、氯离子单向扩散计算模型和工程监测等方法,建立腐蚀电位与钢筋锈蚀率、氯离子扩散深度和特定位置氯离子浓度之间的关系,并应用试验结果对实际工程中钢筋锈蚀状态进行评价;提出基于光纤光栅光折变特性和碳纳米管压敏特性的两种混凝土内部钢筋锈蚀状态监测方法。3.酸雨环境下CFRP-混凝土界面粘结性能研究。从宏观尺度利用单剪试验和内聚力牵引-分离行为得到受酸雨腐蚀CFRP-混凝土界面粘结应力、滑移量和断裂能,建立粘结-滑移关系,揭示酸雨腐蚀对CFRP剥离破坏过程的影响;从微观尺度利用纳米压痕技术探讨酸雨对环氧树脂胶基-砂浆界面元素含量和弹性模量的影响规律。4.酸雨环境及二次锈蚀条件下CFRP增强混凝土梁抗弯性能研究。利用四点弯曲试验方法,从宏观尺度揭示酸雨环境下CFRP增强混凝土梁抗弯性能(混凝土强度、损伤深度、一阶频率、应变分布、荷载-挠度曲线、延性、极限承载力、开裂模式、损伤扩展和破坏模式)的劣化机理;探讨声发射参数(RA、AF和b值)与CFRP增强混凝土梁开裂模式之间的关系;建立CFRP增强混凝土梁裂缝分形维数与其抗弯性能之间的联系;揭示二次锈蚀条件下CFRP增强混凝土梁抗弯承载力退化规律。