【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢纤维混凝土材料性能研究，尤其是涉及一种锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法。
技术介绍
1、在建筑工程领域，钢纤维混凝土因其卓越的力学性能而被广泛应用。它能够显著提高混凝土的抗拉、抗弯强度和韧性，增强结构的耐久性和可靠性。然而，在实际使用环境中，钢纤维混凝土结构常常面临着各种挑战，其中钢纤维的锈蚀问题尤为突出。钢纤维的锈蚀不仅会降低其自身的力学性能，还会对钢纤维与混凝土之间的界面粘结性能产生重大影响，进而危及整个结构的安全性和稳定性。
2、目前，对于锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的研究主要依赖传统实验测试方法，如拉拔试验、剪切试验、电化学测试和微观结构观察等。
3、依赖传统实验测试方法需要耗费大量时间和成本，且难以全面准确反映锈蚀对界面粘结性能的复杂影响。
技术实现思路
1、为了多方面综合评估锈蚀对钢纤维与混凝土界面粘结性能的影响，有助于提高钢纤维混凝土结构在实际应用中的安全性和耐久性，本申请提供一种锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法及系统。
2、第一方面，本申请提供一种锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，采用如下的技术方案：
3、一种锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，包括：
4、于预设数量的每个半狗骨试块按照预设的嵌入深度采用混凝土浇筑埋入单根钢纤维，并按照预设的养护条件作养护；
5、对完成养护的试件集分别采用预设的不同
6、对完成电化学腐蚀试验操作的所有试件执行预设的单拉试验操作得到钢纤维在拉拔过程中的荷载变化，并分析得到不同锈蚀程度的钢纤维与混凝土界面的界面粘结强度，将取出完成单拉试验操作的钢纤维逐一执行预设的酸洗操作，根据酸洗操作前后的钢纤维的质量变化，逐一计算得到不同锈蚀程度的钢纤维的质量损失率，定义钢纤维的质量损失率为钢纤维的腐蚀程度数据；
7、采用预设的统计分析方法，对不同锈蚀程度下对应的界面粘结强度数据进行拟合，得到界面粘结强度与锈蚀程度之间的数学表达式。
8、通过采用上述技术方案，精确控制试件制作和养护条件，确保实验准确性。通过电化学腐蚀试验获取不同锈蚀程度试件，能真实反映实际情况。单拉试验得出荷载变化和界面粘结强度，量化了粘结性能。计算质量损失率定义腐蚀程度，为研究提供具体数据。拟合得到的数学表达式，清晰呈现锈蚀程度与界面粘结性能的关系，为评估和预测混凝土结构在不同锈蚀条件下的性能提供有力工具，有助于针对性地采取防护措施，保障钢纤维与混凝土结构的长期稳定性和安全性。
9、可选的，还包括与采用预设的统计分析方法，对不同锈蚀程度下对应的界面粘结强度数据进行拟合，得到界面粘结强度与锈蚀程度之间的数学表达式并行的步骤，具体如下：
10、通过布尔差运算从钢纤维中减去锈坑体积，获得规则蚀坑的钢纤维模型，定义钢纤维上的不规则蚀坑为半椭球形规则锈坑，蚀坑在钢纤维长度方向上分布规律相同；
11、根据钢纤维锈蚀程度数据，采用参数化建模方法确定蚀坑数量和大小，在钢纤维长度方向均匀分布多个锈坑；
12、根据预设的锈蚀程度与钢纤维力学性能参数之间的函数关系，修正未锈蚀钢纤维的应力-应变本构关系；
13、根据执行单拉试验操作，测量在不同拉拔力下钢纤维与混凝土之间的相对滑移量，建立粘结力与滑移量之间的关系，从而得到粘结滑移本构模型，通过对粘结滑移本构模型乘以预设的锈蚀程度折减系数的方式，定量确定锈蚀程度对钢纤维与混凝土之间粘结性能的影响；
14、根据试件实测尺寸，在有限元软件创建混凝土试块的三维几何模型，
15、基于规则钢纤维的几何形状以及半椭球形锈坑的假设，创建带有蚀坑的钢纤维模型，并设置混凝土材料属性以及钢纤维材料属性；
16、定义粘结单元的材料属性，并将粘结单元放置在钢纤维与混凝土的界面处，确保粘结单元的方向和位置正确，根据所确定的界面粘结强度与锈蚀程度之间的数学表达式，将相应的参数输入到粘结单元中，以模拟拔出过程中界面的粘结破坏和摩擦滑移；
17、根据预设的数值模拟的求解参数，运行数值模拟，分析求解结果，提取关键的力学性能指标，并统计不同锈蚀程度下的结果，绘制相关视图作可视化展示。
18、通过采用上述技术方案，通过创建规则蚀坑模型和确定锈坑数量大小，能更准确地模拟实际锈蚀情况。修正钢纤维应力-应变本构关系及建立粘结滑移本构模型，可定量分析锈蚀对粘结性能的影响。利用有限元软件创建模型并设置材料属性，结合数学表达式输入参数模拟粘结破坏和摩擦滑移，使分析更具科学性。运行数值模拟并可视化展示结果，便于直观了解不同锈蚀程度下的力学性能指标，为评估钢纤维与混凝土界面粘结性能提供全面、高效的方法，有助于在实际工程中更好地预测和改进结构的耐久性。
19、可选的，还包括与采用预设的统计分析方法，对不同锈蚀程度下对应的界面粘结强度数据进行拟合，得到界面粘结强度与锈蚀程度之间的数学表达式并行的步骤，具体如下：
20、扫描获取锈蚀钢纤维表面形貌数据，且采用预设的图像识别算法对所获取的锈蚀钢纤维表面形貌数据进行自动分析和特征提取；
21、将图像识别算法提取的锈蚀钢纤维几何形貌数据导入matlab软件中进行处理，使用matlab创建点云文件，即将锈蚀钢纤维的表面形貌表示为一系列的点坐标；
22、将matlab生成的点云文件导入三维扫描数据处理软件中进行包络处理以及降噪处理，并将处理后的点云数据转化为高精度曲面，生成锈蚀钢纤维的几何体数据；
23、使用hypermesh软件按照预设的网格划分方法对锈蚀钢纤维进行网格划分，并将hypermesh划分好的网格模型导入abaqus软件，生成锈蚀钢纤维部件的数值模型，并定义锈蚀钢纤维的材料属性、边界条件和加载情况；
24、根据单根钢纤维半狗骨形试件实测尺寸、锈蚀钢纤维精确集合形貌，建立引伸计监测范围内的单纤维混凝土单侧拉拔数值模型，且定义混凝土的材料属性、边界条件和加载情况；
25、使用abaqus软件对建立的数值模型进行分析求解，并分析求解结果，提取关键的力学性能指标，统计不同锈蚀程度下的结果，绘制相关视图作可视化展示。
26、通过采用上述技术方案，通过扫描和图像识别提取锈蚀钢纤维表面形貌数据，能准确反映实际锈蚀情况。利用软件处理生成高精度几何体数据并划分网格，建立数值模型，可精确模拟单纤维混凝土单侧拉拔过程。定义材料属性等使模型更贴合实际。abaqus软件分析求解并可视化展示结果，便于直观了解不同锈蚀程度下的力学性能指标。为研究锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能提供了高效、准确的方法，有助于深入理解锈蚀影响，为工程中提高混凝土结构耐久性提供科学依据和技术支持。
27、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，还包括与采用预设的统计分析方法，对不同锈蚀程度下对应的界面粘结强度数据进行拟合，得到界面粘结强度与锈蚀程度之间的数学表达式并行的步骤，具体如下：
3.根据权利要求1所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，还包括与采用预设的统计分析方法，对不同锈蚀程度下对应的界面粘结强度数据进行拟合，得到界面粘结强度与锈蚀程度之间的数学表达式并行的步骤，具体如下：
4.根据权利要求1至3任意一项所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，对完成养护的试件集分别采用预设的不同钢纤维锈蚀程度所匹配的电化学腐蚀试验操作，获取具有不同锈蚀程度的试件包括：
5.根据权利要求4所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，还包括位于对每个试件分别采用不同期望锈蚀程度的锈蚀条件作试验与直至达到预设条件停止试验之间的步骤，
6.根据权利要求1至3任意一项所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，对完成电化学腐蚀试验操作的所有试件执行预设的单拉试验操作得到钢纤维在拉拔过程中的荷载变化，并分析得到不同锈蚀程度的钢纤维与混凝土界面的界面粘结强度包括：
7.根据权利要求1所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，将取出完成单拉试验操作的钢纤维逐一执行预设的酸洗操作，根据酸洗操作前后的钢纤维的质量变化，逐一计算得到不同锈蚀程度的钢纤维的质量损失率包括：取出实验后的钢纤维，采用盐酸溶液配合缓蚀剂，对其进行酸洗，待表面锈蚀层溶解后取出，用去离子水、无水乙醇冲洗干净，烘干后用电子天平称量每根钢纤维的腐蚀后质量并与其实验前质量比较，计算得到钢纤维锈蚀程度，锈蚀程度用质量损失率来表示，即锈蚀程度=（实验前质量-实验后质量）/实验前质量×100%。
8.根据权利要求7所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，还包括与将取出完成单拉试验操作的钢纤维逐一执行预设的酸洗操作，根据酸洗操作前后的钢纤维的质量变化，逐一计算得到不同锈蚀程度的钢纤维的质量损失率并行的步骤，具体如下：
9.根据权利要求8所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，还包括与将μ-XCT扫描结果得到的锈蚀程度与酸洗得出的锈蚀程度进行对比，若比对结果在预设差值范围内，则以两种方式得到钢纤维的锈蚀程度的均值作为本次所确认的钢纤维的锈蚀程度并行的步骤，具体如下：
10.一种锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征系统，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，该程序能够被处理器加载执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的一种锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法。
...【技术特征摘要】
1.一种锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，还包括与采用预设的统计分析方法，对不同锈蚀程度下对应的界面粘结强度数据进行拟合，得到界面粘结强度与锈蚀程度之间的数学表达式并行的步骤，具体如下：
3.根据权利要求1所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，还包括与采用预设的统计分析方法，对不同锈蚀程度下对应的界面粘结强度数据进行拟合，得到界面粘结强度与锈蚀程度之间的数学表达式并行的步骤，具体如下：
4.根据权利要求1至3任意一项所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，对完成养护的试件集分别采用预设的不同钢纤维锈蚀程度所匹配的电化学腐蚀试验操作，获取具有不同锈蚀程度的试件包括：
5.根据权利要求4所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，还包括位于对每个试件分别采用不同期望锈蚀程度的锈蚀条件作试验与直至达到预设条件停止试验之间的步骤，具体如下：
6.根据权利要求1至3任意一项所述的锈蚀程度对钢纤维与混凝土界面粘结性能影响的表征方法，其特征在于，对完成电化学腐蚀试验操作的所有试件执行预设的单拉试验操作得到钢纤维在拉拔过程中的荷载变化，并分析得到不同锈蚀程度的钢纤维与混凝土界面的界面粘结强度包括：
7.根据权利要求1所述的锈蚀程度对...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑大鹏，崔宏志，朱久文，张佩云，杜文倩，阳卫卫，张超慧，曹香鹏，包小华，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。