数字图像相关方法在钢筋锈蚀中的应用

摘  要：本文提出一种基于数字图像相关方法（Digital Image Correlation Method，DIC）的测量手段用于直接获取钢筋混凝土试件中钢筋锈蚀产生的膨胀力。在钢筋混凝土试件外表面贴应变片，同时开展光测试验，利用CCD相机采集电加速钢筋锈蚀过程中混凝土表面变形，计算钢筋锈蚀膨胀力，并与应变片测量结果进行对比。试验表明，在钢筋混凝土试件开裂前，使用数字图像相关方法获得得到的膨胀力与应变片测量结果吻合度较好。因而，该方法为钢筋锈蚀产生的膨胀力测量提供了新途径。

关键词：钢筋锈蚀;锈胀力;数字图像相关方法

中图分类号：TP391.41      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）12-0162-03

Abstract：This paper proposes a digital image correlation method （DIC） based measurement method for directly obtaining the expansion force of steel corrosion in reinforced concrete specimens. The strain gauge was attached to the outer surface of the reinforced concrete specimen，and the light test was carried out at the same time. The CCD camera was used to collect the deformation of the concrete surface during the accelerated corrosion of the steel，and the rust expansion force of the steel was calculated and compared with the measurement results of the strain gauge. The test shows that before the cracking of the reinforced concrete specimen，the expansion force obtained by the digital image correlation method is in good agreement with the measurement results of the strain gauge. Thus，this method provides a new way to measure the expansion force generated by steel corrosion.

Keywords：reinforcement corrosion;rust expansion force;digital image correlation method

0  引  言

處于海洋环境中的钢筋混凝土结构容易受到氯离子的侵蚀[1]，钢筋产生的锈蚀物体积比原有钢筋体积要大得多，使得混凝土保护层受拉破坏。影响结构物的耐久性，导致结构物的承载能力下降。

众多国内外学者就钢筋锈蚀引起混凝土胀裂变化规律进行了研究，其中Bazan[2]根据钢筋锈蚀理论的物理模型，由静力平衡条件计算混凝土开裂时钢筋膨胀的锈蚀力。李俊[3]等人使用光纤光栅法检测锈蚀过程。王名杏[4]使用数值模拟的方法分析钢筋锈蚀的膨胀力。王明斌[5]等人运用叠加原理和复势理论的级数展开技术，获得混凝土环向应力的解答。王显利[6]等人在分析混凝土开裂时，运用混凝土断裂理论，通过断裂韧度与最大荷载的关系预测临界膨胀力。Malumbela等人[7]考虑钢筋不均匀锈蚀的情况，建立了钢筋锈蚀程度与混凝土表面应变之间的关系模型。……