为探究影响钢结构重防腐涂装层单轴拉伸力学行为的关键因素，并据此构建其综合多重因素影响的本构模型。选取底漆、中间漆、面漆结合的3层钢结构重防腐涂装体系为研究对象，使用控制变量法对涂层进行单轴拉伸试验，记录各项拉伸力学性能指标，包括拉伸强度、断裂伸长率等。量化分析各因素对钢结构涂装层力学性能的影响程度，并揭示各影响规律产生的原因。基于Sherwood-Frost模型理论，结合涂层材料特性及试验结果，确定本构模型温度项、应变率项及厚度项，构建多因素钢结构涂装层本构模型。通过对钢结构重防腐涂装层进行应变率恒定，不同温度和中间漆厚度2种工况耦合的单轴拉伸试验，验证该模型的可靠性。
(a) 中间漆厚度140 μm；(b) 中间漆厚度420 μm；(c) 中间漆厚度560 μm
图12 -20 ℃时涂层应力-应变比较
1)钢结构重防腐涂装的拉伸工作过程可分为近似弹性阶段和塑性强化阶段。试验条件范围内，其拉伸强度在应变率为1.16e-2/s时最高，达7.6 MPa；断裂延伸率在中间漆厚度为560 μm时最大，达4.59%。
2)试验工况范围内，随温度升高或应变率增大，涂层表现出明显的温度软化及应变率强化现象。而拉伸强度随中间漆厚度增加呈现先减小后增大再减小的变化趋势，断裂延伸率则表现出先增大后减小的变化趋势。其特殊规律与涂层的特殊结构及材料特性有关，表明涂层设计时需综合考虑多种因素，以达到最佳性能。
3)构建的钢结构重防腐涂装本构模型综合考虑了温度、中间漆厚度和应变率等多种因素，且本构模型预测值与试验结果吻合程度较高，相关系数r均在0.97及以上，能够描述和预测涂层在各种单因素或多因素耦合影响下的拉伸力学性能。
4)构建的本构模型在近似弹性阶段与实际结果高度吻合，塑性强化阶段误差会逐渐增大，产生此现象的原因包括模型的简化与假设、材料损伤与微裂纹的发展、测量误差的累积、试验条件等。针对上述原因对模型的完善有待进一步研究。
通信作者：蔺鹏臻，博士，兰州交通大学土木工程学院教授，博士生导师，从事钢结构理论及应用研究。邮箱：pzhlin@mail.lzjtu.cn
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