锈蚀钢筋混凝土黏结破坏在线监测试验研究

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发布时间：2021-09-03

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锈蚀钢筋混凝土黏结破坏在线监测试验研究
虞爱平1I2，赵艳林1I2，冯依锋’
(1．广西大学土木建筑工程学院，广西南宁530004； 2．桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林541004)
摘要：锈蚀钢筋混凝土内部黏结损伤发展一直是众多研究者中难以明确的问题。为了探求锈蚀构件黏结破坏内部损伤变化
情况，利用声发射源定位技术，对锈蚀钢筋混凝土中心拉拔试验进行实时监测，实时反映黏结破坏过程中声发射缺陷源情况，并
对监测结果与中心拉拔试验结果进行对比分析。结果表明：锈蚀钢筋混凝土黏结破坏可分为微滑移阶段、滑移阶段、增裂阶段、下
降阶段和残余阶段五个阶段，声发射定位的结果能够较好反映这五个阶段的缺陷源发展过程。
关键词：钢筋混凝土；锈蚀；声发射源定位；监测
中图分类号： TU528．571 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2013)10—0151—06
Online monitoring test analysis on bond failure of corroded reinforced concrete
YU Aiping1,2 ZHAO Yanlin ，FENG Yifeng
(1．College ofCivilEngineering andArchitecture，GuangxiUniversity，Nanning 530004，China；
2．College ofCivilEngineering andArchitecture，GuilinUniversityofTechnology，Guilin 541004，China)
Abstract： The bond damage evolution of co~oded reinforced concrete is always a question dificult to figure out．For seeking the
damage evolution during bond failure，the online monitoring was carried on the center pullout test of corroded reinforced concrete with
acoustic emission source location technology，and the acoustic emission defect source was reflected in real time during the bond failure
process，and then，the comparing analysis was studied between the real—time monitoring and center pull—out test result．The result shows that
the bond failure of COrOded reinforeed concrete can be divided into five phase include the micro-slip，slip，increased crack，decline an d
residual phase．an dthe result ofAE sour celocation Can reflectthedevelopmentprocess ofdefect sourceinfivephases．
Key words： reinforced concrete；corrosion；acoustic emission source location；monitoring
0 引言 1 试验方案设计
锈蚀钢筋混凝土黏结性能一直是众多研究者研究
的焦点。然而，由于锈蚀损伤的随机性和多样性，锈蚀构
件的破坏也呈现多样性。目前大多数研究主要是以试验
为基础[1_ ，对各类不同钢筋的黏结锚固性能进行宏观比
较，进而形成相应的计算模型[4_ 1。但由于试验条件多样
性以及黏结破坏内部损伤规律的不确定性，所建立的理
论成果往往过于单一，难以应用于工程实际。为了寻求锈
蚀构件在黏结破坏过程中损伤的出现及其演变发展规
律，试验制作了一批不同锈蚀率钢筋混凝土试件，利用
声发射源定位技术，对中心拉拔试验中损伤位置进行实
时监测，将监测结果与黏结破坏试验结果进行相应的对
比分析，研究锈蚀构件黏结破坏变化发展规律。其结果可
为形成有效的锈蚀钢筋混凝土黏结破坏理论成果提供
必要的基础知识，为锈蚀钢筋混凝土结构的黏结破坏评
定及及其加固提供依据。
收稿日期：2013-04_23
基金项目：国家自然科学基金(51268009)
1．1 试件设计
试件采用150 mmx150 mmxl50 mm的立方体中心拔
出试件，其混凝土强度等级为C25，配合比为G：s：c：wl
3．36：1．9：1：0．57，混凝土标准立方体抗压强度为33．61 MPa。
试件浇筑前，在模具中心水平埋置20 InlTl直径的变形钢筋
(月牙纹)，并钢筋内部开槽，然后再在槽内贴箔式电阻应
变片以测量拉拔过程的钢筋内部应力。为减少承压面对钢
筋的影响，两端各设置40 nlnl的无黏结段。
为获得黏结破坏时钢筋内部应变沿锚深的分布，采用
了内贴应变片方法，具体为：用线切割方法将钢筋沿轴向
对半劈开，用铣床在劈开的两半钢筋内侧加工凹槽，凹槽
尺寸为2．5 mmx5 mm(合拢后为5 mmx5 mm)；用环氧树
脂灌满整个凹槽，并将两半钢筋黏合起来(为了防止黏合
时钢筋表面沾满环氧树脂，事先在钢筋表面沾上一层胶布)，
再用环氧涂刷钢筋埋置部分的无黏结段，为了防止浇筑混
凝土时，水泥砂浆进入管内，用绝缘胶布包裹无黏结段至
· 151·
合适厚度，然后再套紧PVC塑料管，钢筋加工完成后插入
钢模中等待浇筑混凝土。试件示意图如图1所示。
1．2 试验试件分组
试验采用通直流电对试件进行加速锈蚀，通过控制加
速锈蚀天数来获得试件的不同锈蚀程度；分别制作理论失
重率为0．5％、1．5％、3％、4％的试件以观测不同锈蚀情况下
(a)钢筋内贴片示意图
表1 试件类型
钢筋混凝土黏结破坏情况。试件的类型如表1所示。
1．3 中心拉拔试验方案
拔出试验在在RMT一201力学试验系统上进行，通过
图2拔出装置进行。沿试件周边布置4个R6型声发射传感
器，用于二维平面定位，传感器用凡士林耦合在拔出试件上
如图3所示，采用位移控制加载方式施加拉力直至破坏。
PVC管
．～
／
r 一 ’ 1
l I
一＼＼钢筋
＼黏结区
(b)拉拔试件结构图
圈1 试件示意图(单位：mm)
试验时RMT一201压力机下压头向上移动，使得方钢板2
和圆钢板垫块与螺杆3、3 、4、4 向上移动，同时方钢板1、3
与螺杆1、1 、2、2 也随之而上，最后方钢板1、3被上压头固
定，当压力机下压头向上加载时，方钢板3对中心拔出试
件施加压力从而将钢筋拔出。该装置将拔出试件与加载系
统压头分离，并减少了与加载系统的接触，起到了很好的
减噪效果。
2 试验结果及分析
2．1 基本力学性能
试验在加载试验前注意观察试件锈蚀情况，对于已
经锈胀开裂的试件用读数显微镜读出裂缝宽度，将记录
数据列于表2中。加载过程中发现各试件均为劈裂破坏，
且在锈蚀量较小，没有因锈蚀而产生胀裂裂缝的试件破坏
过程中，加载端钢筋周边的混凝土最先出现一些细微的
裂缝，随后沿钢筋纵向出现了一条逐渐变大变宽的主裂
缝。在拔出荷载达到最大值时，主裂缝突然变大，并持续
到试件破坏。当锈蚀量较大时，试件将出现锈胀裂缝。试
件5-1在锈蚀过程中便出现一条贯穿裂缝，其破坏时主要
是在胀裂裂缝处劈裂，然后随着荷载的增大，逐渐形成一
条较宽的主裂缝。中心拔出试验过程中各试件试验数据