锈蚀箍筋约束混凝土柱低周反复荷载试验研究

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发布时间：2021-09-03

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锈蚀箍筋约束混凝土柱低周反复荷载试验研究
陈茗宇，牛荻涛，李强
(西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055)
摘要：通过电化学方法对混凝土柱内箍筋进行实验室加速腐蚀试验，得到箍筋锈蚀程度不同的混凝土柱试件，进
一步开展了箍筋锈蚀约束混凝土柱低周往复加载试验，研究了箍筋锈蚀造成的混凝土损伤、箍筋的锈蚀形态以及
箍筋锈蚀对钢筋混凝土柱破坏过程和破坏形态的影响。试验结果表明：混凝土构件中箍筋在转角部位锈蚀严重，
混凝土保护层的开裂是以构件角部顺纵筋开裂为主；箍筋锈蚀产物在}昆凝土内的扩散、堆积导致混凝土保护层提
前脱落，使其对试件承载力的贡献减弱；箍筋锈蚀程度的不同导致试件破坏过程和最终破坏形态有所差异：随着箍
筋锈蚀程度的增大，试件破坏形式由延性较好的弯曲破坏向剪切脆性破坏转变；箍筋轻微锈蚀构件中钢筋与混凝
土问的粘结作用不受影响。
关键词：箍筋锈蚀；混凝土柱；往复荷载；破坏形态
中图分类号：TU323．1 文献标志码：B 文章编号：1008—1933(2013)O6—012—04
0 引言 1 试验准备
文献[1．2]研究表明，由于箍筋保护层厚度较
小，当混凝土碳化至箍筋表面时，箍筋首先发生锈
蚀，且锈蚀程度较纵筋严重；作为箍筋的小直径光圆
钢筋受锈蚀影响的敏感性更强，当锈蚀率超过10％
以后，其应力一应变关系曲线屈服平台已基本消
失 ]。箍筋锈蚀后，对纵筋和核心混凝土的约束能
力减弱，不仅对构件的受压屈曲不利，而且会降低构
件的延性和刚度，从而降低构件的抗震性能。因此，
研究钢筋锈蚀后构件抗震性能的退化规律，必须考
虑箍筋锈蚀的影响。
文献[4—8]对纵筋锈蚀后压弯构件抗震性能进
行了全面研究，虽然在试件破形后发现箍筋锈蚀严
重，但未对箍筋锈蚀的影响进行进一步分析研究，所
建立的恢复力模型也未考虑箍筋锈蚀的影响。目
前，国内外对箍筋锈蚀压弯构件抗震性能研究几乎
空白。本文拟通过3根箍筋锈蚀约束钢筋混凝土柱
和未锈蚀钢筋混凝土柱低周往复加载试验，深入分
析箍筋锈蚀对钢筋混凝土柱破坏过程和破坏形态的
影响，研究压弯构件的力学性能退化规律，为在役锈
蚀构件的抗震评估和抗震加固提供依据，指导新建
工程项目的抗震设计。
收稿日期：2012-05-02
作者简介：陈茗宇(1986一)，男，陕西汉中人，硕士，研究方向：混凝
土结构耐久性。
E—mail：cj_0109@163．eom
1．1 试件设计与制作
本试验共制作钢筋混凝土柱4个，编号分别为
RC一1、RC．2、RC．3、RC-4，其中RC．1为未锈蚀对比试
件；箍筋间距、直径分别为70 mm、8 mm，保护层厚
度为15 mm。试件尺寸及钢筋配置如图1所示，采
用钢筋的力学性能见表1。
图1 试件尺寸及配筋
表1 钢筋力学性能参数
各试件混凝土强度设计等级均为C25，水泥采
用P．032．5级水泥，搅拌水为自来水，粗骨料为天
然碎石，最大粒径尺寸为15 mm，试验用河砂为天然
中砂；配合比(按重量)为水泥：水：砂-石子=
1：0．48：1．79：3．04。钢筋骨架绑扎时，为避免纵筋
锈蚀，采用绝缘胶带将箍筋与纵筋隔离。将浇筑好
的试件静置48 h后拆模，在自然环境下浇水养护28
天。在试件制作的同时预留标准混凝土立方体试