盐冻环境下钢筋混凝土构件性能研究

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发布时间：2021-09-03

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盐冻环境下钢筋混凝土构件性能研究
屈锋，牛获涛，杨宇曦
(1 湖南科技大学土木工程学院，湘潭411201；2 西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055)
摘要为掌握保护层厚度、钢筋直径及其位置对混凝土盐冻损伤的影响，以质量分数为3．5 的NaCl溶液为
冻融介质进行了快速冻融试验，测试了各构件盐冻后的混凝土质量损失率及相对动弹性模量变化规律。分析表明，
基于混凝土和钢材不同的比热容与热膨胀系数，配筋混凝土构件在盐冻过程中损伤程度不同。研究结果表明，在盐
冻循环作用早期阶段，配筋混凝土试件相对动弹性模量下降幅度和质量损失率变化较快，随即劣化速度降低。光圆
钢筋比带肋钢筋的混凝土盐冻损伤小，混凝土保护层厚度与钢筋直径比值存在合理值，使配筋混凝土试件的相对动
弹性模量降低和质量损失率最小。
关键词混凝土冻融循环耐久性相对动弹性模量质量损失率
中图分类号：TU528 文献标识码：A DOI：10．i1896／j．issn．1005—023X．2015．24．021
Study on the Performance of Reinforced Concrete M embers Under
Salt Freezing Environment
QU Feng ，NIU Ditao ，YANG Yuxi。
(1 School of Civil Engineering，Hunan University of Science and Technology，Xiangtan 411201；2 School of Civil
Engineering，Xi’an University of Architecture and Technology，Xi’8n 710055)
Abstract To evaluate the effect of the design parameters including thickness of concrete cover，diameter and
station of stee1 bar on the salt frost damage law of reinforced concrete。the rapid freeze-thaw experiments were carried
out with 3．5 NaC1 solution by mass．At a given freeze-thaw cycles，the salt-frost damage degree of the reinforced
concrete specimens were observed，including the mass loss，and the relative dynamic elastic modulus by ultrasonic
method．Based on the different heat capacity and therma1 expansion of concrete and different steel rebar．the accumH—
lative frost-damage of the reinforced concrete with different design parameters is also different generated by tempera—
ture elevating cyclic．The salt frost damage of reinforced concrete developed faster in early stage than later stage under
salt frost action．Especially，all the decrease of relative dynamic elasticity modulus and mass loss rate are larger，then
the degradation rate reduce．The frost damage degree of reinforced concrete specimens are smaller by the use of plain
round bars than ribbed bar．Further，there lies in a reasonable value of the ratio between the cover thickness and rein—
foreement diameter to assure the salt-frost durability of reinforced concrete members that have minimum relative dy—
namic elastic modulus decrease and mass lOSS．
Key words concrete，freezing-thawing cycles，durability，relative dyn amic elasticity modulus，mass loss
0 引言
处于寒冷地区海洋环境浪溅区的钢筋混凝土结构工程，
易受氯盐侵蚀和冻融循环的共同作用，使混凝土材料发生剥
蚀破损，其损伤速度快于单一冻融循环作用引起的损伤。此
种混凝土损伤加剧了周围环境腐蚀性介质的侵入，加速了混
凝土保护层内钢筋的锈蚀和混凝土的胀裂，进而引起钢筋混
凝土结构的承载力下降和结构失效与破坏，大大缩短钢筋混
凝土结构使用寿命E 。
目前，各国学者针对钢筋混凝土结构的盐冻损伤影响规
律的研究主要集中在两个方面：一是针对混凝土盐冻损伤机
理研究[4 ]和混凝土盐冻损伤程度的评价方法E7-11 ；二是通
过室内加速试验和室外自然暴露试验来研究钢筋混凝土构
件承载性能的退化规律E 。对素混凝土试件和配筋混凝
土试件的冻融循环试验结果表明，钢筋的存在会对其冻融损
伤产生影响l1 。而以配筋混凝土构件为对象，分析盐冻后混
凝土保护层厚度、钢筋直径、钢筋类型和配筋位置等结构参
数对混凝土构件盐冻损伤影响的研究尚少。
本实验通过开展盐冻循环作用后配筋粉煤灰混凝土构
件损伤的试验研究，旨在探讨盐冻环境中配筋混凝土试件损
*教育部“创新团队发展计划”项目(IRT13089)；湖南教育厅科研项目(15C0554)；湖南科技大学校级自科基金项目(E54009)
屈锋：男，1979年生，博士，讲师，主要从事结构混凝土耐久性研究及高性能混凝土性能研究Tel：0731—58282545 E-ma il：fqu@
hnust．edu．cn
· 88 · 材料导报B：研究篇 2015年12月(下)第29卷第12期
伤规律和机理，为钢筋混凝土结构耐久性设计、在役钢筋混
凝土结构寿命预测和耐久性评估及修复提供基础资料。
1 实验
1．1 实验材料
选用陕西“秦岭”牌P．042．5级水泥，其安定性合格，物
理力学性能指标见表1；粉煤灰为渭河电厂产品。水泥和粉
煤灰的化学成分见表2。
选用灞河产中砂，细度模数为2．64，表观密度2．63 g／
cm3，堆积密度1．48 g／cm'，含泥量小于0．5 。碎石选用粗、
细骨料泾阳口镇石灰岩质锤破碎石，表观密度2．82 g／cm3，
堆积密度ll 43 g／cm。，含泥量小于1 ，压碎指标6 ，颗粒
级配5～16 mm。
引气剂选用常山县绿圣生物科技有限责任公司生产的
sJ一3型高效引气剂。
减水剂选用西安市红旗外加剂厂GJ一1型聚羧酸型高效
减水剂。
1．2 试验设计
结合《混凝土结构耐久性设计规范》(GB／T 50746—2008)
要求设计本盐冻试验，以配筋粉煤灰混凝土构件为研究对
象，以质量分数3．5 NaC1溶液为冻融介质进行快速冻融试
验研究，考察配筋和保护层厚度对盐冻后配筋混凝土试件质
量损失率、相对动弹性模量的影响规律。所用混凝土配合比
及各龄期立方体抗压强度值见表3。