有腹筋混凝土构件的再碱化试验研究

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发布时间：2021-09-04

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有腹筋混凝土构件的再碱化试验研究
屈文俊，刘扬明，温华杰
(1．同济大学建筑工程系，上海200092；
2．科罗拉多州立大学土木与环境工程系，科罗拉多科林斯堡CO8o523)
摘要：通过对有腹筋混凝土构件的再碱化试验，从钢筋配置方式、钢筋类别差异等角度对再碱化过
程及碱化效果进行了分析研究。结果表明：再碱化过程中，电源从钢筋笼的任何位置接入试件对再
碱化效果的影响基本没有区别；再碱化过程是电化学、电渗以及扩散相互结合、共同作用的过程；再
碱化对纵筋和箍筋都具有良好的修复效果，而且不因钢筋所处位置、钢筋尺寸以及钢材种类等因素
不同而改变。
关键词：碳化混凝土；再碱化技术；有腹筋混凝土构件；电化学修复；使用寿命
中图分类号：TU528．01 文献标志码：A
Experiment Research on Realkalization Technique for Carbonated
Concrete M embers with Stirrups
QU Wen—j un 。I IU Yang—ming ．WEN H ua—j ie。
(1．Department of Building Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China；2．Department of Civil and
Environmental Engineering，Colorado State University，Fort Collins CO80523，Colorado，USA)
Abstract：A series of realkalization experim ents were carried out on carbonated concrete members
with stirrups． In these experiments， the locations and types of rebars were taken into
consideration tO evaluate the realkalization effects． Results show that during the realkalitation
process，it makes no difference in realkalization effects whether the direct current is applied to
rebar cage through longitudinal reinforcements or stirrups； realkalization process is the
cooperation among electrolysis，electroosmosis and diffusion；excellent realkalization effects are
achieved both in longitudinal reinforcements and stirrups no matter the loeation，dimension or
types of rebar are embedded．
Key words：carbonated concrete；realkalization technique；concrete member with stirrup；electro—
chemical repair：service life
引月
延长碳化混凝土构件使用寿命的关键是要恢复
钢筋周围混凝土的碱性环境Ⅲ ，电化学再碱化技术
作为一种有效手段受到了各国学者的关注和重视。
收稿Et期：
基金项目：
作者简介：
虽然碳化混凝土电化学再碱化技术已经有较大的发
展，但目前各国对再碱化的研究基本上是基于单根
钢筋或者平行纵筋的试验或者模型进行的，而且主
要控制参数为再碱化设备可调节的参数，如溶液浓
度、电压和电流大小、再碱化时间等。本文中笔者将
2Ol2 06-07
“ 卜一五”国家科技支撑计划项目(2006BAJ03A07—04)；国家重点基础研究发展计划(“九七三”计划)项目(2009CB623200)
国家自然科学基金项目(50178050)
屈文俊(1958一)，男，河南辉县人，教授，博士研究生导师，工学博士，Email：quwenjun．tj@tongii．edu．cn。
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第3期屈文俊，等：有腹筋混凝土构件的再碱化试验研究 19
通过有腹筋构件的再碱化试验，从钢筋配置方式、钢
筋类别差异等角度对再碱化过程及碱化效果进行分
析研究。
1 再碱化试验
1．1 试件设计与制备
本文中设计了再碱化试验半梁试件，仅取梁
(柱)的一侧作为试件，试件简化如图1所示。纵筋
采用Ⅱ级螺纹钢筋，直径20 mm；箍筋采用I级光
圆钢筋，直径8 mm。试验共制作5组试件，I～ Ⅳ
组每组2个试件，工组不配置箍筋；I1～ Ⅳ组配置箍
筋，箍筋间距依次为200，150，100 mm，其中，Ⅲ组
试件构造尺寸如图2所示。第V组4个试件，分别
为V1，V2，V3，V4，其尺寸和钢筋配置情况依次与
I，Ⅱ，Ⅲ ，Ⅳ组完全相同。另制作相同几何尺寸的
素混凝土试件3个，用来测试在碳化过程中试件的
碳化情况。该试验所有试件均一次浇筑制作完成，
同时制作3个100 mm×100 mm×100 mm 的试块，
用来测混凝土立方体抗压强度。
再碱化面
非
再
碱
化
面
再
碱
化
面
再碱化面
图1 半梁试件
Fig．1 Semi-beam Specimen
再
碱
化
面
(a) 试件总体尺寸
再碱化面
20．8．20． 77 ． 77 ．20S20
再T
碱。l
化 l
面
(b) 试件断面尺寸
图2 Ⅲ组试件构造尺寸(单位：mm)
Fig．2 Structural Dimensions of Specimen Group Ⅲ
混凝土的配合比：水泥、水、砂、石的质量比为
1：0．65：2．25：3．68；采用425级普通硅酸盐水
泥，标准养护28 d，测定试块强度，得到混凝土的立
方体抗压强度fc ，k一26．7 MPa。所有试件标准养
护好后放在烘箱中6O℃温度下烘48 h，然后将以上
5组试件和3个辅助试件放入碳化箱中进行加速碳
化，碳化箱内二氧化碳的质量分数保持在(2O±
3) 。当碳化进行到60 d时，取出一个辅助试件用
切割机从中间切开，用质量分数为6O 的酒精酚酞
试剂测试断面碳化效果，发现试件有40 面积未碳
化；当碳化进行到75 d，取另一个辅助试件切开，测
试发现试件正中间仍有小块未碳化；直至碳化进行
到90 d时，测试发现试件已经完全碳化。
再碱化试验装置如图3所示，其中本试验采用
直流电源为2O V 的恒压电源，碳酸钠溶液浓度为
1 mol·L