混凝土中钢筋不均匀锈胀的模拟试验研究 郑 靖靖 ，耿 欧 ，高飞剑 ，李德 宝 (中国矿业大学力学与建筑工程学 院 ，江苏 徐州 221008) 摘 要：通过钢筋开槽并施加油压的方式模拟混凝土中钢筋不均匀锈胀效应 ，得到了混凝土表面产生顺筋裂缝时 所对应的油压值(近似锈胀力)及沿试件长度的裂缝宽度分布规律，为今后进一步研究和探寻混凝土中非均匀锈胀 力分布及锈胀裂缝宽度发展规律提供 了基础 。 关键词 ：混凝 土 ；钢筋锈蚀 ；不均匀锈胀力 ；顺筋裂缝 中图分 类号：TU375 文献标 识码 ：A 文章编 号：1008—1933(2012)06—093—03 Sim ulation experim entofuneven expansion ofcorroded reinforcementin concrete ZHENGJingjing，GENGOu，GAOFeijian，LIDebao (SchoolofMechanicsandCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology， Xuzhou 221008，China) Abstract：Thispapersimulatesthe steelbar's uneven corroded expansive efectin concrete，through the way ofsteelslotting and hydraulicfracturing，obtainingthehydraulicvalue(similarasthecorrodedexpansiveforce)whensteelcracksoccurringontheconcrete surfaceand distributionlaw ofcrack width along thelength ofthe specimen．This mayofers afoundation tofurtherresearching and exploringtheuneven coroded expansiveforce’sdistribution andthecorrod edexpansive crackwidth’Sdevelopmentlaw on concrete． Key words：concrete；steelcorrosion；non—uniform expansionforce；longitudinalcracks 0 引 言 混凝土内钢筋锈胀引起的混凝土保护层开裂是 造成钢筋混凝 土结构耐久性失 效的最主要 原因之 一 ll ， 使混凝土保护层 出现顺筋裂缝 的钢筋锈胀力 大小的确定是钢筋混凝土结构耐久性研究中的重点 问题之一 。早期 的研究者一 般是将混凝 土中钢 筋的锈蚀假定为均匀锈蚀来研究钢筋锈胀问题 J， 但最近的研究表明，实际使用环境下钢筋 的锈蚀是 不均匀的 ：面向保护层一侧钢筋锈蚀严重 ，而背向保 护层的一侧锈蚀相对较轻 ，锈蚀层厚度的分 布沿钢 筋表面近似为椭 圆形 …。同时，钢筋锈胀力在钢 筋 周 围 的 分 布 也 是 非 均 匀 的 ，Bong Seok Janga、 ByungHwanOhb¨ 认为非均匀锈蚀 引起 的锈胀力 比均匀锈蚀 引起 的锈胀力低 ，约降低 40％ 一60％ ， 推导出了基于相对保护层厚 度的锈胀力公式 。冯 瑞 、袁迎曙等 根据 已有理论成果 ，运用弹性力学 收稿 日期 ：2011-06-21 作者简 介：郑靖靖 (1986一)，女 ，山西太 原人 ，硕 士研究 生 ，研 究 方 向：混凝土耐久性 。 基金项 目：国家 自然科学基金青年基金项 目(50808173) E —mail：ldyldg@ 163．com 原理，从非均匀角度完善 了锈胀力力学模型，通过与 具体试验对比，验证 了其在预测锈胀力方面的可行 性。徐港、卫军、刘红庆 设计了一种新 的钢筋快 速锈蚀试验方案 ，研究 了氯离子环境下钢筋非均匀 锈蚀引起 的混凝土保护层胀裂问题 。试验表 明，试 件上的锈胀裂缝均 出现在 近钢筋侧 的混凝土表 面 上 ；相对保护层厚度是决定混凝土开裂的主要因素。 目前 ，国内外对非均匀锈胀效应的研究多是理 论分析和数值模拟¨。】，而对于用试验来模拟钢筋 的非均匀锈胀 的研究很少，因此 ，本文用油压模拟非 均匀锈蚀时钢筋的锈胀力 ，得到 了保护层开裂时所 对应的油压值及沿试件长度的顺筋裂缝宽度 ，为今 后进一步研究非均匀锈胀力的分布及锈胀裂缝宽度 发展规律奠定 了基础。 1 试 验方案设计 本文采用在钢筋表面开槽并在开槽部分填塞石 蜡 ；浇筑混凝土并在混凝土达到养护要求后使石蜡 融化流 出形 成混 凝 土 内孔道 。试 验 时 ，以在 孔 道 内 施加油压的方式来近似模拟混凝土中钢筋不均匀锈 胀效果 。为便于开槽 ，钢筋采用直径为 25mm的圆 钢 ，长度取为 500mm，将钢筋 浇筑在 100mm×150

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