混凝土中钢筋锈蚀产物模量特性研究

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发布时间：2022-03-07

资料介绍

：采用固结试验研究了不同锈蚀产物压缩模量值的变化规律。通过水泥细度负压筛析仪，得到锈样粒径
范围为 0．01～0．05 mm，0．05～0．08 mm，0．08～0．10 mm和 0．10～0．32 mm的 4种锈样；使用 KH一7700三维视
频显微系统分别观测锈样颗粒尺寸，得到各组锈样的等效粒径；最后对 4种粒径范围的锈样分别进行固结试验。
试验结果表明：锈蚀产物压缩模量不是一个定值，而是随着压应力的增加线性增大；在相同应力水平下，平均粒
径相近锈样压缩模量的大小与其化学成分相关，锈蚀物氧化越充分，其压缩模量值随压应力增加变化幅度越
小。设锈蚀产物为弹性材料，锈蚀产物泊松比为 0．25，经分析推导得到钢筋混凝土构件保护层表面锈胀开裂
时，锈蚀产物弹性模量值介于0．017～0．733 GPa之间。此值可为研究钢筋锈蚀致混凝土开裂选取分析参数提
供参考。
关键词：钢筋锈蚀物；锈样粒径分布；固结试验；压缩模量；弹性模量；锈样分析
中图分类号：TU528 文献标志码：A 文章编号：1009—640X(2014)05—0022—07
钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的首要原因，与之相关的研究受到人们广泛重视¨ 。目前关于锈
蚀对混凝土结构抗力性能影响的研究已取得大量成果，然而对于锈蚀物自身力学性能的研究却仅有少量报
道，如 S．Kumiko等绘制了锈蚀产物体积膨胀率一弹性模量关系图，认为钢筋锈蚀物的弹性模量值应在
0．1～0．5 GPa之间；K。Lundgrenl6 基于锈蚀导致混凝土保护层胀裂的仿真分析，推算得到铁锈的弹性模量
E，值约为 14．0 GPa；而 S．Car6r 等采用弹性理论对保护层锈蚀胀裂分析表明铁锈弹性模量为 0．14 GPa；
A．Ouglova_8 将锈样研磨成粒径为 0．4～8．7 m的锈粉，通过固结试验分析得到锈样加载稳定阶段的弹性模
量为 0．5 GPa；B．J．Pease_9 等通过数字图像技术，观察由于锈蚀产物体积膨胀引起的砂浆和钢筋界面的变
形，与仿真分析得到的变形进行对比，得到了钢筋锈蚀产物的弹性模量在 2．0 ～20．0 GPa之间；而 I．Petre—
Lazar和 B．Gerard 1。。采用划痕法测试铁锈力学性能，认为它是一种非黏性组合的不可压缩体；赵羽习和任海
洋 11-121基于改进的固结试验，运用 Hertz弹性接触理论对铁锈模量进行研究，结果表明随荷载增加铁锈的瞬
时弹性模量逐渐增大，铁锈不是弹性物质。令人遗憾的是，已有研究结论的差异很大，这一方面说明问题的
复杂性，另一方面可能与不同学者所采用的方法和试样成分有关。
本文采用固结试验着重研究了锈蚀产物成分、粒径大小及分布对其压缩模量的影响特性，并论证推测了
混凝土保护层锈胀开裂时的铁锈弹性模量的取值范围。希望所得结果能为钢筋锈蚀导致混凝土开裂分析参
数选取提供参考。
1 试验设计
从三峡大学生命科学楼和逸夫楼楼顶钢架除锈锈块中收集锈样 2组，分别命名为 s和 Y锈样，测得 S锈