徐亞楠

摘要：鋼筋混凝土中的鋼筋銹蝕后會引起混凝土保護(hù)層的開裂甚至剝落，鋼筋的有效承載面積減小，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力下降等問題，最終導(dǎo)致構(gòu)件的承載性能退化。鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力是兩者協(xié)調(diào)變形、共同工作的基礎(chǔ)，粘結(jié)力下降對構(gòu)件的承載性能影響較大，因此對銹蝕鋼筋混凝土試件的粘結(jié)性能進(jìn)行研究具有重大意義。本文主要按照有橫向約束對銹蝕帶肋/光圓主筋的粘結(jié)性能退化研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，并總結(jié)帶肋鋼筋、光圓鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度特點(diǎn)以及銹蝕后粘結(jié)性能變化特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土;鋼筋銹蝕;橫向約束;粘結(jié)性能

1銹蝕主筋粘結(jié)性能退化特點(diǎn)

1.1銹蝕帶肋主筋粘結(jié)性能退化

帶肋鋼筋具有較好的錨固性能，以及與混凝土之間的協(xié)調(diào)變形能力，因此在大部分結(jié)構(gòu)中作為主要受力鋼筋，帶肋鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度主要為橫肋與混凝土之間的機(jī)械咬合力。隨著時(shí)間的推移，結(jié)構(gòu)中的鋼筋會發(fā)生銹蝕，從而影響結(jié)構(gòu)的承載性能。對于帶肋鋼筋而言，鋼筋銹蝕后將會引起混凝土保護(hù)層的開裂甚至剝落，填充在粘結(jié)界面的銹蝕產(chǎn)物將會降低鋼筋與混凝土之間的摩擦系數(shù)，更為重要的是鋼筋橫肋遭到破壞，這些都會引起鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力下降。

1.2銹蝕光圓主筋粘結(jié)性能退化

光圓鋼筋與帶肋鋼筋在粘結(jié)機(jī)理上有很大不同，對于光圓鋼筋而言，粘結(jié)強(qiáng)度主要由摩擦力組成，其與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度要弱于帶肋鋼筋。在鋼筋混凝土承重結(jié)構(gòu)中常用帶肋鋼筋作為主要受力鋼筋，光圓鋼筋作為箍筋使用。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，發(fā)生輕微銹蝕的鋼筋試件粘結(jié)強(qiáng)度略大于完好試件，這也間接的表明光圓鋼筋發(fā)生輕微銹蝕可能有利于其粘結(jié)強(qiáng)度的發(fā)展。

2橫向約束下銹蝕鋼筋粘結(jié)性能退化研究現(xiàn)狀

影響鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的因素有很多：混凝土的強(qiáng)度和組成成分;鋼筋的直徑和外貌特征;鋼筋位置、受力方向與澆筑方向;保護(hù)層厚度及鋼筋凈距;鋼筋埋長;橫向箍筋;橫向壓應(yīng)力;鋼筋銹蝕等[1]。本文主要考慮鋼筋的外貌特征、橫向箍筋以及銹蝕率的影響。

2.1橫向約束下對銹蝕帶肋主筋粘結(jié)性能退化研究現(xiàn)狀

張小林[2]通過中心撥出試驗(yàn)研究了混凝土強(qiáng)度、銹蝕率對粘結(jié)強(qiáng)度的影響，得出：在低銹蝕率的情況下（主筋銹蝕率大約為3.6%），混凝土強(qiáng)度越低，峰值粘結(jié)應(yīng)力上升的幅度越大，當(dāng)銹蝕率大于3.6%時(shí)，兩種混凝土強(qiáng)度試件的峰值粘結(jié)應(yīng)力下降的幅度相差不大。Congqi Fang等[3]通過中心撥出試驗(yàn)和有限元分析研究了不同銹蝕程度下的鋼筋對其粘結(jié)性能的影響，并比較了兩者的結(jié)果，得出：對于有橫向箍筋約束的帶肋鋼筋，低銹蝕率（約4%）的腐蝕對粘結(jié)強(qiáng)度沒有實(shí)質(zhì)性的影響，但當(dāng)銹蝕率增加到6%左右時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度大幅度降低。Yuxi Zhao等[4]通過對普通混凝土和再生混凝土試件進(jìn)行中心拔出試驗(yàn)，得出：粘結(jié)強(qiáng)度隨著銹蝕率的增大呈現(xiàn)出先增大后減小趨勢，但在同一銹蝕率下正?；炷猎嚰钠骄辰Y(jié)強(qiáng)度要高于再生混凝土。Congqi Fang等[5]通過對不同銹蝕率的試件進(jìn)行中心拔出試驗(yàn)，得出：在低銹蝕率下隨著銹蝕率的增大，鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度沒有明顯的下降，銹蝕率為6.0%的試件相比完好試件粘結(jié)強(qiáng)度僅下降了12%。肖小瓊[6]通過單拔和循環(huán)加載拔出試驗(yàn)研究了銹蝕鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度隨銹蝕率的變化，并從單拔試驗(yàn)結(jié)果中建立了銹蝕鋼筋混凝土的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系。蔣連接等[7]通過用人工氣候環(huán)境加速混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕的方法，分析了鋼筋銹蝕程度、箍筋約束等對銹蝕鋼筋與混凝土粘結(jié)性能的影響。得出：隨著鋼筋銹蝕程度的增加，粘結(jié)強(qiáng)度先略有提高而后下降，箍筋約束對試件的粘結(jié)性能影響很大。

2.2有橫向約束下銹蝕光圓主筋粘結(jié)性能退化研究

Congqi Fan等[8]通過對銹蝕試件進(jìn)行循環(huán)加載拔出試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在循環(huán)荷載作用下，粘結(jié)強(qiáng)度顯著降低，尤其是在較高銹蝕率水平下，粘結(jié)強(qiáng)度在加載的前5個(gè)循環(huán)中降低較多。陳留國等[9]通過不同銹蝕率下的中心拔出試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：配有箍筋的銹蝕光圓鋼筋試件其粘結(jié)強(qiáng)度要高于無配箍試件，且拔出時(shí)沒有新增裂縫，破壞形態(tài)均為徐徐拔出。宋立等[10]進(jìn)行了銹蝕試件的中心拔出試驗(yàn)，考慮了不同水灰比和銹蝕率的影響，得出：銹蝕鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力隨著水灰比的增大而減小，銹蝕程度大的鋼筋粘結(jié)力降低。Congqi Fang等[5]進(jìn)行了有橫向箍筋約束的銹蝕光圓鋼筋研究，得出：在較低的銹蝕程度下，粘結(jié)強(qiáng)度隨著銹蝕水平的增加而增加。即使在大于5%的腐蝕水平下，也可以觀察到粘結(jié)強(qiáng)度的增加。

3 結(jié)論

通過對銹蝕鋼筋粘結(jié)性能退化的研究可以發(fā)現(xiàn)：

（1）相同工況條件下，銹蝕帶肋鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度大于光圓鋼筋，其主要與鋼筋的錨固粘結(jié)機(jī)理有關(guān)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，發(fā)生輕微銹蝕的鋼筋其粘結(jié)強(qiáng)度要高于完好試件，但隨著銹蝕率的進(jìn)一步增大，粘結(jié)強(qiáng)度開始下降;

（2）配有箍筋的銹蝕混凝土試件其粘結(jié)強(qiáng)度要大于無配筋試件，箍筋的存在將會延緩混凝土保護(hù)層的開裂，對銹蝕試件的拉拔破壞形態(tài)有一定的影響;

（3）銹蝕鋼筋混凝土的粘結(jié)性能與鋼筋的銹蝕率、鋼筋表面形態(tài)以及橫向約束等有關(guān)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐港.銹蝕鋼筋混凝土粘結(jié)錨固性能研究[D].華中科技大學(xué)，2007.

[2]張小林.銹蝕鋼筋混凝土基本力學(xué)性能退化的試驗(yàn)研究[D].深圳大學(xué)，2016.

[3]Fang C，Lundgren K，Plos M，et al.Bond behaviour of corroded reinforcing steel bars in concrete[J].Cement & Concrete Research，2006，36（10）：1931-1938.

[4]Zhao Y，Lin H，Wu K，et al.Bond behaviour of normal/recycled concrete and corroded steel bars[J].Construction & Building Materials，2013，48（11）：348-359.

[5]Fang C，Lundgren K，Chen L，et al.Corrosion influence on bond in reinforced concrete[J].Cement & Concrete Research，2004，34（11）：2159-2167.

[6]肖小瓊.銹蝕鋼筋混凝土粘結(jié)性能試驗(yàn)研究[D].中南大學(xué)，2011.

[7]蔣連接，馬歡，朱方之.銹蝕鋼筋與混凝土粘結(jié)性能退化規(guī)律的試驗(yàn)研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2012，38（6）：70-72.

[8]Fang C，Gylltoft K，Lundgren K，et al.Effect of corrosion on bond in reinforced concrete under cyclic loading[J].Cement & Concrete Research，2006，36（3）：548-555.

[9]陳留國，方從啟，寇新建，等.受腐蝕鋼筋混凝土的粘結(jié)性能[J].工業(yè)建筑，2004，34（5）：15-17.

[10]宋力，曲福來，趙順波.銹蝕鋼筋與混凝土黏結(jié)性能試驗(yàn)研究[J].混凝土，2010（4）：74-75.

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