多条件耦合下粉煤灰混凝土锈胀开裂条件试验分析

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1、多条件耦合下粉煤灰混凝土锈胀开裂条件试验分析摘要：本文通过对影响粉煤灰混凝土中钢筋锈蚀率的因素等内容展开，并通过电化学快速锈蚀的方法进行粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂试验，对粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂时的锈蚀率影响因素进行了分析，并得出了多因素下粉煤灰混凝土保护层诱胀开裂条件的经验模型。关键词：粉煤灰混凝土；保护层锈胀开裂；锈蚀率1引言12混凝土中钢筋锈蚀量的计算是混凝土结构耐久性评估与寿命预测的核心问题之一，国内外学者在钢筋锈蚀量的评估模型方面做了大量的理论及试验研究工作，并提出了一定的理论及经验模型。混凝土保护层开裂时钢筋诱蚀量的理论模型是建立在弹性力学基础上，以Bazant［l］模型为

2、代表，假设锈蚀产物在钢筋表面均匀分布，锈蚀产物体积膨胀在钢筋与混凝土界面产生均匀压力，它考虑了钢筋位置、相对保护层厚度及钢筋间距对锈胀力的影响；施养杭等［2］在此基础上，考虑保护层厚度与钢筋直径的比值、钢筋位置及相邻钢筋锈蚀量的相互影响，对锈胀力计算模型进行了修正。在试验研宄方面，清华大学［3］、同济大学［4］、西安建筑科技大学［5］等都通过电化学快速腐蚀试验研宄了混凝土保护层厚度、钢筋直径、混凝土强度等对混凝土保护层开裂时钢筋锈蚀量的影响根据试验结果建立了混凝土保护层开裂时钢筋锈蚀率的经验模型。2原材料与试验方法2.1原材料本试验采用的材料分别为：水泥采用52.5P.I硅酸盐水泥；粉煤

3、灰（II级）掺量分别为0,15%,40%,60%；石子采用锤破石（粒径为5-10mm）;中砂的细度模数为2.9;减水剂采用萘系高效减水剂，掺量为胶凝材料总量的1%。2.2试验装置电化学方法试验是通过试件浸在浓度为5%的NaCI溶液中，电流从一个恒电位整流器（本试验中钢筋腐蚀电流密度icorr控制在50uA/cm2左右，保证混凝土中钢筋能够正常发生锈蚀［6］）进入钢筋。2.3试验方法试件采用200mmX200mmX450mm棱柱体，在标准条件下养护28d。以设计水胶比为0.55，粉煤灰等级为II级，粉煤灰掺量为40%，保护层厚度c与钢筋直径d的比值为1.8(c=25mm，d=14mm)，且

4、以角部的带肋钢筋为基准，考察各因素影响下对粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂时诱蚀率的影响。3试验结果分析3.1试验结果发现混凝土保护层开裂后，立即停止通电，将试件破型，取出钢筋，对钢筋进行酸洗、干燥、称重，计算保护层开裂时的钢筋锈蚀率。结果表明，混凝土保护层开裂时钢筋锈蚀率并不大，在0.75〜2.6%之间，，试验数据详见表1。4粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂时钢筋锈蚀率的计算根据已有研宄，粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂的钢筋锈蚀率与水胶比w/b、粉煤灰掺量fa、保护层厚度与钢筋直径的比值c/d、钢筋间距r有密切的关系，因此本文在确定保护层锈胀开裂时的钢筋诱蚀率模型时，考虑了w/b、fa、c/d、r四个

5、参数。在已有研究的基础上，并分析影响粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂的因素，考虑到钢筋锈蚀率和其他因素的非线性关系，选取粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂时钢筋锈蚀率的计算模型为：实测值与计算值之比的平均值为1.00,标准差为0.018，变异系数1.80%。由此可见，本文提出的一般大气环境下粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂的模型计算结果与试验结果吻合较好。5结论通过对粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂试验的全过程进行分析，给出了粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂时钢筋锈蚀率的一般模型，通过对电化学快速锈蚀试验数据进行非线性回归分析，建立了全面考虑粉煤灰掺、粉煤灰等级、水胶比、保护层厚度与钢筋直径比值、钢筋间距、钢筋位置及钢

6、筋种类等因素的粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂条件的经验公式，为粉煤灰混凝土结构的耐久性评估与寿命预测提供了一定的依据参考文献[1]Bazant，Z.P.PhysicalModelforSteelCorrosioninConcreteSeaStructures-Application.JournalofStructuralDivision，ASCE，1979,105(6):1155-1166.[2]施养杭，罗钢，华建斌.混凝土保护层开裂时钢筋锈蚀量的计算模型U].华侨大学学报，2005(1)：54-56.[3]宋晓冰.钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀[D].清华大学博士学位论文，1999.[4]张伟

7、平.混凝土结构的钢筋锈蚀损伤预测及其耐久性评估[D].同济大学博士学位论文，1999.[5]潘振华，牛荻涛，王庆霖.钢筋锈蚀开裂条件的实验研究[J].工业建筑，1999，29(5)：46-49.[6]洪定海.混凝土中钢筋的腐蚀与保护[M].北京：中国铁道出版社，1998.