混凝土锈裂行为及铁锈填充机理研究

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1、混凝土锈裂行为及铁锈填充机理研究第一章绪论1.1研究背景与意义自从1824年桂酸盐水泥问世以后，混凝土建筑便如雨后春夢般在世界各地拔地而起。随着人类社会的不断进步，钢箱混凝土结构不断发展，逐渐取代了传统的结构形式，成为应用量最大、应用范围最广的结构形式之一，被广泛应于全球各地的工业、民用、军用建筑以及桥梁、港口、码头、險道等基础设施中。在二十世纪九十年代，中国每年在混凝土结构上所花费的费用就巳超过2000亿人民币[1-1]，由此可见混凝土结构用量之大、应用之广。混凝土结构是由水泥等胶凝材料、石子等粗骨料、砂子等细骨料等所晓筑而成，而这些材料本身是并不存在耐久性问题，尽

2、管钢筋容易发生锈烛，但却被包裹在这些材料之中，混凝土保护层的存在让人们忽视了钢筋琨凝土结构的耐久性问题，一直认为混凝土结构是一种耐久性能非常好的建筑材料。正因为如此，很长一段时间，人们只注意研究如何改善混凝土性能，如何提高混凝土结构的承载能力等，对于混凝土结构耐久性的研究则相对滞后一些，各国均为此付出了惨痛的代价。原美国国家标准局NBS(现为国家标准和技术研究所NIST)早在1975年就出具了一份调查报告，报告指出美国全年因腐烛造成的损失为700多亿美元。其中因混凝土中钢筋镇烛所引起的损失约占总数的40%;到了1995年，美国国际防腐工程师协会（NACEInterna

3、tional)经过一系列的调查统计后得出美国全年腐烛损失达到了3000亿美元，占整个国民生产总值的4.2%，是1975年的4倍之多。而在英国，有报告指出在英格兰和威尔士有超过75%的混凝土桥梁受到氯离子侵蚀，保养和维护的费用达到了建造费用的3倍之多[14];英国每年对钢筋混凝土结构的修复费用就达200亿英榜[1-5]。.1.2国内外研究现状钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土结构耐久性能问题的主要影响因素之一。钢筋锈烛产生的锈烛产物会发生2?6倍的体积膨胀对钢筋周围的混凝土产生锈胀拉应力，而当拉应力积累到一定程度后，便引起混凝土开裂。而一旦铁胀裂缝贯穿混凝土倮护层之后，镇胀裂缝便

4、为外界侵姓因子提供了一条便捷的侵姓路径，从而加速了钢筋的锈烛和钢筋混凝土结构性能的劣化。因此，混凝土锈裂过程的研究也显得特别重要。正因为如此，国内外巳有许多学者对混凝土锈裂过程进行了一定的研究，提出了一些的锈裂模型。Liu和试样）的制备，由于在后续章节中并不是每章都会涉及，因此本章中试样制备部分只阐述了后续章节均会涉及的切片试样的制作，而试样的进一步处理（SEM样的制备），则在相关章节中单独列出，本章则不再赘述。2.2再生骨料混凝土试件再生骨料混凝土试件是中间放置一根光圆钢筋的圆柱形钢筋混凝土试件，尺寸及配筋如图2-1所示，试件横截面直径为75mm，高度为150mm,

5、内置直径为16mm的HPB235光圆钢翁。再生骨料混凝土试件的配合比见表2-1，其中再生粗骨料购于上海元亨利通新型建材有限公司，该骨料吸水率经试验测得为1.340/0。如图2-1所示，在通电加速锈蚀过程中，在钢筋一端的50mm长度涂以防腐涂层，并在试件两端用环氧树脂封裹，以确倮侵烛因子从侧面单向侵入，同时防止在通电加速锈烛过程中，铁绣随溶液渗出以及钢翁端部出现严重的锈烛。如图2-2所示，采用干湿循环通电法对试件进行加速镇蚀，在浥凝土试件外包裹一层用NaCl浸润的海绵，海绵外紧裹一层不镇钢网片，将混凝土试件中的钢筋通过导线与直流电源的正极相连，不锈钢网片与负极相连。通电

6、期间控制直流电源的电流大小，将钢筋表面的电流密度控制在300pA/cm2以内。为了防止钢筋绣烛速率过快，采用通电加速鎮姓结合干湿循环的方法，通电锈蚀一天，室内环境下干燥两天，每个循环周期为3天，共经历了5个周期。采用精密切割机SYJ-200从试件的一端开始切割，切片的厚度约为l0mm,试样切割示意图如下图2-3所示，并按RXXX-N-M进行编号，其中XXX代表骨料取代率，而N-M则代表该取代率下第N个试件的第M个切片。如图2-3中编号为R067-2-3表示的是67%取代率下的第二个试件的第三个切片。同样的，在用数码显微镜观测之前采用精密研磨抛光机UNIPOL-1502

7、对切割好的试样进行打磨，得到表面平滑且适宜用数码显微镜观察的样品，并放置在包含干燥剂的密封袋中进行保存，以防止钢筋进一步锈姓。第三章混凝土结构锈胀裂缝形态研究........353.1概述........353.2试验方案........353.3试件观测与讨论........383.4结论........71