混凝土结构锈胀裂缝中铁锈分布的试验研究.pdf

2 0 1 1年 第 3期 总 第2 5 7期 N u mb er 3 i n 2 0 1 1 T o t a l No ． 2 5 7 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES EARCH d o i 1 O ． 3 9 6 9 ／j ． i s s n ． 1 0 0 2 3 5 5 0 ． 2 0 1 1 ． 0 3 ． 0 0 2 混凝土结构锈胀裂缝中铁锈分布的试验研究 余江 ，赵羽习 ，金伟 良 浙江大学 结构工程研究所 ，浙江 杭州 3 1 0 0 5 8 摘要 混凝土结构锈胀开裂是导致混凝土结构耐久性 失效 的主要原 因。 在锈 胀开裂过程 中， 铁锈是否填充到锈胀开展的裂缝中 ， 是影 响锈裂模型预测结果准确与否的重要因素之一。 对人工气候环境下加速劣化的混凝土试块进行切片研究， 采用数码显微镜观察了混凝土锈胀 开裂裂缝 中铁锈分布 的情况 ， 由此分 析随裂缝开展铁锈发展的过程。 试验研究认为 ， 对于外裂裂缝 ， 在裂缝开展到保护层表 面之前 ， 铁锈对 裂缝的填充可忽略不计； 只有在裂缝贯通到保护层表面后， 铁锈才会逐渐填人钢筋附近的裂缝之中， 并能在较远位置的裂缝边缘观察到铁 锈 的吸附 。 而对于内裂裂缝 ， 钢筋锈蚀到一定程度后 ， 也 会有少量 的铁锈 填入 裂缝 中 ， 但填充过程要缓慢得多 。 铁锈发展的这一特性 ， 对混 凝土结构锈裂过 程的分析和合理 锈裂模型的建立具有非常重要的指导意义。 关键词 钢筋；锈蚀 ；混凝土；开裂 ；铁锈分布 ；填充 中图分类号 T U5 2 8 ．O 1 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 3 0 0 0 5 0 4 E xp er i men t al s t ud y on di s t r i bu t i on o f c or r os i on p r oduc t s i n c or r os i on i ndu c ed c r a c k s i n r ei nf or c e d s t r uctur e s YU J i a n g， ZHAO Yu - xi ， J I N We i l i a n g I n s t i t u t e o f S tr u c t u r a l E n g i n e e ri n g， Z h a n gUn i v e r s i ty， Ha n g z h o u 3 1 0 0 5 8 ， C h i n a A b s t r a c t C o r r o s i o n - i n d u c e d c r a c k i n g i s t h e ma j o r c a u s e o f d e t e r i o r a t i o n i n r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c tur e s ． Du r i n g the c o r r o s i o n in d u c e d c r a c k i n g p r o c e s s． wh e t h e r the c o r r o s i o n p r o d uc t s f l l 1 i u t he c o rro s i o n i n d uc e d c r a c k s o r n o t i s o n e o f the k e y f a c t o r s wh i c h a ffe c t s t he p r e d i c t i o n o f t h e c r a c k i n g mo d e l d u e t o c o r r o s i o n ． A r e i n f o r c ed c o n c r e t e s p e c i me n s u b j e c t e d t o c h l o ri d e i n g r e s s i n a n a r t i fi c i a l e n v i r o n me n t f o r 2 y e a r s wa s c u t i n t o s l i c e s t o i n v e s t i g a t e the d i s t r i b u t i o n o f the c o r r o s i o n p r o d u c t s i n the c o r r o s i o n i n d u c e d c r a c k s ． T he r e a r e ma i n l y t WO k i n d o f c r a c k s， n a me l y the e x t e r n a l r a c k s a n d the i n n e r c r a c k s ． I t is fou n d t h a t fo r e x t e rna l c r a c k s ． the c o r r o s i o n pr o d u c t s r a r e l y f i l l i n the c r a c k s b e f o r e s u r f a c e c r a c ki n g ． W h i l e a f te r s ur f a c e c r a c ki n g． the c o rro s i o n pr o d u c t s fil l i n the c r a c k s n e ar t h e r e b a r ． s o me o f t h e c o rro s i o n p r o d u c t s h a v e a l s o b e e n 0 b s e r v e d o n b o t h s i d e s o f t h e c r a c k s f a r t h e r f r o m the reb a r ． F o r i n t e rna l c rac k s， a f t e r r e b a r c o rro s i o n r e a c h e s t O a c e r t a i n e x t e n t ， v e r y l i t t l e c o rro s i o n p r o d u c t s fi l l i n t o the c r a c k s ． T h e d e v e l o p me n t p r o c e s s o f the c o rr o s i o n p r o d u c t s o b t a i n e d h e r e i s h e I p f u l f o r e s t a b l i s h i n g the r e a s o n a b l e C O 1 T O s io n i n d u c e d c rac k i n g mo d e 1 ． Ke y wor ds s t e e l ； c o rro s i o n； c o n c r e t e； c r a c k i n g； d i s tr i b u t i o n o f c o r r o s i o np r o d u c t s ； fil l i n g 0 引言 钢筋 锈蚀引起 的混凝 土结构开裂被认 为是 钢筋混凝 土结 构耐久性失效的主要原因。 由于钢筋锈蚀产物体积膨胀引起的 钢筋 ／ 混凝 土界 面锈 胀力会 导致混凝土保护层受拉而开裂 。 一 旦混凝土保护层中出现裂缝 ， 环境中的氯盐等有害介质就会通 过裂缝直接侵入到混凝土内部接触到钢筋 ， 从而导致钢筋锈 蚀 大大加剧 ， 甚至造成混凝土保护层的剥落， 最终导致混凝土结 构失效。 因此， 混凝土结构锈胀开裂的研究对混凝土结构的使用 性能评估和剩余寿命的预测具有相当重要的意义。 国内外很 多学者对混凝土结构的锈胀开裂过 程进行研 究。 其中， 混凝土锈裂三阶段理论[ 1 ]得到了普遍的认可， 它认为， 混 凝土表面锈裂时刻的钢筋锈蚀量由三个阶段的锈蚀产物组成 第一， 铁锈 自由膨胀阶段， 此阶段产生的铁锈填充到钢筋与混 凝土交界面的孔隙中， 不会产生界面锈胀力； 第二， 受拉应力阶 段， 钢筋 ／ 混凝土界面孔隙被填满后， 继续产生的铁锈将使外围 混凝土受拉应力作用； 第三， 开裂阶段 ， 当混凝土受到的拉应力 超过其极限抗拉强度， 混凝土将从钢筋／ 混凝土界面开始向外逐 渐开裂至混凝土表面， 同时铁锈也不断地填入锈胀裂缝中。 以往 的理论分析中， 对产生钢筋 ／ 混凝土界面锈胀力的钢筋锈蚀量进 行研究， 基于力学原理建立了钢筋锈蚀量的解析表达式。 但是 ， 由于未见钢筋锈蚀产物逐渐填人锈胀裂缝之中的相关文献报 道， 在对此部分的分析计算中， 学者们的研究都是基于假设的。 如郑建军『 2 ] 、 L i O J 、 B h a r g a v a t4 J 没有考虑填充到裂缝 中的锈蚀产物 的影响 ； 而赵羽 习 ] 将锈胀裂缝假定 为长方形 ， 认为表 面开裂时 刻锈蚀产物填充到一半保护层厚度的位置， 由此来计算该时刻 的钢筋锈蚀深度； 陆春华嗍 则认为长期锈蚀时铁锈全部填满裂 缝， 加速锈蚀时铁锈部分进人裂缝中， 假定了锈蚀产物进入裂 缝的锈蚀深度修正系数， 分别考虑这两种情况。 这些假设都没有 铁锈填充行为的试验研究成果作为支撑， 而铁锈填充与否是影 响锈裂模型预测的关键因素之一， 这也就使铁锈的填充行为成 为相关学者们极为关注的问题。 本文通过试验， 对钢筋混凝土结 收稿 日期 2 0 1 0 1 0 1 5 基金项目国家 自 然科学基金项目 5 0 8 0 8 1 5 7 ； 国家自然科学基金项目 5 0 9 2 0 1 0 5 8 0 6 ； 浙江省钱江人才计划项目 2 0 1 0 R 1 0 0 9 9 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 构锈胀裂缝中的铁锈填充情况进行研究， 从而可以为混凝土锈 裂过程的理论分析和数值模拟提供指导。 1 试验 方案 1 ． 1 混凝 土试块 本次试验采用的试块为杭州湾跨海大桥建造时现场浇筑的 高强混凝土试块 ， 按照与浇筑大桥钢筋混凝土构件 同样 的规格 技术和搅拌工艺浇筑。 试块的尺寸为 1 5 0 m mx l 5 0 m mx 3 0 0 r n r n 。 顶部均匀配置三根带肋钢筋， 钢筋直径为 1 6 mm， 混凝土保护层 厚度为 2 O r f l m， 如图 l 所示 。 试块的配合 比见表 1 。 边长 1 5 0l n lT l 的立方体试块 2 8 d抗压强度值是 5 6 ． 0 MP a 。 表 1 混凝土试块 的配合 比 k g ／ m3 水泥 磨细矿渣 粉煤灰砂骨料水水胶 比 减水剂防腐剂 1 2 6 1 6 8 l 2 6 7 3 5 l 0 6 8 l 4 5 0 3 4 5 5 O 4 8 4 图 1 混凝土试块细节图I 单位 mm 为了确保在加速劣化过程中氯离子的单向扩散， 得到不均 匀锈蚀的情况， 在试块的四周和底面做了表面处理， 因此氯离 子只能通过试块 的顶面渗入混凝土中。 1 ． 2试件加 速劣化 试块 在浙 江大学混凝土结构 耐久性 实验室 内的步 入式人 工气候试验箱中进行加速劣化。 经历交替的干湿循环过程， 每个 试验周期持续 3 d ， 包括喷洒 3 ． 3 5 ％氯化钠溶液 4 h ， 剩余的时间 在 4 0℃下恒温干燥以完成一次循环。 本试块在此人工气候环境 中经历 2年的时间。 1 ． 3 样品制备与观察 由于试块已经开裂， 部分位置出现了宽度较大的裂缝 ， 为了 避免混凝土试块在后续的切割、 制样过程中出现进一步的人为 的损伤， 采取环氧树脂浸渍的方法， 用低黏度的环氧树脂密封 试块， 填人表面开裂的裂缝中， 确保了试块的完整性。 随后， 采用 b 3 5 5 m m的混凝土切割机将试块沿钢筋方向切 割成长条状 ， 切下的长条状试样继续用环氧树脂侵人密封。 采用 精密切割机 S Y J ． 2 0 0以 3 m m／ mi n的低切削速度进行切片 ， 保 证最低限度的破坏， 得到尺寸约为 5 0 m m 6 0 r f l r f l ， 高约 1 0 mm 的试样。 如图 2 所示。 对切割下的试样选用不 同规格的砂纸由粗 到细进行打磨， 得到平整的易于观察的试样表面。 依据钢筋所处 位置 ， 将试样 分为 A、 B、 c三组。 利用数码显微镜 对裂缝 中锈蚀 产物分布的情况进行观察。 6 圈 2 样 品制备图 2 试验 结果与讨论 各样品的锈蚀程度各不相同。 从钢筋所处的位置来看， 角区 试样 A、 C的钢筋锈蚀程度大于中间试样 B； 对于同一试样 ， 钢筋 端部的锈蚀程度 明显大于中间部位 。 采用数码显微镜对样品横截面上的裂缝进行观察发现， 尽 管不同的锈蚀程度导致混凝土中裂缝开展的程度各不相同， 但 铁锈在其中的分布情况 ， 呈现着一定的规律。 根据铁锈的分布 情况， 裂缝可以分为两种形式 外裂裂缝和内裂裂缝。 外裂裂缝 即可以开展到混凝土保护层表面的裂缝； 而内裂裂缝则指在混 凝土内部发展而不会开展到保护层表面的裂缝， 包括背离保护 层方向开展 的裂缝以及钢筋之问的内部贯通裂缝。观测还发现 铁锈在锈胀裂缝中的分布还受钢筋锈蚀率、 样品在试块中的位 置以及环境条件等因素的影响。 本试验选取 4块典型的钢筋混 凝土试样 A ． 1 、 A 一 2 、 B ． 1和C ． 1 分别位于 A试样的中部、 端部 ， B试样的中部和 C试样的中部， 见图 2 ， 针对上述影响因素在 下文分别进行讨论。 首先， 以试样 A 一 1 为例详细介绍锈胀裂缝中的铁锈分布情 况， 试样的横截面如图 3 a 所示。 图3中， 试样的上侧为喷淋面， 左侧为表面处理面， 右侧和下侧分别为切割面。 试样共有 5 条可 见裂缝 ， 如图中所示。 其中， 裂缝 4和裂缝 5的破坏较为严重， 且裂缝面毛糙， 观察其裂缝破坏形态， 这些破坏可能是由于试 样中原有微裂纹或微损伤在切割过程受扰动而发展形成。 因 此 ， 在 本样品 的铁 锈分 布观察 中 ， 不考 虑这两条 裂缝 的情 况 。 对另外 3条裂缝分别进行观察 ， 并使用显微镜的图像采集功能 记 录各部位 的情况 ， 如 图 3 b ～ e 所 示 ， 图 中视 区的尺 寸为 4 71 8x mx3 7 6 7 m。 2 ． 1 外裂裂缝 裂缝 1 与裂缝 2均开展到混凝土保护层表面 ， 为外裂裂缝 ， 它们的铁锈分布现象相似。 下面以裂缝 1 为例来进行现象描述与 讨论。 测区 1 位 于钢筋附近 ， 从图 3 b 中可以看到 ， 裂缝中有明 显的铁锈填充现象。 一共能观察到三种类型的铁锈 ， 包括 钢筋 与混凝土界面处的①号铁锈 ； 填充到裂缝中的②号铁锈 ； 吸附 于裂缝边缘及周围微裂纹中的③号铁锈。 ①号铁锈呈银黑色金 属光泽， 分布于钢筋与混凝土的界面处 ， 由钢筋直接氧化生成。 由于受到钢筋／ 混凝土界面锈胀力的挤压作用， 呈现出比较密实 的质态。 这种铁锈对外围混凝土作用钢筋锈胀力， 是混凝土保护 层受拉开裂产生锈胀裂缝的直接原因。 大部分裂缝中填充的锈蚀 产物为②号铁锈 ， 呈深褐色。 锈层本身发生开裂处， 同样填入了 深褐色的②号铁锈。 这种铁锈填人已经开裂的锈层和混凝土中， 受到的压缩作用很小 ， 质地比较疏松 。 另外 ， 在裂缝的边缘 以及 周围混凝土的微裂纹中能够观察到红棕色的锈迹， 即③号铁锈。 对于裂缝边缘的红棕色锈迹， 是由于外界溶液携带可溶铁锈在 裂缝中流通， 干态时溶液挥发 ， 铁锈吸附于裂缝两壁所致； 而对 于周围混凝土的微裂纹中的锈迹 ， 可能是由于在切割过程中采 用水作为冷却剂， 使得铁锈在切割过程中溶于水溶液， 并渗入 周边混凝土所致。 虽然在打磨时将大部分被污染的混凝土除去， 但仍有少量锈蚀产物存在于试样中。 在与测区 l 临近的测区 2 中看到 ， 右下方靠近钢筋的区域 ， 裂缝的边缘尚能见到红棕色 的③号铁锈。 而左上方远离钢筋的区域， 则未见铁锈的痕迹。 测 区 2 和测区3 之间的裂缝区域， 均未观察到铁锈的存在。 需要指出的是， 在极少量钢筋附近的裂缝中也观察到①号 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 6 A 一 2试样横截面 图 侧面的裂缝进入混凝土中， 从而促使了铁锈的生成与发展。 这样 也证实了外界溶液是裂缝中存在填充锈样的主要原因。 2 ． 5 其他 因素的影响 本试验 中 ， 由于试 块的测试混凝 土保 护层 是 向上放置 的 ， 保护层开裂后氯盐溶液不易携带铁锈向上渗出， 所以在观察中， 除个别锈蚀特别严重的试样外 ， 罕见有保护层表面附近的裂缝 中出现铁锈的情况。 而在实际工程建筑中， 在裂缝宽度不大的情 况下 ， 也经常能在混凝土保护层表面观察到锈迹 。 这是 由于对于 侧面或底面混凝土保护层开裂的情况， 溶液携带铁锈渗出的行 为就变得较为容易。 由此可见 ， 构件中钢筋所在的位置 ， 对表面裂 缝 出现后铁锈分布的情况有一定的影 响。 另外， 裂缝中铁锈的分布情况， 还与钢筋混凝土构件所处 的外界环境， 如溶液供给， 湿度与供氧量等因素有关。 对于位于 潮差区或浪溅 区的钢筋混凝土结构构件 ， 外界溶液不停地进 出， 一 方面容易将铁锈带出裂缝， 另一方面， 溶液的流动使得裂缝 内供氧充分， 铁锈的分布范围就会明显大于位于大气区的构件。 3 锈胀裂缝 中铁锈的发展情况 3 ． 1 锈胀裂缝 中铁锈的发展过程分析 通 过所有试样 的裂缝 观察情况发现 ， 对于外裂裂缝 ， 铁锈 并没有全部地填入裂缝中， 而只在靠近钢筋的裂缝区域内有不 同程度的填充， 吸附于裂缝边缘的红棕色铁锈也只是存在于靠 近钢筋的区域。 分析其原因， 是由于钢筋 ／ 混凝土界面处出现裂 缝前， 铁锈在界面处堆积， 受到锈胀力的作用被压缩， 形成了致 密的铁锈层 。 界面处 出现裂缝后 ， 内部的钢筋继续锈蚀 ， 产生的锈 蚀产物受到外层致密锈蚀层 的保护， 不能渗透到裂缝 之中， 直到 8 外层 的锈蚀层 开裂 ， 出现 图 3 b 中所示的裂缝 ， 才为锈蚀 产物 进入混凝土裂缝之中提供了通道。 而由于混凝土材料的脆性特点， 导致混凝土的锈胀裂缝一旦在钢筋与混凝土界面产生， 其将在 相对较短的时间 内发展到混凝土保护 层表 面。 裂缝开展的这一 性质， 在 L I E3 1 和A n d r a d e m 的研究中都有所体现。 从目前的试样观 测也 发现 ， 对于表面裂宽很小 的裂缝 ， 铁锈的填充量是非 常微 小的。 因此， 可以近似认为， 从钢筋 ／ 混凝土界面处开裂到保护层 表面开裂这一过程 中， 铁锈不会填充 到裂缝中。 直到混凝土保护层表面锈胀开裂， 外界溶液通过裂缝直接 侵入到混凝土中， 到达铁锈层表面。 部分铁锈溶解于溶液中， 溶液 的流通作用就将铁锈带离钢筋表面的位置， 在干湿循环的干态 时， 溶液挥发， 其中的铁锈就残留在裂缝的两侧。 因此， 除了靠近 钢筋的裂缝中的铁锈填充外 ， 在稍远位置的裂缝中， 能观察到 吸附于裂缝两壁的铁锈。 同时， 由于外部溶液的渗入， 外裂裂缝 处局部湿度与供氧量同时增加， 使得钢筋锈蚀这个电化学过程 更为活跃， 钢筋锈蚀速度增加， 锈蚀产物就随着锈蚀的增长填 人到铁锈层和混凝 土保护层的裂缝 中。 对于内裂裂缝 ， 在锈 蚀层 开裂后 ， 虽然继续产 生的铁锈也 会填充到裂缝中， 但由于没有溶液的加速锈蚀作用， 铁锈的产 生与填充过程进行得较为缓慢 ； 另外 ， 由于没有溶液的溶解作 用， 不会出现裂缝边缘吸附铁锈的情况。 3 ． 2 锈胀裂缝 中铁锈发展规律 根据上述讨论可以推断， 随着锈胀裂缝的开展 ， 锈蚀产物 在裂缝中的发展过程如图 7 所示 。 对于外裂裂缝 ， 即 1 当钢筋 与混凝土的边缘出现裂缝时， 由于已经产生的致密铁锈层的保 护作用 ， 继续产生的铁锈并不填充到裂缝中， 而只是在钢筋 与铁锈层的界面处积累，使得裂缝不断向保护层表面开展 ； 2 致密锈蚀层中出现裂缝， 为铁锈进入混凝土裂缝中提供了 通道 ， 之后 ， 裂缝在 相对较 短 的时间 内开展到保 护层表 面 ， 此 阶段中铁锈对裂缝的填充可忽略不计； 3 锈胀裂缝扩展到混凝 土保护层 表面后 ， 外界 的溶液 直接进入混凝土 中 ， 到达 钢筋 表 面， 大大加速了钢筋的锈蚀 。 随着锈蚀量的增加， ②号铁锈逐 渐填人裂缝中； 另外 ， 溶液的溶解作用会将一部分铁锈带离钢 筋， 吸附于裂缝表面， 即③号铁锈。 铁锈吸附的范围也随锈蚀 的增 长而增大 。． 对于内裂裂缝， 钢筋锈蚀到一定程度后， 致密锈蚀层开裂， ②号铁锈也会填充到裂缝 中，但这一过程要 比外裂裂缝中铁锈 的发展缓慢很多， 并且不会有吸附于裂缝两侧的③号铁锈出现。 b 图 7 锈胀裂缝中锈蚀产物的发展过程 下转第 3 4页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 发生适筋梁破坏， B F 2 、 B F 3 加固梁发生滑移剥离破坏。破坏时 的最大裂缝宽度分别为 1 ．4 5 、 1 ． 3 0 、 1 ． 2 0ra i n 。 B S系列加 固梁的裂缝发展特点与 B F系列加固梁类似。 不 同点在于钢筋屈服后， B S 3 加固梁的斜裂缝急速发展， 最终发生 局部剥离破坏。 梁试件最大裂缝 2 ． 0 0 、 1 ． 0 5 、 1 ． 0 0 li l n l 。 从破坏形态来说， 螺旋肋钢丝锚固性能优于 B F系列 ， 从而 可避免严 重的剥离破坏 。 2 ． 5 安 全性 能及 延性 分析 试验梁的开裂荷载 、 屈服荷载 及屈服状态下的挠度 △ 、 极限荷载 及极 限状态下的挠度 △ 如表 4 所示 。 表 4 试验梁安全性能及延性系数 从表 4中可知 ， 内嵌非预应力螺旋肋钢丝加 固混凝土梁 B S 的 值分别为 1 ． 4 6 、 1 ． 5 3 、 1 ． 8 l ， 内嵌非预应力 C F R P筋加固 混凝土梁 B F的 值分别为 1 ．5 2 、 1 ．5 1 、 1 ．6 5 ， 比对比梁 R B的 1 ． O 6高， 说明内嵌非预应力螺旋肋钢丝、 C F R P筋加固混凝土梁 能够提高被加固梁的安全性能； 从表4中延性系数值可以看出， 对 比梁 R B的延性 系数 为 5 ． 3 0 ， B S系列加 固梁 分别 为 5 ． 8 5 、 4 ． 2 8 、 4 ． 1 2 ， B F系列加固梁分别 为 3 ． 8 9 、 3 ． 6 8 、 3 ． 1 6 ， 可见 ， 所有试 验梁中延性系数均能达到 3 ． 0 0以上， 能够满足延性要求 ； 从上 述数据还可 以看 出， 随加 同量 的增 加 ， 被加 固梁的刚度有所提 上接第 8页 从上述铁锈发展过 程分析可 以知道 ， 在对混凝土保护层开 裂以前的锈裂过程进行分析时 ， 无需考虑填充到裂缝 中的铁锈 ； 而对于表面开裂以后 的锈裂过程进行分析时 ， 就需要针对外裂 裂缝和内裂裂缝 ， 分别考虑填充到裂缝中以及吸附于裂缝表面 的铁锈情况。 本研究修正了先前提出的混凝土锈裂三阶段理论_ l _ ， 对混凝土锈裂过程的研究以及合理的锈裂模型的建立具有指 导作用， 从而提升了实际工程中混凝土结构的使用性能评估和 剩余寿命预测的准确性。 4结 论 本文对人工气候环境下 加速劣化的混凝土试块 进行切 片 研究 ， 观察了混凝土锈胀裂缝中铁锈的分布情况， 由此分析随 裂缝开展铁锈填充的过程 ， 得到了如下结论 1 钢筋 ／ 混凝土界面处开裂后， 继续产生的铁锈不会立即 填充到裂缝中， 而是先在钢筋与之前形成的铁锈层的界面处累 积， 直到铁锈层开裂， 为铁锈进入混凝土裂缝提供了通道。 之后， 裂缝在相对较短的时间内开展到保护层表面。 对于外裂裂缝 ， 混 凝土保护层表面开裂 以后 ， 外界溶液的侵入加速 了钢筋 的锈蚀 ， 锈蚀产物不断地填入裂缝中， 同时， 溶液将一部分锈蚀产物带 离钢筋表 面 ， 吸附于裂缝 两壁 ； 而对 于 内裂 裂缝 ， 铁锈层 开裂 后， 裂缝中也会有少量的铁锈填充 ， 但填充速度非常缓慢， 并且 不会有吸附于两壁的铁锈出现。 2 混凝土保护层开裂以后锈胀裂缝 中铁锈的分布情况， 3 4 高， 而延性则逐渐降低。 3结 论 1 试验所有加固梁的裂缝发展较稳定、 较充分， 裂缝条数 随加固量的增加而增加， 裂缝间距、 裂缝宽度随加固量的增加 而减小 ， 斜裂缝数量也明显增加 。 2 在克服 C F R P加固存在的诸多问题的前提下 ， 内嵌非 预应力螺旋肋亦能明显提高加固梁的极限承载能力， 提高幅度 最大为 1 3 0 ． 9 2 ％， 但对开裂荷载和屈服荷载的影响很小。 3 内嵌非预应力筋材加固混凝土梁由于较易发生黏结破 坏， 加固材料利用率很低； 如对筋材施加预应力， 内嵌预应力筋 材加固混凝土梁或可提高筋材在加固梁承受荷载各个阶段的 强度利用程度， 较充分地利用材料的高强性能， 使筋材材性的 优势可以得到体现。 试验结果表明内嵌螺旋肋钢丝加固混凝土梁可初步达到 提高结构极限承载力， 改善梁的裂缝开展情况及提高梁的抗变 形能力。在此结论基础上， 可开展后续研究预应力螺旋肋 钢丝加固混凝土梁 ， 有望得到更佳效果。 参考文献 [ 1 】 G B 5 0 3 6 7 --2 0 0 6 ， 混凝土结构加固技术规范f s 】 ．] E 京 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2 ] G B 5 0 1 5 2 9 2 ， 混凝土结构试验方法标准【 s ] E 京 中国建筑工业出 版社 ， 1 9 9 2 ． 作者简 介 联系地址 联 系电话 丁亚红 1 9 7 3 一 ， 女， 副教授， 博士研究生， 主要从事工程结 构研究。 河南理工大学研究生处 4 5 4 0 0 0 l 3 08 38 4 8 2 61 还与钢筋混凝土构件中钢筋所在位置以及构件所处的环境条 件等因素相关 。 ， 参考文献 f 1 ]L I U Y， WE Y E R S R E ．Mo d e l i n g t h e t i m e - t o - c o r r o s i o n c r a c k i n g i n c h l o r i d e c o n t a m i n a t e d r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s [ J ] ． A C I Ma t e ri a l J 0 u r - n a l ， 1 9 9 8 ， 9 5 6 6 7 5 6 8 1 ． [ 2 ] 郑建军， 周欣竹， L I C h u n q i n g ． 水利学报， 2 0 0 4 1 2 6 2 6 8 ． 的解析解L 刀 ． [ 3 ]u C Q， ME L C H E R S R E， Z HE N G J J ．An al y t i c a l mo d e l f o r c o r r o s i o n i n d u c e d c r a c k wi d t h i n r e i n f o r e e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s ．AC I S t r u c t u r a l J o u r n a l ， 2 0 0 6 ， 1 0 3 4 4 7 9 4 8 7 ． [ 4 ]B H AR G A V A K， G H OS H A K， MO R I Y， e t a 1 ． Mo d e l i n g o f t i m e t o c 0 r _ r o s i o n - i n d u c e d c o v e r c r a c k i n g i n r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s [ J ] ．C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r e h ， 2 0 0 4 3 4 2 2 0 3 2 2 1 8 ． [ 5 ]Z HA O Y X， J I N W L Mo d e l i n g t h e a m o u n t o f s t e e l c o r r o s i o n a t t h e c r a c k i n g o f c o n c r e t e c o v e r 【 J 】 ． A d v a n c e s i n S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g ， 2 0 0 6 ， 9 5 68 7 - - 6 9 6 ． [ 6 ] 陆春华， 赵羽习， 金伟良． 锈蚀钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间的预 测模型【 J ] ． 建筑结构学报， 2 0 1 0 ， 3 1 2 8 5 9 2 ． [ 7 】AN D R A D E C， A L O N S O C， MO L I N A F J ． C o v e r c r a c k i n g a s a f u n c t i o n o f b a r c o rr o s i o n p a r t l - e x p e r i me n t a l t e s t [ J ] ． Mat e ri al s a n d S t r u c t u r e s ． 1 9 9 3 2 6 4 5 3 4 6 4 ． 作者简介 联 系地 址 联系电话 余江 1 9 8 9 一 ， 女， 硕士研究生。 杭州市西湖区余杭塘路 3 8 8 号 浙江大学建筑工程学院 3 1 0 0 5 8 0 5 7 l 一 8 8 2 0 8 7 2 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m