锈蚀程度对钢筋性能的影响.doc

锈蚀程度对钢筋性能的影响摘要本论文报告是一项评估钢筋锈蚀程度对其力学性能的影响的研究成果。用钢筋混凝土试样中分离的一些6mm和12mm已经锈蚀的钢筋在拉力作用下进行测试。结果表明,当用实际截面面积计算时,钢筋锈蚀的程度并不影响其抗拉强度。然而,即使用公称直径来计算,当6mm和12mm的钢筋的锈蚀程度分别为11%和24%时抗拉强度还是小于ASTMA615要求的600MPa。此外,锈蚀程度大于12%的钢筋会出现脆性破坏。引言钢筋混凝土建筑有效使用寿命的减少主要是由于钢筋的锈蚀,这引起全球建筑业的关注,修复和改造损坏的混凝土建筑耗费了相当多的资源。据估计在美国修复和改造高速公路需要200多亿美元,在英国修复道路桥梁需要6亿多英镑。在其他国家修复和改造钢筋混凝土建筑的花费的记录也不是很好,但毫无疑问,相当大的资源无疑是分配给了恢复变坏的混凝土建筑的有效使用寿命上面。在正常情况下,混凝土保护钢筋,密实的、相对不透水的混凝土结构提供了物理保护,而高碱度的孔隙溶液提供了化学保护。水泥里的碱性化合物,主要是钙和部分碳酸钾和钠,构成了高碱度(pH>)的孔隙溶液。在这种高pH值下,钢筋在氧气里可能是由于形成微观γ-Fe2O3薄膜而钝化。Hime和Erlin提出钢筋表面钝化层可能有除了γ-Fe2O3以外的合成物。根据记录,钢筋混凝土的接触面富含的石灰层为钢筋提供了进一步的保护。这被Leek和Poole证实,他们报告了接触面层由被水化硅酸钙(C-S-H)凝胶里的物质分解的变厚度(5-15µm)的氢氧钙石[Ca(OH)2]自由聚合物组成。这一层由于侵蚀性离子的直接出入并作为增碱剂缓冲由于钢筋锈蚀产物的水解所降低的pH值而被认为保护了钢筋的表面。据Sagoe-Crentsil和Glasser所说,Ca(OH)2和C-S-H凝胶形成缓冲对并且他们都易维持高PH值。钢筋锈蚀是由于***离子在钢筋表面的扩散或由于混凝土的碳化导致的。钢筋锈蚀和混凝土的后续开裂相比较混凝土的碳化而言更应归结于***离子在钢筋表面的扩散。***化物分解钝化层的许多机理被提出,如薄膜的化学溶解,薄膜/底层接触面上累积的金属孔洞等,氧化铁/孔隙溶液接触面的高浓度***导致了局部酸化和斑蚀。Leek和Poole基于SEM/EDS进行了砂浆棱柱里钢筋钝化膜分解的研究,证实了***离子的锈蚀是从破坏薄膜和金属之间的结合开始。不论是什么原因,钢筋混凝土构件中钢筋的锈蚀都会导致混凝土开裂和后续承载力损失。钢筋混凝土构件因钢筋锈蚀引起的承载力降低归根结底是由于混凝土间粘结力降低的综合效应和/或钢筋的抗拉强度的降低。虽然一些资料可查钢筋锈蚀对混凝土的粘结强度的影响,但缺乏对钢筋力学性能的影响的研究。Maslehuddin等人评估了空气锈蚀对钢筋力学性能的影响。但是应该注意的是空气锈蚀对钢筋力学性能的影响不如他在混凝土中锈蚀的影响强烈。另外,钢筋锈蚀会引起混凝土开裂从而影响构件的完整性。钢筋锈蚀的程度以及随后构件承载力的减少需要被评估以验证混凝土的残余强度并且制定修复方案。本研究的目的在于评估混凝土中钢筋锈蚀的程度与他们的力学性能的关系。实验方案ASTMC150型水泥做成的钢筋混凝土试件,最大尺寸19毫米、、%的碎灰岩作为粗骨料,、%的海滩沙作为细骨料。