化冰盐对钢筋混凝土梁承载力影响的研究.pdf
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1、杜永峰等 : 化 冰盐 对钢筋混凝土梁承载力 影响的研究 化冰盐对 钢筋混凝 土梁承载力影 响 的研 究 杜永峰 。 , ( 1 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾工程研究 中心 。 兰州 乔琪 7 3 0 0 5 0; 2 兰州理工大 学防震减灾研究所 , 兰州7 3 0 0 5 0 ) 【 摘要】 采用锈蚀和冻融两种环境的叠加来模拟化冰盐环境, 通过对相同锈蚀条件下冻融梁和非冻融梁 的对比试验, 研究化冰盐环境下钢筋混凝土梁剩余承载力的退化。结果表明 , 模拟的化冰盐环境下, 经受冻融循 环的试验梁比非冻融循环试验梁承载力下降了 1 3 6 , 化冰盐环境下的冻融破坏对钢筋混凝土结构物的性能
2、退 化影响不容忽视。 【 关键词】 钢筋混凝土; 锈蚀; 冻融; 化冰盐环境 ; 剩余承载力 【 中图分类号】 T U 3 7 5 0 3 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 7 0 o 0 1 0 3 EXPER ENTAL STUDY oN DETERI oRATI oN oF LoAD BEARD G CAPACI TY oF RE肿oRCED CoNCRETE B R) GE DUE To DE I C G S ALT D U Y o n g f e n g - Q I A O Q i ( 1 We s t e r n E
3、n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r o f D i s a s t e r M i t i g a t i o n i n C i v i l E n g i n e e r i n g , L a n z h o u Uni v o f Te c h,L a n z h o u 73 0 05 0,Ch i n a;2 I ns t i t u t e o f Ea r t h q u a k e P r o t e c t i o n a n d D i s a s t e r Mi t i g a t i o n , L a n
4、 z h o u U n i v o f T e c h , L a n z h o u 7 3 0 0 5 0 , C h i n a ) Abs t r a c t : Us i n g t he s up e r p o s i t i o n o f t h e c o r r o s i o n a n d f r e e z e t h a w c y c l e s e n v i r o n me n t t o s i mu l a t e t he d e i c i ng s a l t e nv i r o n me n t b a s e d o n t e s t
5、i n g o f fre e z e t ha w c y c l e s b e a ms a n d c o mpa r i s o n wi t l l n o n f r e e z e t ha w c y c l e s b e a ms i n t h e s a me c o r r o s i o n c o nd i t i o n s ,t h e d e g r a d a t i o n o f r e s i d u a l l o a di n g c a p a c i t y o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e i
6、 n d e i c i n g s a l t e n v i r o n me n t wa s s t ud i e dTh e r e s u l t s s h o w tha t i n t he de i c i ng s a l t e n v i r o n me n t ,c o mp a r e d wi t h n o n fr e e z e t h a w c y c l e s b e a ms, t h e r e s i d u a l l o a d i n g c a p a c i ty o f f r e e z e t h a w c y c l e
7、 s b e a ms de c l i n e d b y 1 3 6 p e r c e nt ,a n d t h e da ma g e o f fre e z e t h a w c y c l e s t o de t e r i o r a t e r e i n f o r c e d s t r u c t u r e f u n c t i o n c a n n o t b e i g n o r e d i n d e i c i n g s a l t e n v i r o n me n t Ke y wo r d s: r e i n f o r c e d c
8、o n c r e t e ; c o r r o s i o n ; f r e e z e tha w c y c l e s;d e i c i n g s a l t e n v i r o n me n t ;r e s i d u a l l o a d i n g c a p a c i t y 0 前言 近年来 , 国内外连续发生多次低温、 雨雪、 冰冻等 自然 灾害天气 。2 0 0 8年初发生在我 国的那场 冰冻灾 害就造 成 了 多处铁路 、 公路 、 民航交 通 中断 。为 了实现 应 急融 雪 , 尽 快 恢 复交通 , 国 际上通 行 的做法 是 使用 氯盐 类 的
9、 融雪 剂 。在 国际上 通称氯盐类融 雪剂为 “ 化冰盐 ” ( D e i c i n g S a l t ) 。在冰 冻灾害等极端天气条件下, 采用化冰盐解除道路交通危机 是不得已而采取的应急之举 , 对于解救被困人员和车辆是 有效果的, 代价也相对比较小。但另一方面, 化冰盐对路、 桥结构物耐久性的影响也是不容忽视的事实。特别是对于 冰 冻灾害沿线 的钢 筋混 凝土 桥 梁结构 的 严重 损 害 , 已经引 起了结构和桥梁工程师及研究人员的广泛关注。多年来, 人们对 此问题进 行 了大 量 的研究 , 但 多 数研 究 工作 仅仅 探 讨了氯盐锈蚀钢筋对钢筋t 昆 凝土结构物承载力的降
10、低 一 ,并未考虑冰雪天气的冻融对其造成的综合影响。事实上, 基 金项 目 国家 自然科 学基金 资助项 目( 5 0 7 7 8 0 8 7 ) 钢筋锈蚀只是反映了化冰盐对钢筋混凝土桥梁结构 的耐久 性和承载能力不利影响的一个方面。本文介绍了化冰盐 、 冻融循环对钢筋混凝土桥梁的承载力性能影响的模型试验 研究 。 1试验概 况 1 1试验原材料 水泥: 甘肃寿鹿山牌 4 2 5级普通硅酸盐水泥; 细骨料 : 兰州河砂 , 细度模数为 2 7 2 ; 粗骨料: 东乡达板卵石, 粒径为 5 2 0 mm; 拌和水 : 自来水 ; 钢筋 : 受拉钢筋采 用1 2 m m螺 纹 钢筋 ; 箍筋、 架
11、立钢筋采用 q b 8 m m光圆钢筋。 1 2试验梁设计 本试验制作了八根梁, B e a m 01 , B e a m O一 2 ,B e a ml 一 ( 1 3 ) , B e a m 2一( 1 3 ) , ( 1 3 ) 分别代表钢筋锈蚀率( 质 量锈 蚀率 ) 为 2 5 , 5 0 , 7 5 。B e a m O组为 参考 梁, B e a ml 组梁为恒电流加速锈蚀梁, B e a m 2组梁为拟化冰盐环 2 低温建筑技术 2 0 1 0 年第7期( 总第 1 4 5 期) 境下锈蚀冻融梁。B e a m l 、 B e a m 2组梁下部两根受拉钢筋两 端伸出5 0 ra
12、 m用于接电源锈蚀。为防止箍筋锈蚀 , 在箍筋角 部与纵向钢筋相接触的区域缠裹电工黑胶布并涂抹环氧树 脂。试验梁尺寸为 bh x Z =1 0 0 ra m x1 5 0 ra m1 1 0 0 m m, 采 用简支梁形式, 跨度 9 0 0 mm。主筋混凝土保护层厚度为 2 5 mm 。混凝土配合比为: 水泥:砂:卵石:水 =1 :1 8 4 : 2 6 4 :0 4 8 。梁具体尺寸和配筋见图 1 。 图1 锈蚀粱尺寸和配筋 1 3 试验梁的侵蚀方法 锈蚀试验是在一个方砖 围成 的铺 厚塑料布 的水 池 中进 行的。池中采用浓度为 3 5 N a C 1 溶液。锈蚀前将梁浸泡 4天 , 以
13、增 加混 凝土 的导 电性。恒电流加 速锈蚀 时 , 将溶 液 高度降到刚好浸没钢筋混凝土梁底面。试验梁受拉主筋接 直流电源正极作为阳极; 置于梁下部、 浸泡在溶液中的不锈 钢棒接电源负极作为阴极。两组钢筋混凝土梁的侵蚀试 验 , B e a m l组采用恒电流锈蚀法使三根梁下部受拉纵筋锈蚀 程度分别达到 2 5 , 5 O , 7 5 ; B e a m 2组三根梁下部受 拉纵筋锈蚀程度分别达到 2 5 , 5 , 7 5 后, 在梁上部人 工喷洒饱和盐水 , 然后按照 G B J 8 28 5 普通混凝土长期性 能和耐久性能试验方法 中“ 慢冻法” 进行 l 0次冻融循环, 一 个循环为8
14、 h , 冻 、 融各 4 h , 从而模拟化冰盐环境。 1 4 锈蚀冻融后试验梁裂缝观测 锈蚀后 , 试验梁 B e a r n l 一1 , B e a m 21 , 梁体两侧沿纵筋 方向出现 了断断续 续 的顺 筋裂缝 , 裂缝宽 度为 0 1 0 2 ram;B e a ml一 2 , B e a m 2 2 , 梁体两侧沿纵筋部位出现了 贯通 的 顺 筋 裂 缝 , 裂 缝 宽 度 为 0 20 4 m m; B e a ml一3 , B e a m 2 3 , 梁体两侧沿纵筋部位出现贯通的顺筋裂缝 , 裂缝 宽度为0 2o 8 ram。总的趋势是 , 随着钢筋锈蚀程度增 加, 顺筋
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