腐蚀环境下带裂缝钢筋混凝土研究.pdf
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1、江西建材2023年4月试验与研究腐蚀环境下带裂缝钢筋混凝土研究李昌明1.21.福建省建筑科学研究院有限责任公司,福建福州350100;2.福建省绿色建筑技术重点实验室,福建福州350100摘要:文中在氯化物对钢筋混凝土的腐蚀机理的基础上,阐述腐蚀环境对带裂缝钢筋混凝土影响的相关要素,分析干湿交替对钢筋混凝土的影响因素,研究干湿循环条件下,CI对钢筋混凝土试件的影响,探究试验材料、试验方式以及试验结果,以期为类似工程提供参考。关键词:腐蚀环境;钢筋混凝土;裂缝;干湿循环;试验方式中图分类号:TU528文献标识码:B文章编号:10 0 6-2 8 90(2 0 2 3)0 4-0 0 0 7-0
2、3Research on Reinforced Concrete with Cracks in Corrosive EnvironmentsLi Changming1.Fujian Provincial Institute of Building Science and Technology Co.Ltd.,Fuzhou,Fujian 350100;2.Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology,Fuzhou,Fujian 350100Abstract:On the basis of clarifying the
3、corrosion mechanism of chloride on reinforced concrete,this article elaborates on the relevantelements of the impact of corrosive environment on cracked reinforced concrete,analyzes the factors that affect the dry wet alternation onreinforced concrete,and takes the influence of CI on reinforced conc
4、rete specimens under dry wet cycling conditions as a study to explore theexperimental materials,methods,and results,in order to provide reference for similar projects.Key words:Corrosive environment;Reinforced concrete;Cracks;Dry wet cycle;Test method0引言钢筋混凝土作为建筑领域中最为常用的建筑材料之一,发挥着重要作用,但其使用性能也受到各种环境因
5、素的影响。如当钢筋混凝土处于腐蚀环境中,受到混凝土内外温差等多重因素的影响,易导致裂缝产生。带裂缝钢筋混凝土在腐蚀环境下会受到更为明显的侵蚀作用,尤其是在部分氯盐含量较高的地区,带裂缝钢筋混凝土粉化、锈蚀的速度将会更快,结构安全性和耐久性均会受到不良影响。1氯化物对钢筋混凝土的腐蚀机理如果钢筋混凝土所处环境的土壤和地下水等存在大量的氯化物,将会在很大程度上影响结构的耐久性。例如,在我国沿海地区、盐碱工业区、内陆盐碱地、西部盐湖和盐卤地区等环境中,不仅混凝土拌制所使用的水和粗细骨料中可能存在较多的氯化物,同时钢筋混凝土的工作环境也易受到氯化物的侵蚀,这类物质对钢筋混凝土的腐蚀机理主要体现在以下两
6、个层面。1.1氯化物腐蚀混凝土的机理(1)M g Cl 2 能够与混凝土中的Ca相结合,从而生成能够溶于水的CaCl2,导致混凝土产生孔隙。(2)如果混凝土所处环境为沿海地区,其含有的Ca(O H)2能够与海水中存在的MgSO4发生反应,生成CaSO4,此后,还会与铝酸钙反应,进而生成硫铝酸钙,导致混凝土结构出现膨胀破坏的现象。(3)盐分子会在混凝土的毛细管中逐渐上升、结晶、聚集,作者简介:李昌明(198 3-),男,福建晋江人,本科,工程师,主要研究方向为工程材料检测。最终导致混凝土出现胀裂。1.2氯化物腐蚀钢筋的机理(1)CI能够对钢筋的钝化层造成破坏。(2)CI 可以与钢筋中的铁相结合,
7、共同组成原电池,导致钢筋表面生成坑蚀。(3)CI与钢筋中的铁离子发生反应,进而产生FeCl2,FeCl2在水中溶解,并生成Fe(O H)2,导致CI被重新释放出来,由此出现反复的反应,在这个过程中,钢筋会被不断破坏与腐蚀。值得注意的是,CI对钢筋钝化层的破坏并不是在其到达钢筋表面就已经开始,而是当存在的CI的浓度高于导致钢筋腐蚀的临界CI浓度之后,才会对其钝化层造成破坏,导致钢筋腐蚀。另外,当CI或OH的浓度大于0.6 mol/L时,钢筋的钝化层将会被破坏,少量的CI即可以导致腐蚀情况的产生,并出现恶性情况。2三干湿交替对钢筋混凝土的影响除了CI是影响钢筋混凝土结构性能的一项重要因素外,干湿交
8、替也是影响钢筋混凝土结构性能的一项关键因素。在干湿循环的作用下,钢筋混凝土受CI的侵蚀进程被加快,从而进一步影响钢筋混凝土的耐久性能。因此,在研究腐蚀环境对带裂缝混凝土的影响时,需要将氯化物作为考虑的要素之一,同时还需要将干湿循环纳人考虑的范畴中。3腐蚀环境下带裂缝钢筋混凝土的变化试验在研究腐蚀环境下带裂缝钢筋混凝土的变化时,采取试验的形式,选用存在不同宽度裂缝的钢筋混凝土试件作为试验对象,模拟干湿循环条件下CI对钢筋混凝土试件的影响。3.1试验材料.8下转第12 页2023年4月试验与研究江西建材试验中所用原材料主要包括S95级矿渣粉、级粉煤灰、河砂、碎石、HPB300光圆钢筋、阻锈剂、P0
9、42.5水泥等。为研究干湿循环条件的CI对钢筋混凝土试件的影响,依据JGJ55一2 0 11普通混凝土配合比设计规程,设计了两种配合比,分别为普通混凝土和耐腐蚀混凝土两种配合比,详见表1。表1两种混凝土配合比kg/ma材料水水泥粉煤灰矿粉石砂阻锈剂名称普通2305175809896060耐腐蚀2302011152599896068.625依据表1,分别成型10 0 mm100mm550mm的混凝土试块。在成型过程中,在试块的中心位置依据要求分别放置一根6mm光圆钢筋,放置方向与试件的最长边平行。放置的钢筋分为两种,即不加任何处理的钢筋和经过阻锈剂涂抹的钢筋。在混凝土终凝之前,在部分模具中放置厚
10、度为0.0 5mm、0.10 m m 和0.20mm的不锈钢片,在脱模之后,将其取出,余下试件模具中则不放置不锈钢片。放置不锈钢片主要目的在于模拟钢筋混凝土中存在的裂缝,制作出的钢筋混凝土分别为无裂缝、0.0 5mm裂缝、0.10 mm裂缝、0.2 0 mm裂缝的试件。3.2试验方法干湿循环条件下CI对钢筋混凝土试件的影响的试验,主要通过试验设备来模拟含有CI的腐蚀环境。成型脱模后对试件进行14d的养护,养护结束后使用烘干设备对试件进行烘干处理。选择浓度为3.5%的NaCl溶液模拟含有CI的腐蚀环境,以2 4h为一个干湿循环周期,在每个周期开始时将钢筋混凝土试件在NaC1溶液中浸泡15h后,取
11、出后风干1h,然后在(8 0 5)下烘干6 h,再冷却2 h。整个试验过程共需经历32个循环周期,每经历两个干湿循环后,使用半电池电位法检测钢筋的情况,对其腐蚀情况进行判定。在结束32 个试验周期之后,将钢筋混凝土试件中的钢筋取出,依据GB/T50344一2 0 19建筑结构检测技术标准对其腐蚀情况进行观测,并将与钢筋接触区域周边范围内的混凝土进行磨取从而获得砂浆粉样,检验其中存在的CI含量。3.3试验结果分析3.3.1普通钢筋混凝土中钢筋锈蚀程度通过半电池电位法对普通钢筋混凝土试件中锈蚀状态进行检测,检测的钢筋腐蚀电位变化情况见表2。表2普通钢筋混凝土试件中钢筋的半电池点位变化曲线mV试块编
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