锈蚀箍筋约束混凝土柱低周反复荷载试验研究

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1、四川建筑科学研究第39卷第6期12SichuanBuildingScience2013年12月锈蚀箍筋约束混凝土柱低周反复荷载试验研究陈茗宇，牛荻涛，李强(西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055)摘要：通过电化学方法对混凝土柱内箍筋进行实验室加速腐蚀试验，得到箍筋锈蚀程度不同的混凝土柱试件，进一步开展了箍筋锈蚀约束混凝土柱低周往复加载试验，研究了箍筋锈蚀造成的混凝土损伤、箍筋的锈蚀形态以及箍筋锈蚀对钢筋混凝土柱破坏过程和破坏形态的影响。试验结果表明：混凝土构件中箍筋在转角部位锈蚀严重，混凝

2、土保护层的开裂是以构件角部顺纵筋开裂为主；箍筋锈蚀产物在}昆凝土内的扩散、堆积导致混凝土保护层提前脱落，使其对试件承载力的贡献减弱；箍筋锈蚀程度的不同导致试件破坏过程和最终破坏形态有所差异：随着箍筋锈蚀程度的增大，试件破坏形式由延性较好的弯曲破坏向剪切脆性破坏转变；箍筋轻微锈蚀构件中钢筋与混凝土问的粘结作用不受影响。关键词：箍筋锈蚀；混凝土柱；往复荷载；破坏形态中图分类号：TU323．1文献标志码：B文章编号：1008—1933(2013)O6—012—040引言1试验准备文献[1．2]研究表明，由于

3、箍筋保护层厚度较1．1试件设计与制作小，当混凝土碳化至箍筋表面时，箍筋首先发生锈本试验共制作钢筋混凝土柱4个，编号分别为RC一1、RC．2、RC．3、RC-4，其中RC．1为未锈蚀对比试蚀，且锈蚀程度较纵筋严重；作为箍筋的小直径光圆件；箍筋间距、直径分别为70mm、8mm，保护层厚钢筋受锈蚀影响的敏感性更强，当锈蚀率超过10％度为15mm。试件尺寸及钢筋配置如图1所示，采以后，其应力一应变关系曲线屈服平台已基本消用钢筋的力学性能见表1。失]。箍筋锈蚀后，对纵筋和核心混凝土的约束能力减弱，不仅对构件的受

4、压屈曲不利，而且会降低构件的延性和刚度，从而降低构件的抗震性能。因此，研究钢筋锈蚀后构件抗震性能的退化规律，必须考虑箍筋锈蚀的影响。文献[4—8]对纵筋锈蚀后压弯构件抗震性能进行了全面研究，虽然在试件破形后发现箍筋锈蚀严重，但未对箍筋锈蚀的影响进行进一步分析研究，所图1试件尺寸及配筋建立的恢复力模型也未考虑箍筋锈蚀的影响。目前，国内外对箍筋锈蚀压弯构件抗震性能研究几乎表1钢筋力学性能参数空白。本文拟通过3根箍筋锈蚀约束钢筋混凝土柱和未锈蚀钢筋混凝土柱低周往复加载试验，深入分析箍筋锈蚀对钢筋混凝土柱破坏

5、过程和破坏形态的影响，研究压弯构件的力学性能退化规律，为在役锈各试件混凝土强度设计等级均为C25，水泥采蚀构件的抗震评估和抗震加固提供依据，指导新建用P．032．5级水泥，搅拌水为自来水，粗骨料为天工程项目的抗震设计。然碎石，最大粒径尺寸为15mm，试验用河砂为天然中砂；配合比(按重量)为水泥：水：砂-石子=1：0．48：1．79：3．04。钢筋骨架绑扎时，为避免纵筋收稿日期：2012-05-02锈蚀，采用绝缘胶带将箍筋与纵筋隔离。将浇筑好作者简介：陈茗宇(1986一)，男，陕西汉中人，硕士，研究方向

6、：混凝土结构耐久性。的试件静置48h后拆模，在自然环境下浇水养护28E—mail：cj_0109@163．eom天。在试件制作的同时预留标准混凝土立方体试陈茗宇，等：锈蚀箍筋约束混凝土柱低周反复荷载试验研究15低周往复加载试验中发现，锈蚀较轻试件混凝土保3)试件的破坏形式因箍筋锈蚀程度不同而有护层脱落形式与完好试件基本一致，主要为块状脱所差异，随着箍筋锈蚀程度的增大，试件破坏形式由落，而锈蚀严重试件则主要为片状形式脱落。这是延性较好的弯曲破坏向剪切脆性破坏转变；因为箍筋锈蚀产物在保护层和核心区混凝土之

7、间的4)箍筋轻微锈蚀的构件，其钢筋与混凝土间的界面扩散、堆积，且分布面积较大，造成混凝土保护粘结作用不受影响。层与核心混凝土间的粘结性能退化。混凝土保护层参考文献：较早退出工作导致其对试件承载力的贡献减弱，从而降低了试件的承载能力。[1]刘西拉．重大土木与水利工程安全性及耐久性的基础性研究[J]．土木工程学报，2001，34(6)：1-4．2．4锈蚀箍筋对混凝土柱抗震性能退化机理分析[2]张喜德，韦树英，等．混凝土结构中箍筋的锈蚀机理分析[J]．由过镇海¨提出的矩形箍筋约束混凝土受力广西大学学报：自然

8、科学版，2003，28(1)：10．13．分析和区域划分图可知，箍筋角部刚度大，变形小，[3]张伟平，商登峰，顾祥林．锈蚀钢筋应力一应变关系研究[J]．同两个垂直方向的拉力构成了对核心混凝土沿对角线济大学学报：自然科学版，2006，34(5)：106~42．方向的强大约束，因此矩形箍筋约束混凝土主要是[4]王学民．锈蚀钢筋混凝土构件抗震性能试验与恢复力模型研角部发挥作用，角部严重锈蚀的箍筋对核心混凝土究[D]．西安：西安建筑科技大学，2003．[5]史庆