銹蝕箍筋約束混凝土柱低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究

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1、四川建筑科學(xué)研究第39卷第6期12SichuanBuildingScience2013年12月銹蝕箍筋約束混凝土柱低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究陳茗宇，牛荻濤，李強(qiáng)(西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，陜西西安710055)摘要：通過電化學(xué)方法對(duì)混凝土柱內(nèi)箍筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)，得到箍筋銹蝕程度不同的混凝土柱試件，進(jìn)一步開展了箍筋銹蝕約束混凝土柱低周往復(fù)加載試驗(yàn)，研究了箍筋銹蝕造成的混凝土損傷、箍筋的銹蝕形態(tài)以及箍筋銹蝕對(duì)鋼筋混凝土柱破壞過程和破壞形態(tài)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：混凝土構(gòu)件中箍筋在轉(zhuǎn)角部位銹蝕嚴(yán)重，混凝

2、土保護(hù)層的開裂是以構(gòu)件角部順縱筋開裂為主；箍筋銹蝕產(chǎn)物在}昆凝土內(nèi)的擴(kuò)散、堆積導(dǎo)致混凝土保護(hù)層提前脫落，使其對(duì)試件承載力的貢獻(xiàn)減弱；箍筋銹蝕程度的不同導(dǎo)致試件破壞過程和最終破壞形態(tài)有所差異：隨著箍筋銹蝕程度的增大，試件破壞形式由延性較好的彎曲破壞向剪切脆性破壞轉(zhuǎn)變；箍筋輕微銹蝕構(gòu)件中鋼筋與混凝土問的粘結(jié)作用不受影響。關(guān)鍵詞：箍筋銹蝕；混凝土柱；往復(fù)荷載；破壞形態(tài)中圖分類號(hào)：TU323．1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1008—1933(2013)O6—012—040引言1試驗(yàn)準(zhǔn)備文獻(xiàn)[1．2]研究表明，由于

3、箍筋保護(hù)層厚度較1．1試件設(shè)計(jì)與制作小，當(dāng)混凝土碳化至箍筋表面時(shí)，箍筋首先發(fā)生銹本試驗(yàn)共制作鋼筋混凝土柱4個(gè)，編號(hào)分別為RC一1、RC．2、RC．3、RC-4，其中RC．1為未銹蝕對(duì)比試蝕，且銹蝕程度較縱筋嚴(yán)重；作為箍筋的小直徑光圓件；箍筋間距、直徑分別為70mm、8mm，保護(hù)層厚鋼筋受銹蝕影響的敏感性更強(qiáng)，當(dāng)銹蝕率超過10％度為15mm。試件尺寸及鋼筋配置如圖1所示，采以后，其應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線屈服平臺(tái)已基本消用鋼筋的力學(xué)性能見表1。失]。箍筋銹蝕后，對(duì)縱筋和核心混凝土的約束能力減弱，不僅對(duì)構(gòu)件的受

4、壓屈曲不利，而且會(huì)降低構(gòu)件的延性和剛度，從而降低構(gòu)件的抗震性能。因此，研究鋼筋銹蝕后構(gòu)件抗震性能的退化規(guī)律，必須考慮箍筋銹蝕的影響。文獻(xiàn)[4—8]對(duì)縱筋銹蝕后壓彎構(gòu)件抗震性能進(jìn)行了全面研究，雖然在試件破形后發(fā)現(xiàn)箍筋銹蝕嚴(yán)重，但未對(duì)箍筋銹蝕的影響進(jìn)行進(jìn)一步分析研究，所圖1試件尺寸及配筋建立的恢復(fù)力模型也未考慮箍筋銹蝕的影響。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)箍筋銹蝕壓彎構(gòu)件抗震性能研究幾乎表1鋼筋力學(xué)性能參數(shù)空白。本文擬通過3根箍筋銹蝕約束鋼筋混凝土柱和未銹蝕鋼筋混凝土柱低周往復(fù)加載試驗(yàn)，深入分析箍筋銹蝕對(duì)鋼筋混凝土柱破壞

5、過程和破壞形態(tài)的影響，研究壓彎構(gòu)件的力學(xué)性能退化規(guī)律，為在役銹各試件混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)均為C25，水泥采蝕構(gòu)件的抗震評(píng)估和抗震加固提供依據(jù)，指導(dǎo)新建用P．032．5級(jí)水泥，攪拌水為自來水，粗骨料為天工程項(xiàng)目的抗震設(shè)計(jì)。然碎石，最大粒徑尺寸為15mm，試驗(yàn)用河砂為天然中砂；配合比(按重量)為水泥：水：砂-石子=1：0．48：1．79：3．04。鋼筋骨架綁扎時(shí)，為避免縱筋收稿日期：2012-05-02銹蝕，采用絕緣膠帶將箍筋與縱筋隔離。將澆筑好作者簡(jiǎn)介：陳茗宇(1986一)，男，陜西漢中人，碩士，研究方向

6、：混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。的試件靜置48h后拆模，在自然環(huán)境下澆水養(yǎng)護(hù)28E—mail：cj_0109@163．eom天。在試件制作的同時(shí)預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)混凝土立方體試陳茗宇，等：銹蝕箍筋約束混凝土柱低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究15低周往復(fù)加載試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，銹蝕較輕試件混凝土保3)試件的破壞形式因箍筋銹蝕程度不同而有護(hù)層脫落形式與完好試件基本一致，主要為塊狀脫所差異，隨著箍筋銹蝕程度的增大，試件破壞形式由落，而銹蝕嚴(yán)重試件則主要為片狀形式脫落。這是延性較好的彎曲破壞向剪切脆性破壞轉(zhuǎn)變；因?yàn)楣拷钿P蝕產(chǎn)物在保護(hù)層和核心區(qū)混凝土之

7、間的4)箍筋輕微銹蝕的構(gòu)件，其鋼筋與混凝土間的界面擴(kuò)散、堆積，且分布面積較大，造成混凝土保護(hù)粘結(jié)作用不受影響。層與核心混凝土間的粘結(jié)性能退化?；炷帘Ｗo(hù)層參考文獻(xiàn)：較早退出工作導(dǎo)致其對(duì)試件承載力的貢獻(xiàn)減弱，從而降低了試件的承載能力。[1]劉西拉．重大土木與水利工程安全性及耐久性的基礎(chǔ)性研究[J]．土木工程學(xué)報(bào)，2001，34(6)：1-4．2．4銹蝕箍筋對(duì)混凝土柱抗震性能退化機(jī)理分析[2]張喜德，韋樹英，等．混凝土結(jié)構(gòu)中箍筋的銹蝕機(jī)理分析[J]．由過鎮(zhèn)海¨提出的矩形箍筋約束混凝土受力廣西大學(xué)學(xué)報(bào)：自然

8、科學(xué)版，2003，28(1)：10．13．分析和區(qū)域劃分圖可知，箍筋角部剛度大，變形小，[3]張偉平，商登峰，顧祥林．銹蝕鋼筋應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系研究[J]．同兩個(gè)垂直方向的拉力構(gòu)成了對(duì)核心混凝土沿對(duì)角線濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，34(5)：106~42．方向的強(qiáng)大約束，因此矩形箍筋約束混凝土主要是[4]王學(xué)民．銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件抗震性能試驗(yàn)與恢復(fù)力模型研角部發(fā)揮作用，角部嚴(yán)重銹蝕的箍筋對(duì)核心混凝土究[D]．西安：西安建筑科技大學(xué)，2003．[5]史慶