钢筋混凝土锈胀开裂及对腐蚀反作用影响研究

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发布时间：2021-12-13

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裂、裂缝宽度和裂缝对腐蚀影响三方面的研究现状，分析表明已有的大量锈胀开裂研究中未能深入考虑混凝土内部实际初始缺
陷；目前尚缺乏锈胀裂缝宽度的理论分析；且未从锈胀裂缝动态发展对腐蚀进程时变影响的角度研究裂缝与腐蚀的关系。相关研究的随机
分析在国际上仍处于起步阶段，而针对我国具体环境特征的研究依然十分缺乏，由此对未来研究趋势进行了展望。
关键词：锈胀开裂；裂缝宽度；裂缝对腐蚀影响；实际初始缺陷；多因素随机分析；综述．
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)03—0039—04
Summary on corrosion—induced cracking of reinforced concrete and its reverse effect on
corrosion under aggressive environments
ZHANG Xiao-gangI,XING Feng’，LJDa-wang’，LiN X iao·song
(1．CollegeofCivilEngineering，ShenzhenUniversity，ShenzhenMunicipalKeyLaboratoryforDurabilityofCivilEngineeringStructure，
Shenzhen 518060，China；2．The Government ofShenzhen，Nanshan District，Shenzhen 518060，China)
Abstract： Based On the ana!ysis ofplentiful research references and corresponding criterions ofNorway，China and EEC，the rounded summary
ofcorrosion—induced cracking ofreinforced concrete，width ofcrack and its reverse effect on corrosion is presented in th e paper．It is foun d that
th ere are some lim itations in th e current research，such as neglect ofeffects ofinitial defects on analytical analysis for tim e to cracking，lack of
modelsforwidth ofcrack onthe concrete cover surface，an dalso absentnessofdynamic crackingprocess’Stime-depended reverse effecton COrrO—
sion．The random study on corrosion-induced cracking in the world is still on beginning．Up to nOW the corresponding study in the corrosive envi—
ronmentofChina isfew yet．Asaresulttheresearchdirec tioninfutureisgained：
Key words： corrosion-induced cracking；width ofcrack；reverse effectoncorrosion；initial defects；ran dom an alysis；summ ary
0 引言 1 国内外研究现状及分析
目前，腐蚀环境下钢筋混凝土结构的锈胀破坏问题日益突
出，造成的经济社会损失十分巨大。这种破坏是由于氯离子、硫
酸根离子和 CO：等腐蚀介质致使钢筋锈蚀，铁锈产物的膨胀压力
引起混凝土的胀裂破坏。目前我国改革开放大兴土木已近 30年，
锈胀破坏这一问题更加突出，如 2007年笔者所在单位完成的
《大亚湾核电站燃料厂房等钢筋混凝土结构使用寿命评估》
中『I]，相关结构运行 16年来出现大量锈胀破坏(保护层表面最
大缝宽约 10 mn1)。尤其值得关注的是，2008年南方冰冻异常
天气时道路桥梁抛洒的大量融冰盐，或将在未来导致难以估计
的损失。
腐蚀环境下钢筋锈胀将导致混凝土保护层开裂及缝宽增
加，并对腐蚀进程产生反作用影响。锈胀破坏过程中，对结构使
用寿命具有重要意义的是保护层开裂和缝宽达到极限值等临
界点。本研究在查阅大量国内外相关文献的基础上，对锈胀开
裂、裂缝宽度及其影响的相关研究开展了详细的综述，并通过
深入分析，提出未来研究的发展方向，可供相关研究人员参考。
1．1 混凝土保护层锈胀开裂
保护层锈胀开裂是腐蚀环境下钢筋混凝土结构耐久性评
价最常用、最直接的手段，因而相关研究一直备受关注，国际上
最早可追溯到 2O世纪 7O年代末期，我国研究起步较晚，基本
始于20世纪 90年代末期。这些锈胀开裂模型将钢筋周围混凝
土简化成厚度为保护层的圆柱体，锈蚀沿钢筋环向均匀产生
(即均匀锈蚀)，对混凝土产生相同膨胀压力，由混凝土拉应力
达到其抗拉强度来推导保护层开裂时间。1979年 Bazant Z．P．圆
首次建立了均匀锈胀开裂模型，并认为开裂时间与腐蚀速度、保
护层厚度、钢筋间距和混凝土材料性能(如抗拉强度、泊松比等)
有关。1989年 Moil Y．翻给出了一个锈胀开裂的经验公式，并认
为开裂时间是腐蚀速度、保护层厚度和钢筋直径的函数，但尚
未包含混凝土材料性能这一影响因素。由于Bazant和 Mori的研
究都未考虑钢筋与混凝土的界面孔隙，1995年 Marita L．A’【4】研
究了界面孔隙对开裂时间的影响，认为大的孔隙区将导致锈胀
压力较晚产生，从而推迟开裂时间，然而这种描述尚未考虑此