混凝土结构锈胀开裂是导致混凝土结构耐久性 失效 的主要原 因。在锈 胀开裂过程 中，铁锈是否填充到锈胀开展的裂缝中 ，是影 响锈裂模型预测结果准确与否的重要因素之一 。对人工气候环境下加速劣化的混凝土试块进行切片研究 ，采用数码显微镜观察 了混凝土锈胀 开裂裂缝 中铁锈分布 的情况 ，由此分 析随裂缝开展铁锈发展的过程。试验研究认为 ，对于外裂裂缝 ，在裂缝开展到保护层表 面之前 ，铁锈对 裂缝 的填充可忽略不计 ；只有在裂缝贯通到保护层 表面后 ，铁锈才会逐 渐填人钢筋附近的裂缝之 中，并能在较远位置的裂缝边 缘观 察到铁 锈 的吸附 。而对于内裂裂缝 ，钢筋锈蚀到一定程度后 ，也 会有少量 的铁锈 填入 裂缝 中 ，但填充过程要缓慢得多 。铁锈发展的这一特性 ，对混 凝土结构锈裂过 程的分析和合理 锈裂模型的建立具有非常重要的指导意义。 关键词 ： 钢筋；锈蚀 ；混凝土；开裂 ；铁锈分布 ；填充 中图分类号 ： TU528．O1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1002—3550(2011)03—0005—04 Experimentalstudyondistributionofcorrosionproductsincorrosion—inducedcracksinreinforcedstructures Y'U Jiang，ZHAO Yu-xi，JIN Wei—liang (InstituteofStructuralEngineering，Zh@angUniversity，Hangzhou310058，China) Abstract： Corrosion-inducedcrackingisthemajorcauseofdeteriorationinreinforcedconcretestructures．Duringthecorrosioninduced crackingprocess．whetherthecorrosionproductsfll1iuthecorosion—inducedcracksornotisoneofthekeyfactorswhichafectstheprediction ofthecrackingmodelduetocorrosion．Areinforced concretespecimensubjectedtochlorideingressinanartificialenvironmentfor2yearswas cutinto slicesto investigate the distribution ofthe corrosion productsin the corrosion—induced cracks．Thereare mainly tWO kind ofcracks， namelytheexternalracksand theinnercracks．Itisfound thatfo rexternalcracks．thecorrosionproductsrarely fillin thecracksbeforesurface cracking．W hileaftersurfacecracking．thecorosionproductsfillinthecracksnear therebar．someofthecorosion productshavealsobeen 0b— servedonboth sidesofthecracksfartherfrom therebar．Forinternalcracks，afterrebarcorosionreachestO acertainextent，very littlecorosion productsfillintothecracks．ThedevelopmentprocessofthecorosionproductsobtainedhereisheIpfulforestablishingthereasonableCO1TO— sion—inducedcrackingmode1． Keywords： steel；corosion；concrete；cracking；distributionofcorrosionproducts；filling 0 引言 钢筋 锈蚀引起 的混凝 土结构开裂被认 为是 钢筋混凝 土结 构耐久性失效的主要原因。由于钢筋锈蚀产物体积膨胀引起的 钢筋 ／混凝 土界 面锈 胀力会 导致混凝土保护层受拉而开裂 。一 旦混凝土保护层 中出现裂缝 ，环境 中的氯盐等有 害介质就会通 过裂缝直接侵入到混凝土内部接触到钢筋 ，从而导致钢筋锈 蚀 大大加剧 ，甚 至造 成混凝土保护层 的剥 落 ，最终导致混凝土结 构失效。因此 ，混凝土结构锈胀开裂 的研究对混凝土结构的使用 性能评估和剩余寿命的预测具有相当重要的意义。 国内外很 多学者对混凝土结构的锈胀开裂过 程进行研 究。 其中，混凝土锈裂三阶段理论[1]得到了普遍的认可，它认为，混 凝土表面锈裂时刻的钢筋锈蚀量 由三个阶段的锈 蚀产物组成 ： 第一，铁锈 自由膨胀阶段，此阶段产生的铁锈填充到钢筋与混 凝土交界面的孔隙中，不会产生 界面锈胀力 ；第二 ，受拉应力 阶 段，钢筋 ／混凝土界面孔隙被填满后，继续产生的铁锈将使外围 混凝 土受拉应力作用 ；第三 ，开裂阶段 ，当混凝土受到的拉应力 超过其极限抗拉强度，混凝土将从钢筋 ／混凝土界面开始向外逐 渐开裂至混凝土表面 ，同时铁锈也不断地填入锈胀裂缝 中。以往 的理论分析中，对产生钢筋 ／混凝土界面锈胀力 的钢筋锈蚀量进 行研究 ，基于力学原理建立 了钢筋锈蚀 量的解析表达式 。但是 ， 由于未 见钢筋锈蚀产物逐渐 填人锈胀裂缝之 中的相关 文献报 道 ，在对此部分 的分析计算 中，学者们 的研究都是基于假设 的。 如郑建军『2]、LiOJ、Bhargavat4J没有考虑填充到裂缝 中的锈蚀产物 的影响 ；而赵羽 习 ]将锈胀裂缝假定 为长方形 ，认为表 面开裂时 刻锈蚀产物填充到一半保护层厚度 的位置 ，由此来计算该时刻 的钢筋锈蚀深度 ；陆春华嗍则认为长期锈蚀 时铁 锈全部填满裂 缝 ，加速锈蚀 时铁锈部分进人裂缝 中 ，假定 了锈 蚀产物进入裂 缝的锈蚀深度修正系数 ，分别考虑这两种情况 。这些假设都没有 铁锈填充行为的试验研究成果作为支撑，而铁锈填充与否是影 响锈裂模型预测的关 键因素之一 ，这也就使铁锈 的填充行为成 为相关学者们极 为关注的问题。本文通过试验 ，对钢筋混凝 土结

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