【正文】 nd stress than for mean crack width and bond stress. Confined bars displayed a higher bond stress at the point of initial cracking than where no corrosion had occurred. As crack width increase the bond stress reduced significantly. 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 23 Unconfined bars displayed a decrease in bond stress at initial cracking, followed by a further decrease as cracking increased. Top cast bars displayed a higher bond stress in specimens with no corrosion. Once cracking had occurred no variation between top and bottom cast bars was observed. The 12 mm bars displayed higher bond stress values than 16 mm with no corrosion, control specimens, and at similar crack widths. A good correlation was observed between bond stress and degree of corrosion was observed at low levels of corrosion (less than 5%). However, at higher levels of corrosion no correlation was discerned. Overall the results indicated a potential relationship between the maximum crack width and the bond. Results shown herein should be interpreted with caution as this variation may be not only due to variations between accelerated corrosion and natural corrosion but also due to the plexity of the cracking mechanism in reality. 中文譯文： 約束和無約束的鋼筋對(duì)裂縫寬度的影響 收稿日期： 2021 年 1 月 14 納稿日期： 2021 年 12 月 14 日 線上發(fā)表時(shí)間：2021 年 1 月 23 日 摘 要 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 24 本報(bào)告公布了局限約束和自由的變形對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度 1 16 毫米鋼筋的表面腐蝕程度和裂紋影響的比較結(jié)果。腐蝕是氯化物污染的混凝土的誘導(dǎo)和外加直流電流的引起的。調(diào)查的主要參數(shù)有鋼筋剝離，保護(hù)層厚度，鋼筋直徑，腐蝕程度和表面裂縫寬度。結(jié)果表明了裂縫寬度和粘結(jié)強(qiáng)度之間的潛在關(guān)系。同時(shí) 還 發(fā)現(xiàn)在 圍箍筋 處發(fā)現(xiàn) 表面裂紋 的地方 粘結(jié)強(qiáng)度增加 ，而 無側(cè)限的樣本中 沒有 觀察 到 粘結(jié)強(qiáng)度增加 。 關(guān)鍵詞 ： 粘結(jié)；腐蝕；螺紋鋼；保護(hù)層 ；裂縫寬度 ；混凝土 引 言 在世界各地，鋼筋的腐蝕是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的惡化的重要原因。 在未腐蝕的結(jié)構(gòu)中鋼筋和混凝土之間的粘結(jié) 使 鋼筋混凝土 處于有利狀態(tài) 。 然而，當(dāng)鋼鐵的腐蝕發(fā)生時(shí)，會(huì)對(duì)這種積極性能產(chǎn)生不利影響。這是由于鋼表面形成了腐蝕產(chǎn)物，從而影響了鋼和混凝土之間的粘結(jié)。 鋼筋混凝土惡化是由鋼筋和形成的膨脹腐蝕產(chǎn)物造成的局部損失。這種情況的惡化在許多方面影響結(jié)構(gòu) 。膨脹產(chǎn)品的產(chǎn)生造成混凝土的拉應(yīng)力，這可能會(huì)導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂和剝落的。這種開裂可導(dǎo)致更嚴(yán)重的惡化和進(jìn)一步的 腐蝕。它也可以導(dǎo)致在混凝土保護(hù)層的強(qiáng)度和剛度的損失。腐蝕產(chǎn)物也可以影響混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)強(qiáng)度。最終腐蝕減少鋼筋截面面積，影響鋼筋的延展性和承載能力，從而最終影響結(jié)構(gòu)適用性和結(jié)構(gòu)承載力 [12， 25]。 以往的研究調(diào)查腐蝕對(duì)粘結(jié)的影響 [25， 7， 12， 20， 2325， 27， 29]，提出了數(shù)據(jù)模型 [4， 6， 9， 10， 18， 19 24， 29]。本研究主要研究腐蝕（鋼材質(zhì)量損失）水平或電流密度程度（腐蝕電流在加速測(cè)試中的應(yīng)用）和裂縫寬度之間的關(guān)系，或粘結(jié)強(qiáng)度和腐蝕程度之間的關(guān)系。其他研究已調(diào)查的銹山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 25 蝕力學(xué)性 能 [1， 11]和摩擦特性 [13]。然而，很少有人研究都集中在裂縫寬度與粘結(jié) [23， 26， 28]之間的關(guān)系上，此參數(shù)易與實(shí)際結(jié)構(gòu)相聯(lián)系。 加強(qiáng)鋼筋的腐蝕導(dǎo)致生成鐵氧化物，它的體積大于原鋼材。這種擴(kuò)張?jiān)斐芍車幕炷羶?nèi)的拉應(yīng)力，最終導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂。一旦開裂發(fā)生，混凝土緊箍力就會(huì)損失。這表明粘結(jié)能力的損失可能與縱向裂縫寬度有關(guān)[12]。然而，以混凝土的剝離可以在一定程度上抵消粘結(jié)力的損失。最新研究主要與剝離樣本有關(guān)。本文報(bào)道的一項(xiàng)研究比較了有側(cè)限和無側(cè)限樣本的粘結(jié)力損失。 樣本 梁端樣本 [28]被選定為這項(xiàng)研究的研究對(duì)象。這種撤去偏心或“梁端”模式樣本以一個(gè)典型的簡(jiǎn)支梁錨固區(qū)的粘結(jié)長度支撐。樣本的矩形截面投在縱向鋼筋的各處，如圖 1。由于沒有增強(qiáng)下方橫反應(yīng)的鋼筋，試樣提供了一個(gè)山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 26 80 毫米的塑料管，以確保粘結(jié)強(qiáng)度（橫向）壓縮力超過這個(gè)長度的鋼筋。 圖 1 梁端試樣 試驗(yàn)調(diào)查了由 3 倍直徑厚的保護(hù)層保護(hù)的 12 和 16 毫米直徑的鋼筋。重復(fù)測(cè)試有側(cè)限和自由樣本。在密閉的塑料管中有 3 套 6 毫米的不銹鋼箍筋從其間穿過，在 75 毫米中心。 這代表了四組不同鋼筋直徑和有側(cè)限 /無約束的樣本。以調(diào)查鋼筋規(guī)格，混凝土剝離和裂縫寬度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響。 材料 配合比設(shè)計(jì)，如表 1 所示。水泥是 I 型硅酸鹽水泥，骨料為玄武巖，容重 。根據(jù) AS 1141— 2021 進(jìn)行粗、細(xì)集料的制備。拌合根據(jù) AS 1141—1994 進(jìn)行。測(cè) 試前水浴養(yǎng)護(hù) 28 天。 表 1 混凝土配合比設(shè)計(jì) 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 27 材料 水泥 w/c 砂 10mm 集料 7mm 集料 鹽含量 塌落度 結(jié)果 381kg/m3 517 kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3 140177。25mm 為了比較不同的混凝土抗壓強(qiáng)度，粘結(jié)強(qiáng)度， Eq。 公式 1 已被其他研究者用于正?；辰Y(jié)強(qiáng)度的非腐蝕樣本。 39。 exp 40tlcf??? 1 ? 為 40 級(jí)混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度， ? exptl 為實(shí)驗(yàn)粘結(jié)強(qiáng)度和 Fc是實(shí)驗(yàn)抗壓強(qiáng)度。 Φ 12 和Φ 16 毫米鋼筋的抗拉強(qiáng)度是 500 兆帕，分別相當(dāng)于一個(gè) 和 的破壞載荷。 實(shí)驗(yàn)方法 加速腐蝕已被許多作者用于重現(xiàn)在自然環(huán)境中發(fā)生的腐蝕鋼筋鋼 [2， 3，5， 6， 10， 18， 20， 24， 27， 28， 30]。這些相關(guān)實(shí)驗(yàn)使用外加電流或干濕周期人工風(fēng)化和升高溫度延緩腐蝕時(shí)間，同時(shí)保持惡化機(jī)制處于自然狀態(tài)。采用 外加電流的研究使用的電流密度在 100μ A/cm2 與 500 mA/cm2 之間 [20]。有研究表明，電流密度 200μ A/cm2 與 100μ A/cm2 相比， 200 的結(jié)果與早期階段的腐蝕更相似 [21]。隨著施加電流密度 200μ A/cm2 被選定為研究使用電流，這在以前的研究中成為電流密度頻譜的低端代表。然而，應(yīng)謹(jǐn)慎應(yīng)用外加電流的加速腐蝕，加速過程并不完全復(fù)制在實(shí)際結(jié)構(gòu)中所涉及的機(jī)制。在加速測(cè)試中不允許違背自然的發(fā)展，并有可能在表面上更均勻腐蝕。腐蝕率也可能會(huì)影響腐蝕的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可能會(huì)形成不同的氧化狀態(tài)，這可能會(huì)山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 28 影響粘結(jié)強(qiáng)度。 鋼筋作為陽極和四個(gè)碳鋼金屬板固定在表面作為陰極。金屬板和混凝土之間放置海綿（用鹽水噴灑）提供足夠的接觸，如圖 2。 圖 2 加速腐蝕系統(tǒng) 當(dāng)裂縫寬度要求需適應(yīng)特殊鋼筋時(shí)應(yīng)該終止施加外加電流。當(dāng)所有四個(gè)位置出現(xiàn)規(guī) 定的裂縫寬度，試樣就會(huì)被拆除撤離測(cè)試。平均表面裂縫寬度， ， 1 和 毫米作為目標(biāo)裂縫寬度。表面裂紋寬度沿鋼筋長度測(cè)量間隔 20mm，從約束（塑料管）末端開始 20mm 用斷路器光學(xué)顯微鏡測(cè)量。測(cè)量精度為177。 毫米。從鋼筋表面測(cè)量裂縫寬度，不考慮裂縫實(shí)際方位在何處。 粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試通過手動(dòng)操作液壓千斤頂和一個(gè)定制的試驗(yàn)裝置，如圖 3所示。加載方案見圖 4。長 80 毫米的塑料管在末端提供了一個(gè)橫向反應(yīng)的具體部分，以確保粘結(jié)強(qiáng)度不會(huì)因?yàn)閮?nèi)力（壓力）提高而增加。樣本定位使軸向力，適用于被測(cè)試的鋼筋。給樣本足夠剛 性的約束可以確保在加載過程中最小的旋轉(zhuǎn)或扭曲。 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 29 圖 3 拉出測(cè)試， 16 毫米鋼筋不承壓 圖 4 加載示意圖。注：只測(cè)試顯示棒 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 30 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 目視檢查 加速腐蝕階段后，檢查每個(gè)樣本的裂縫的位置，平均裂縫寬度和最大裂縫寬度（第 款）。 雖然每個(gè)鋼筋樣本都有平均目標(biāo)裂縫寬度，但是裂縫寬度的變化在觀察前拉出測(cè)試。這是由于腐蝕和開裂是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，裂縫是以不同的速度傳播的。因此，當(dāng)個(gè)別鋼筋被拉斷的時(shí)候，一旦目標(biāo)裂 縫寬度已經(jīng)達(dá)到，腐蝕和裂紋在一定程度上繼續(xù)擴(kuò)展，直到所有的鋼筋已達(dá)到目標(biāo)的裂縫寬度，再終止試驗(yàn)進(jìn)行。這產(chǎn)生了一系列的最大裂縫和終止測(cè)試時(shí)的平均裂縫寬度數(shù)據(jù)。 視覺檢測(cè)的樣本顯示了三個(gè)階段的裂解過程。初始裂縫發(fā)生在很短的時(shí)間內(nèi)，通常在幾天之內(nèi)產(chǎn)生。在此之后，大多數(shù)裂縫以一個(gè)恒定的速度增長，直到 34 周后首次開裂，他們達(dá)到 1 毫米。裂縫達(dá)到了 1 毫米后，它們的增長速度非常緩慢，甚至一些裂縫一點(diǎn)都不增加。側(cè)限和自由的樣本表面裂紋山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 31 往往發(fā)生在側(cè)面（如對(duì)側(cè)的頂部或底部），并沿鋼筋方向發(fā)展。一般情況下無側(cè)限的樣本只有僅有的一 部分裂縫，而自由的樣本裂縫的發(fā)展卻十分常見，觀察到的裂縫垂直對(duì)齊下邊，垂直向下側(cè)相鄰的鏈接，如圖 5。 圖 5 典型裂紋模式 在拉出測(cè)試時(shí)最常見的側(cè)限和自由的故障是剝離失敗，這是由于隨著在荷載作用下腐蝕的擴(kuò)大形成裂縫，最終導(dǎo)致 右上角 /邊緣剝落，如圖 6。但是一些側(cè)限的樣本，存在第二種破壞模式，在側(cè)墻對(duì)角線出現(xiàn)裂縫，如圖 7。在腐蝕階段，這些裂縫的出現(xiàn)與觀察到的垂直裂縫如上面報(bào)道的，并不相關(guān)。 圖 6 拉出后縱向開裂 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 32 圖 7 角開裂后拉出 鋼筋最初（預(yù)制）由 12％的鹽酸溶液清洗，然后在蒸餾水清洗，另外蒸餾水洗滌之前由氫氧化鈣溶液中和。銹蝕鋼筋拉出來測(cè)試之后，以同樣的方式進(jìn)行清洗，并再次稱重。 使用下列公式確定的腐蝕程度 ? ?0R0G GC = 1 0 0 %g l ? 其中 G0是鋼筋腐蝕前的初始重量， G 是最終去除腐蝕產(chǎn)物后的測(cè)試后的鋼筋重量， g0是每單位長度的鋼筋重量（Φ 12 和Φ 16 毫米鋼筋分別 和 毫米）， l 是嵌入式的鍵長。 圖 8 和圖 9 顯示有不同程度的腐蝕鋼筋。多數(shù)表現(xiàn)出可見的凹陷，類似的實(shí)際結(jié)構(gòu)，如圖 9。然而，少數(shù)其他鋼筋表現(xiàn)出顯著的整體部分損失，更均勻的腐蝕水平，如圖 8，這可能是一個(gè)加速方法的功能。 圖 8 12 毫米鋼筋腐蝕、約 30％的質(zhì)量損失 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 33 圖 9 16 毫米鋼筋腐蝕、約 15％的質(zhì)量損失 粘結(jié)應(yīng)力和裂縫寬度 圖 10 顯示了 16 毫米的鋼筋粘結(jié)應(yīng)力與平均裂縫寬度的變化。圖 11 為12 毫米的鋼筋的。圖 12 和圖 13 顯示的最大裂縫寬度的數(shù)據(jù)。 圖 10 16 毫米的鋼筋平均裂縫寬度、粘結(jié)應(yīng)力 圖 11 12 毫米的鋼筋平均裂縫寬度、粘結(jié)應(yīng)力 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 34 圖 12 16 毫米的鋼筋最大裂縫寬度、粘結(jié)應(yīng)力 圖 13 12 毫米的鋼筋最大裂縫寬度、粘結(jié)應(yīng)力 數(shù)據(jù)顯示 12 毫米箍筋樣本的初始粘結(jié)強(qiáng)度增加，這與其他作者 [12， 15]的結(jié)論相同。對(duì)于 16 毫米箍筋樣本觀察到的裂縫寬度 和 毫米，但是，裂縫寬度減少了粘結(jié)應(yīng)力，觀察到的平均裂縫寬度為 毫米。 12mm