不同因素下钢筋混凝土裂缝宽度与锈蚀率的关系图文.docx

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不同因素下钢筋混凝土裂缝宽度与锈蚀率的关系图文

2015年第6期（总2∞期安徽建筑

口口DOI:

10.16330/ki.1007—7359.2015.04.083

不同因素下钢筋混凝土裂缝宽度与锈蚀率的关系RelationshipbetweenCrackWidthandCorrosionRatioofSteelConcreteunderDifferentFactors

鹿鸣,张同双

（山东科技大学,山东青岛266590

摘要:

锈胀开裂是钢筋混凝土桥梁在腐蚀环境下最常见的灾害。

试

验设计了12个钢筋混凝土构件,放入盐水中进行通电加速锈蚀。

并测

得锈胀裂缝宽度。

文章研究了在保护层厚度不变的情况下,不同水友

比和钢筋直径对锈胀裂缝宽度与锈蚀率之问关系的影响,对钢筋混凝

土结构耐久性设计提供一定的参考。

关键词:

水灰比;钢筋直径;锈胀裂缝宽度;钢筋锈蚀率

中图分类号,TU392.2文献标识码:

A

文章编号:

1007—7359（201506—0192—03

0引言

钢筋混凝土锈蚀损伤耐久性问题已成为国内外广为关注

的研究热点llI,已有的评估标准认为混凝土保护层一旦开裂耐

久寿命便终结。

但是大量的研究表明,混凝土保护层锈胀开裂

时钢筋的锈蚀率很小,钢筋与混凝土问的粘结性能无明显退

咎化。

这时的损伤累积还不足以对结构的承载力构成威胁[231。

对气。

混凝土保护层锈胀开裂及开裂后的裂缝宽度扩展进行研究,在爱不破坏结构安全的情况下,通过外观检查测量,根据锈胀裂缝薹宽度与相关因素之间的关系,合理准确地进行结构耐久寿命评测估,确定维修加固措施以及基于耐久性的结构再设计,无疑具差有现实意义。

梗

未

安徽建筑

1921试验设计

经过电化学加速腐蚀钢筋混凝土试件中的钢筋之后,使试

件表面出现不同宽度的裂缝（0.2mm、0.4mm、O.7mm以及

1.0mm,根据混凝土水灰比、钢筋直径等因素对锈蚀开裂的影

响,说明不同水灰比和钢筋直径对锈胀裂缝宽度与锈蚀率之间

关系的影响,并通过实测钢筋锈蚀率的试验结果加以完善和改

进。

1.1试验原材料

①水泥:

P.0.42.5。

②石子:

碎石,5~25ram连续级配。

③砂:

中砂,细度模数2.6,级配良好。

④钢筋:

HRB335,二级钢。

⑤其他:

聚羧酸减水剂。

1.2试件尺寸

试件尺寸为300mmX200mmX250mm。

1.3试验过程设计

本试验中,考虑多种因素:

不同水灰比、不同钢筋直径和不

同保护层厚度。

混凝土水灰比分别为0.3、0.4、0.5;三种钢筋直

作者简介:

鹿鸣（1989一,男,山东济,hA,山东科技大学土木工程与建

筑学院在读硕士,研究方向:

结构工程。

径分别为12mm、20ram、25mm。

分别考察不同混凝土表面裂缝宽度（O.2mm、0.4mm、0.?

mm、1.0rnm下钢筋锈蚀率。

本试验采取的试验表如表1所示。

试验过程设计表1

根据表l,本试验共需4（4组裂缝宽度X3（相同水灰比试件内放置3根不同钢筋直径×2（每组2个试件=24个试件。

2试验结果及分析

2.1不同水灰比下（D=12mm混凝土表面裂缝宽度与钢筋锈蚀率的关系

冰

一

静

督

鉴

接

骚

0.20.40.60.81.01.21.4

裂缝宽度（nm

图1不同水灰比下混凝土裹面裂缝

宽度与钢筋锈蚀率的关系（D=12mm

三种水灰比（0.3、0.4、0.5因素下,钢筋直径为12ram时。

混凝土表面裂缝宽度与钢筋锈蚀率的关系如图1所示。

由图1可以看出,当钢筋直径为12ram时,在相同水灰比情况下,钢筋锈蚀率随着混凝土表面裂缝宽度的增大而增加。

安徽建筑2015年第6期（总206期

以试验平均值作为讨论对象,水灰比为0.3时,当混凝土表面裂缝宽度分别为0.225mm、0。

40ram、0.72ram和1.1lmm,即与初始值分别增大1.78倍、3.20倍和4.93倍时,其对应的钢筋锈蚀率分别为2.718%、3.610%、6.050%和7.905%,分别增加了1.33倍、2.23倍和2.91倍;水灰比为0.4时,当混凝土表面裂缝宽度分别为0.255mrn、0.475mm、0.755mm和1.075mm,即与初始值分别增大1.86倍、2.96倍和4.22倍时,其对应的钢筋锈蚀率分别为3.161%、5.104%、5.454%和7.507%,分别增加了1.6l倍、1.73倍和2.37倍;水灰比为0.5时,当混凝土表面裂缝宽度分别为0.27ram、0.425mm、0.72mm和1.26ram,即与初始值分别增大1.57倍、2.67倍和4.67倍时,其对应的钢筋锈蚀率分别为2.886%、3.471%、5.209%和8.892%,分别增加了1.20倍、1.80倍和3.08倍。

在相同控制裂缝宽度下,水灰比分别为O.3、0.4和0.5时,当混凝土表面裂缝宽度分别为0.225mm、0.255mm和0.27mm,对应的钢筋锈蚀率分别为2.718%、3.161%和2.886%,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而增加;当混凝土表面裂缝宽度分别为0.40ram、0.475mm和0.425mm,对应的钢筋锈蚀率分别为3.610%、5.104%和3.471%,钢筋锈蚀率随水灰比的加大呈先增加后减小的趋势;当混凝土表面裂缝宽度分别为0.72mm、0.755mm和0.72mm,对应的钢筋锈蚀率分别为6.05%、5.454%和5.209%,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而减小;当混凝土表面裂缝宽度分别为1.1lmm、1.075mm和1.26ram,对应的钢筋锈蚀率分别为7.905%、7.507%和8.892%,钢筋锈蚀率随水灰比的加大呈先减小后增加的趋势。

2.2不同水灰比下（D=20mm混凝土表面裂缝宽度与钢筋锈蚀率的关系

三种水灰比（0.3、0.4、0.5因素下,钢筋直径为20ram时,混凝土表面裂缝宽度与钢筋锈蚀率的关系如图2所示。

020*********

裂缝宽度（Inn

图2不同水灰比下混凝土表面裂缝

宽度与钢筋锈蚀率的关系（D--20mm

由图2可以看出,当钢筋直径为20mm时,在相同水灰比情况下,钢筋锈蚀率随着混凝土表面裂缝宽度的增大而增加。

以试验平均值作为讨论对象,水灰比为0.3时,当混凝土表面裂缝宽度分别为0.26ram、0.44mm、0.76mm和1.12mm,即与初始值分别增大1.69倍、2.92倍和4.31倍时,其对应的钢筋锈蚀率分别为1.507%、1.976%、2.643%和3.661%,分别增加了l-3l倍、1.75倍和2.43倍;水灰比为0.4时,当混凝土表面裂缝宽度分别为0.28mm、0.555mm、0.81mm和1.045ram,即与初始值分别增大1.98倍、2.89倍和3.73倍时,其对应的钢筋锈蚀率分别

为1.709%、2.504%、3.278%和3.538%,分别增加了1.47倍、

1.92倍和2.07倍;水灰比为0.5时,当混凝土表面裂缝宽度分

别为0.25mm、0.435mm、0.765mm和1.235mm,即与初始值分别

增大1.74倍、3.06倍和4.94倍时,其对应的钢筋锈蚀率分别为

1.613%、1.713%、2.944%和3.865%,分别增加了1.06倍、1.83

倍和2.40倍。

在相同控制裂缝宽度下,水灰比分别为O.3、0.4

和0.5时,当混凝土表面裂缝宽度分别为0.26ram、0.28ram和

0.25mm,对应的钢筋锈蚀率分别为1.507%、1.709%和1.613%,

钢筋锈蚀率随水灰比的加大而增加;当混凝土表面裂缝宽度分

别为0.44mm、0.555mm和0.435mm,对应的钢筋锈蚀率分别为

1.976%、2.504%和1.713%,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而减

小;当混凝土表面裂缝宽度分别为0.76ram、O.81mm和0.765mm,对应的钢筋锈蚀率分别为2.643%、3.278%和

2.944%,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而增加;当混凝土表面裂

缝宽度分别为1.12mm、1.045ram和1.235mm,对应的钢筋锈蚀

率分别为3.661%、3.538%和3.865%,钢筋锈蚀率随水灰比的

加大呈略有增大的趋势。

2.3不同水灰比下（D=25mm混凝土表面裂缝宽度与钢筋锈蚀

率的关系

三种水灰比（0.3、0.4、0.5因素下,钢筋直径为25mm时,混

凝土表面裂缝宽度与钢筋锈蚀率的关系如图3所示。

4.0

3.5

3.0

球

、一2.5

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饕z.。

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0.5

0.2040.60.81.01.21.41.6

裂缝宽度（1111111

图3不同水灰比下混凝土表面裂缝

宽度与钢筋锈蚀率的关系（D-.-25mml

由图3可以看出,当钢筋直径为25ram时,在相同水灰比

情况下,钢筋锈蚀率随着混凝土表面裂缝宽度的增大而增加。

以试验平均值作为讨论对象,水灰比为0.3时,当混凝土表面

裂缝宽度分别为0.225mm、0.44mm、0.74ram和1.19mm,即与初

始值分别增大1.96倍、3.29倍和5.29倍时,其对应的钢筋锈蚀

率分别为0.993%、1.620%、2.260%和3.080%,分别增加了1.63

倍、2.28倍和3.10倍;水灰比为0.4时,当混凝土表面裂缝宽度

分别为0.285mm、0.45ram、0.815ram和1.06ram,即与初始值分

别增大1.58倍、2.86倍和3.72倍时,其对应的钢筋锈蚀率分别

为1.023%、1.539%、2.195%和2.662%,分别增加了1.50倍、

2.15倍和2.60倍;水灰比为0.5时,当混凝土表面裂缝宽度分

别为0.28mm、0.40ram、0.705mm和1.345mm,即与初始值分别

增大1.43倍、2.52倍和4.80倍时,其对应的钢筋锈蚀率分别为

1.071%、1.236%、1.891%和3.437%,分别增加了1.15倍、1.77

倍和3.21倍。

在相同控制裂缝宽度下,水灰比分别为O.3、0.4

亡雹匕Z

检坝l|

●

试验与测量技术

安徽建筑193

2015年第6期（总206期安徽建筑

口口

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●

试验与测量技术

安徽建筑194和0.5时,当混凝土表面裂缝宽度分别为0.225mm、0.285mm和

0.28mm,对应的钢筋锈蚀率分别为0.993%、1.023%和1.071%,

钢筋锈蚀率随水灰比的加大而增加;当混凝土表面裂缝宽度分

别为0.44ram、0.45mm和0.40ram,对应的钢筋锈蚀率分别为

1.620%、1.539%和1.236%,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而减

小;当‘混凝土表面裂缝宽度分别为0.74ram、0.815mm和

0.705mm,对应的钢筋锈蚀率分别为2.260%、2.195%和

1.891%,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而减小;当混凝土表面裂

缝宽度分别为1.19mm、1.06mm和1.345mm,对应的钢筋锈蚀

率分别为3.080%、2.662%和3.437%,钢筋锈蚀率随水灰比的

加大呈先减小后增大的趋势。

3结论

①当钢筋直径为12mm时,在相同水灰比情况下,钢筋锈

蚀率随着混凝土表面裂缝宽度的增大而增加。

在相同控制裂缝

宽度下,水灰比分别为0.3、0.4和0.5时,当混凝土表面裂缝宽

度为0.2mm,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而增加;当混凝土表

面裂缝宽度为0.4mm,钢筋锈蚀率随水灰比的加大呈先增加后

减小的趋势;当混凝土表面裂缝宽度为0.7mm,钢筋锈蚀率随

水灰比的加大而减小;当混凝土表面裂缝宽度为1.0mm,钢筋

锈蚀率随水灰比的加大呈先减小后增加的趋势。

②当钢筋直径为20ram时,在相同水灰比情况下,钢筋锈

蚀率随着混凝土表面裂缝宽度的增大而增加。

在相同控制裂缝

宽度下,水灰比分别为0.3、0.4和0.5时,当混凝土表面裂缝宽度为0.2mm,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而增加;当混凝土表面裂缝宽度为0.4mm,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而减小;当混凝土表面裂缝宽度分别为0.7ram,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而增加;当混凝土表面裂缝宽度为1.0mm,钢筋锈蚀率随水灰比的加大呈略有增大的趋势。

③当钢筋直径为25mm时,在相同水灰比情况下,钢筋锈蚀率随着混凝土表面裂缝宽度的增大而增加。

在相同控制裂缝宽度下,水灰比分别为0.3、0.4和0.5时,当混凝土表面裂缝宽度为0.2mm,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而增加;当混凝土表面裂缝宽度为0.4mm,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而减小;当混凝土表面裂缝宽度为O.7mm,钢筋锈蚀率随水灰比的加大而减小;当混凝土表面裂缝宽度为1.0mm,钢筋锈蚀率随水灰比的加大呈先减小后增大的趋势。

参考文献

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InternationalconferenceDurability.Detroit;ACISPl26—1,1991.

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[41GB/1"50082—2009,普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准回・誓}jk■拿jk.sle业业业业■}誊}■t业业业—譬业—k警}业省皇业业坐业■}jkj;}业坐业jk■}坐坐姑■}萱皇坐坐■}薯}jk—譬坐坐坐（上接第175页

从而选择最经济合理的节能建筑设计方案。

3.2绿色照明

3.2.1充分利用自然光照明

由于很多大型商业建筑在规划设计之初并没有考虑利用

自然采光实现照明节能的措施,或者由于经营者过度装修而减

少开窗,都造成了大型商业建筑室内天然采光不足。

因此,只好

过度依赖人工照明,增加照明的耗电量。

理想的商业照明规划设计,应该兼顾营业需求和节能理

念,适度采用天然采光,以减少人工照明的需求,减少经营者能

源消费的压力。

增大商业建筑的窗墙比或利用采光井与玻璃幕

墙的设计,均可以产生需要的天然光线照明效果。

但是,较大面

积的采光天井和采光天窗又是夏季隔热的薄弱环节,需要加强

遮阳防晒措施。

3.2.2合理照度设计

商业照明盲目追求过高的照度不但会产生眩光、炽热等问

题,引起顾客烦躁和心理不适,破坏商店营造的舒适愉悦的气

氛,而且还会导致照明和空调负荷增大,造成能源浪费。

调查结

果显示,有些商场照度严重超标,造成巨大的能源浪费。

所以照

明设计人员应该树立节能意识,纠正盲目追求高照度的不良倾

向,根据照明设计标准和空间照度的需求,合理选择设计照度,

以达到照明节能的目标。

3.2.3照明控制管理

目前商业建筑普遍使用的开关需要人工操作,但是由于使

用者缺乏节能观念,往往造成不必要的浪费。

照明控制管理系

统是利用自动化的方式控制照明设备,可以进一步提高照明系

统的效率,并且达成许多人工控制不易达成的目的。

综上所述,商业照明节能可以从尽量减少线路上的损耗、

提高系统的功率因素、根据国家照度标淮推荐值设计灯具的数

量与布局、选用高效的新光源和镇流器、采用照明自动控制系统来控制灯光等方面着手。

当然,目前推广绿色照明还有一定阻力和困难,主要是由于人们的认识和观念跟不上,某些新光源和镇流器的质量还存在一些问题,特别是节能灯更为明显,多数新型高效光源价格较高,增加了建设投资或使用者的费用。

4总结

大型商业建筑能耗大,据统计,其单位建筑面积能耗是住宅的10。

15倍,有25%~30%的节能空间。

由于成本的原因,大型商业建筑偏向于采用无成本或低成本的节能技术,节能潜力巨大。

通过对商业建筑自身和机械设备的节能优化处理:

可以营造动态舒适、健康的商业空间,吸引顾客;可以降低商场建筑的运营耗能,以节省建筑使用中的运营费用;可以营造更具人情味的工作环境,提高员工的工作效率以创造更多价值;可以减少商场建筑对周边城市环境的负面影响。

参考文献

【l】GB50189—2005,公共建筑节能设计标准【s】.

【2】张纪文.大型商业建筑低成本节能改造技术分析明.建筑节能,2008（2.

【3】3李英子,高磊.关于大型商场建筑节能问题探讨叨.商业经济,2008（33.

[4】杨红霞.建筑节能评价体系的探讨与研究Ⅲ.暖通空调.2006（9.【5】刘力,陈莹,金国红.抓住基本体征的大型商业建筑快速设计叨.城市建筑.2005（8.

不同因素下钢筋混凝土裂缝宽度与锈蚀率的关系

作者:

鹿鸣,张同双

作者单位:

山东科技大学,山东青岛,266590

刊名:

安徽建筑

英文刊名:

AnhuiArchitecture

年,卷（期:

2015,22（6

引用本文格式:

鹿鸣.张同双不同因素下钢筋混凝土裂缝宽度与锈蚀率的关系[期刊论文]-安徽建筑2015（6