不同因素下钢筋混凝土裂缝宽度与锈蚀率的关系图文.docx

1、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.10077359.2015.04.083不同因素下钢筋混凝土裂缝宽度与锈蚀率的关系 Relationship between Crack Width and Corrosion Ratio of Steel Concrete under Different Factors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

2、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:10077359(2015060192030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

3、 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192 1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试验原材料水泥:P.0.42.5。石子:碎石,525ram连续级配。砂:中砂

4、,细度模数2.6,级配良好。钢筋:HRB335,二级钢。其他:聚羧酸减水剂。1.2试件尺寸试件尺寸为300mm X 200mm X 250mm。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

5、裂缝宽度X 3(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

6、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

7、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

8、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

9、 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

10、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.

11、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

12、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。4.03.53.0球、一2.5爵饕z.。摇器1.5l 00.50.2040.60.81.01.21.41.6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-.-25mm l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

13、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

14、.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 1932015年第6期(总206期 安徽建筑口 口检 测试 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

15、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结论当

16、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。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

17、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。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.

18、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【1】Meta P K.Concrete durability-fifty yearsprogressC/Malhotra V M, Proceeding of 2ndInternational conference Durability.Detroit;ACI SPl261,1991.【2】 Bazant Z P.PhysieM model for steel corrosion in sstructures一叨. Journal of the Structur

19、al Division,1979(6.【3Chemin L,Val D V.Prediction of cover cracking in reinforced concrete structures due to corrosionC.1st Inter.Con.on Construction Heritage in Coastal and Marine Environments,Lisbon,2008.41GB/1500822009,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

20、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

21、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

22、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

23、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】GB 501892005,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.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:Anhui Architecture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