張喜德，張椿民，戴中輝

(1.廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院， 廣西南寧530004;2.廣西大學(xué)工程防災(zāi)與結(jié)構(gòu)安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西南寧530004；3.廣西工程防災(zāi)與結(jié)構(gòu)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西南寧530004)

?

再生混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋臨界銹蝕率的預(yù)測(cè)模型

張喜德1,2,3，張椿民1，戴中輝1

(1.廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院， 廣西南寧530004;2.廣西大學(xué)工程防災(zāi)與結(jié)構(gòu)安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西南寧530004；3.廣西工程防災(zāi)與結(jié)構(gòu)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西南寧530004)

為預(yù)測(cè)再生混凝土保護(hù)層銹脹開(kāi)裂時(shí)刻的鋼筋銹蝕率，根據(jù)目前再生混凝土鋼筋銹蝕和銹裂行為的試驗(yàn)研究，借助一些合理的基本假定，采用彈性理論分析了鋼筋銹蝕至保護(hù)層開(kāi)裂的全過(guò)程，建立了再生混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋臨界銹蝕率的理論計(jì)算模型，模型中考慮了鐵銹在銹脹裂縫中的填充行為和開(kāi)裂混凝土的損傷。為驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，對(duì)15種不同配合比的再生混凝土試件進(jìn)行了通電加速銹蝕試驗(yàn)。理論分析與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明，模型的預(yù)測(cè)結(jié)果是可靠的，滿足工程計(jì)算精度，可用于再生混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋均勻銹蝕條件下的臨界銹蝕率計(jì)算和耐久性的影響因素分析。

再生混凝土；臨界銹蝕率；預(yù)測(cè)模型；保護(hù)層銹脹開(kāi)裂

再生混凝土的開(kāi)發(fā)利用是實(shí)現(xiàn)廢棄混凝土循環(huán)利用和減少天然骨料開(kāi)采的重要途徑，而目前，再生混凝土的研究主要集中于力學(xué)性能方面，耐久性的研究仍處于薄弱環(huán)節(jié)[1-2]?；炷两Y(jié)構(gòu)耐久性的極限狀態(tài)一般是以鋼筋銹蝕引起保護(hù)層開(kāi)裂為依據(jù)[3]，也常將銹裂時(shí)刻的鋼筋銹蝕率定義為臨界銹蝕率。因此，研究鋼筋銹蝕引起的再生混凝土保護(hù)層開(kāi)裂具有重要的工程實(shí)際意義。

由已有的再生混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕和銹裂行為的研究結(jié)果[4-7]可知，雖然再生混凝土的孔隙率較普通混凝土大，部分鐵銹會(huì)滲入孔隙，但由于再生粗骨料存在初始缺陷，加之混凝土內(nèi)部界面過(guò)渡區(qū)種類多[8]，同配合比下，其抗拉強(qiáng)度往往較普通混凝土低，以至于相同條件下仍未能延緩保護(hù)層開(kāi)裂，因此再生混凝土的銹脹開(kāi)裂過(guò)程較普通混凝土復(fù)雜。目前，再生混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕率的研究主要采用試驗(yàn)方法，僅根據(jù)有限的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行定性分析或建立回歸方程難以具備普遍適用性。因此，若能在現(xiàn)有試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上建立可靠的保護(hù)層開(kāi)裂時(shí)刻的鋼筋銹蝕率理論預(yù)測(cè)模型，則可為再生混凝土耐久性的進(jìn)一步研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有利參考。

1　銹蝕階段劃分

再生混凝土的鋼筋銹蝕過(guò)程基本與普通混凝土類似[5]，而在普通混凝土結(jié)構(gòu)銹脹開(kāi)裂過(guò)程的研究中，銹裂三階段理論得到大部分學(xué)者的認(rèn)可，本文也將再生混凝土的銹脹開(kāi)裂過(guò)程劃分為三個(gè)階段(如圖1)：①鐵銹自由膨脹階段。有害物質(zhì)滲透通過(guò)構(gòu)件的保護(hù)層[9]，達(dá)到鋼筋表面，破壞鋼筋表面的鈍化膜，使鋼筋處于活化狀態(tài)，之后產(chǎn)生的鐵銹將開(kāi)始填充鋼筋—混凝土界面空隙及周?chē)炷撩?xì)孔，根據(jù)文獻(xiàn)[10]對(duì)普通混凝土的的研究，鋼筋—混凝土界面空隙的厚度為10～20 μm，在鐵銹完成填充前，不會(huì)對(duì)銹蝕鋼筋周?chē)脑偕炷廉a(chǎn)生擠壓作用。②再生混凝土承受應(yīng)力階段。當(dāng)鋼筋—混凝土界面及周?chē)?xì)孔被鐵銹填充滿后，進(jìn)一步生成的鐵銹一方面會(huì)使得界面空隙中的銹層變密，另一方面會(huì)對(duì)銹蝕鋼筋周?chē)募s束混凝土產(chǎn)生擠壓，這時(shí)約束混凝土將處于徑向承受壓應(yīng)力而環(huán)向承受拉應(yīng)力的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)力的大小主要與鋼筋銹蝕的程度有關(guān)。③再生混凝土開(kāi)裂階段。當(dāng)鋼筋銹蝕達(dá)到一定程度后，首先在鋼筋—混凝土界面附近出現(xiàn)裂縫，裂縫未貫通保護(hù)層，即為內(nèi)裂裂縫；隨著鋼筋銹蝕的發(fā)展，裂縫逐漸延伸到保護(hù)層表面，形成外裂裂縫，試件耐久性達(dá)到極限狀態(tài)，此階段產(chǎn)生的鐵銹可能會(huì)破壞致密銹層而填充裂縫。

(a) 鋼筋開(kāi)始銹蝕

(b) 鐵銹自由膨脹第1階段

(c) 再生混凝土承受應(yīng)力第2階段

(d) 再生混凝土開(kāi)裂第3階段

圖1再生混凝土銹脹開(kāi)裂過(guò)程

Fig.1Corrosion-induced cracking process in recycledaggregate concrete

2　保護(hù)層開(kāi)裂時(shí)刻的鋼筋銹蝕率預(yù)測(cè)模型

2.1基本假定

再生混凝土是一種復(fù)合材料，由天然粗骨料、附著老砂漿、新砂漿、老界面過(guò)渡區(qū)和新界面過(guò)渡區(qū)五相基質(zhì)構(gòu)成[4]，其力學(xué)性能存在一定離散性，加之鋼筋銹蝕受諸多因素影響，因此在理論分析時(shí)，需應(yīng)用到以下基本假定[11]：①鋼筋發(fā)生均勻銹蝕，對(duì)約束混凝土產(chǎn)生均勻銹脹力；②再生混凝土所承受的拉應(yīng)力達(dá)到其抗拉強(qiáng)度時(shí)開(kāi)裂，在此之前被看作一種均勻的彈性材料；③鋼筋—混凝土界面空隙的厚度均勻；④銹蝕鋼筋周?chē)募s束混凝土被視為一厚壁圓筒，其厚度為保護(hù)層厚度，銹脹裂縫沿徑向由內(nèi)而外發(fā)展，約束混凝土分為已開(kāi)裂圓筒和未開(kāi)裂圓筒；⑤再生混凝土僅承受銹脹力，不考慮其他作用所產(chǎn)生的效應(yīng)；⑥鐵銹視為彈性材料，不考慮未銹蝕鋼筋的變形。

2.2各階段的鋼筋銹蝕率分析

2.2.1鐵銹自由膨脹階段

處于自由膨脹階段的鐵銹不會(huì)對(duì)周?chē)s束混凝土產(chǎn)生擠壓作用，此時(shí)的空間關(guān)系如圖2所示。取銹蝕率為ρ(不做說(shuō)明指截面損失率)，鋼筋—混凝土界面空隙厚度為δ0，銹蝕前鋼筋半徑為r(r=d/2，d為鋼筋初始直徑)，銹蝕后殘余半徑為rρ，鐵銹自由膨脹后的名義半徑為r1，體積膨脹率為n。則鋼筋銹蝕率可表示為：

(1)

根據(jù)圖2，由rρ、r1、ρ和n的對(duì)應(yīng)關(guān)系可進(jìn)一步得：

(2)

2.2.2再生混凝土承受應(yīng)力階段

當(dāng)銹蝕鋼筋周?chē)募s束混凝土受到徑向銹脹力q后，將使其產(chǎn)生徑向位移δrc，鐵銹受反作用力產(chǎn)生δru的位移，如圖3所示。取R0=r+δ0，R0為鋼筋截面圓心至保護(hù)層內(nèi)邊緣的距離。根據(jù)Lu[11]的研究可得銹脹力q為：

圖2鐵銹膨脹階段示意圖

Fig.2The space relation in the rust expansion stage

圖3承受應(yīng)力階段的變形圖

Fig.3The deformation in the bearing stress stage

(3)

式(3)中，Rc為鋼筋截面形心至保護(hù)層表面的距離，Rc=R0+c，c為保護(hù)層厚度，Erc為再生混凝土彈性模量，長(zhǎng)期銹蝕應(yīng)考慮混凝土蠕變的影響[11]，μrc為再生混凝土泊松比。根據(jù)文獻(xiàn)[2]，再生混凝土的彈性模量可按式(4)計(jì)算，根據(jù)文獻(xiàn)[12]，泊松比可按經(jīng)驗(yàn)公式(5)取值，Erc和μrc也可由試驗(yàn)確定,Eru為鐵銹彈性模量，其值受銹蝕環(huán)境影響很大，為40～200 GPa，泊松比為μrc，其值在0.2～0.3[13]。

(4)

μrc=0.21-0.0003β,

(5)

式(4)和式(5)中，β為再生粗骨料取代率，fcu,k為再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2.3再生混凝土開(kāi)裂階段

對(duì)于未開(kāi)裂圓筒(Re

(6)

式中ftk為再生混凝土抗拉強(qiáng)度。根據(jù)彈性力學(xué)可進(jìn)一步得[14]：

(7)

圖4　混凝土開(kāi)裂階段的應(yīng)力分布圖Fig.4　Stress distribution in the concrete cracking stage

對(duì)于開(kāi)裂圓筒(R0

(8)

式中的σθ(R)是一個(gè)復(fù)雜函數(shù)，與開(kāi)裂混凝土圓筒的損壞程度有關(guān)，這里僅知道邊界條件σθ(R=Re)=ftk，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，引入開(kāi)裂部分的應(yīng)力平均系數(shù)α[14]，即開(kāi)裂筒體的平均應(yīng)力為αftk，α的取值范圍為0～1，再生混凝土應(yīng)考慮取代率的影響，可按下式進(jìn)行修正：

(9)

α0的值取為0～1。由式(7)和式(8)可得銹脹力q[14]的表達(dá)式：

(10)

式(10)中，再生混凝土的抗拉強(qiáng)度f(wàn)tk應(yīng)考慮取代率的影響[2]，可取：

(11)

式中ftk也可由試驗(yàn)確定。

(12)

式(12)中，當(dāng)α∈[0,1)時(shí)，Re小于Rc，但整個(gè)混凝土保護(hù)層已達(dá)到最大承載能力，再生混凝土是一種脆性材料，當(dāng)銹脹力q達(dá)到最大值后，裂縫將迅速貫通至保護(hù)層表面。

將α的取值以及對(duì)應(yīng)的Re代入式(10)可得臨界銹脹力，如表1所示，表1中銹脹力用d0(d0=d+2δ0)和保護(hù)層厚度c表達(dá)。從表1中可看出，開(kāi)裂混凝土的應(yīng)力平均系數(shù)α對(duì)臨界銹脹力和開(kāi)裂圓筒的大小有著顯著影響。

表1　α取不同值時(shí)的臨界銹脹力qcrTab.1　The critical rust expansion force at different α values

為了表達(dá)方便，引入?yún)?shù)ξ，令qcr=ξftk，由式(10)可得ξ為：

(13)

根據(jù)文獻(xiàn)[11]，可得保護(hù)層開(kāi)裂時(shí)刻的銹蝕率ρ1為：

(14)

式(14)未考慮鐵銹在裂縫中的填充現(xiàn)象，而根據(jù)試驗(yàn)研究，鋼筋—混凝土界面空隙中的致密銹層遭到破壞后鐵銹會(huì)填充裂縫[15]，為了與真實(shí)情況相符和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，鐵銹填充現(xiàn)象應(yīng)予以考慮，但由于鐵銹要在致密銹層破壞后才會(huì)填充裂縫，根據(jù)文獻(xiàn)[16]，如果混凝土抗拉強(qiáng)度較低、保護(hù)層厚度較薄、銹蝕鋼筋直徑較大或者鐵銹生成較快時(shí)，致密銹層可能還未破壞，銹脹裂縫已發(fā)展到保護(hù)層表面，即鐵銹不填充裂縫，反之，則可能出現(xiàn)致密銹層遭受破壞后鐵銹部分填充或完全填充裂縫。此外，在鐵銹自由膨脹和再生混凝土承受應(yīng)力階段，鐵銹會(huì)填充、擴(kuò)散至銹蝕鋼筋周?chē)幕炷撩?xì)孔中，所以鐵銹的填充量難以準(zhǔn)確計(jì)算，本文同文獻(xiàn)[11]，通過(guò)引入鐵銹填充系數(shù)k來(lái)體現(xiàn)復(fù)雜的填充行為。再生粗骨料取代率影響著再生混凝土的毛細(xì)孔孔隙率和抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而影響鐵銹的填充行為，因此k的取值應(yīng)考慮取代率的影響，考慮到銹蝕率與混凝土抗拉強(qiáng)度有關(guān)，采用同配合比的再生混凝土與普通混凝土的抗拉強(qiáng)度比進(jìn)行修正：

(15)

式中k0的取值與ftk、c、d和銹蝕環(huán)境等因素有關(guān)[16]，加速銹蝕時(shí)，k0取0.10～0.30，自然銹蝕時(shí)k0取0.70～0.80[11]，當(dāng)k大于1.0時(shí)，取k=1.0。

圖5　鐵銹填充示意圖Fig.5　Rust distribution diagram

假設(shè)銹脹裂縫形狀為等腰三角形[17]，裂縫長(zhǎng)度為保護(hù)層厚度，填入裂縫中的鐵銹按自由填充計(jì)算，如圖5所示，若取單位長(zhǎng)度為計(jì)算單元，則考慮系數(shù)k后的保護(hù)層開(kāi)裂時(shí)刻填入裂縫中的鐵銹為：

(16)

式中wi為裂縫寬度，Vru為單位長(zhǎng)度的鐵銹體積。保護(hù)層與鋼筋界面處的裂縫寬度之和可表示為[17]：

(17)

δ1[17]為與ρ1相對(duì)應(yīng)的鋼筋銹蝕深度，表達(dá)式為：

(18)

根據(jù)鋼筋截面損失與鐵銹體積膨脹關(guān)系，將式(17)代入式(16)，可進(jìn)一步得Vru：

(19)

將式(18)代入式(19)可得填充裂縫所產(chǎn)生的銹蝕率ρ2[11]：

(20)

于是可得考慮鐵銹填充裂縫后的再生混凝土鋼筋臨界銹蝕率ρcr為：

(21)

式中ρ1按式(14)計(jì)算，迭代計(jì)算后可得ρcr。

3　試驗(yàn)驗(yàn)證

為證明預(yù)測(cè)模型的正確性，本文設(shè)計(jì)了通電加速銹蝕試驗(yàn)，試件尺寸如圖6，試驗(yàn)裝置如圖7。試驗(yàn)設(shè)置3組水灰比(w/c)，分別為0.4、0.5和0.6，再生粗骨料取代率取0%、25%、50%、75%和100%五個(gè)水平，共15種配合比，見(jiàn)表2，銹蝕鋼筋采用直徑為20 mm的HPB300級(jí)光圓鋼筋。每種配合比制作3個(gè)試件，為一個(gè)試驗(yàn)組，編號(hào)為RCxy(普通混凝土用NC表示)，x代表取代率，y代表水灰比，如RC0756代表取代率為75%、水灰比為0.6的試驗(yàn)組。由于再生粗骨料吸水率大，在配置混凝土前，需進(jìn)行預(yù)吸水處理。在澆筑混凝土前，鋼筋需除銹和稱重。試件脫模后，外露鋼筋和試件端面需用環(huán)氧樹(shù)脂密封處理。試件養(yǎng)護(hù)完成后，取出將相互連接好的濕潤(rùn)的4片銅板電極安放在其表面，包裹上已大量吸收NaCl溶液(濃度為3.5%)的棉花，為防止水分蒸發(fā)，棉花外面包上一層塑料薄膜。采用高清錄像和現(xiàn)場(chǎng)觀察確定裂縫開(kāi)展情況，一旦保護(hù)層表面出現(xiàn)可見(jiàn)裂縫后，立即停止通電，破碎周?chē)炷?，取出銹蝕鋼筋，清除鐵銹，干燥后稱重。根據(jù)銹蝕前后的鋼筋質(zhì)量求出銹蝕率。由于采用光圓鋼筋，所得鋼筋銹蝕率即為截面損失率，然后取3個(gè)試件的平均值為該組試件的臨界銹蝕率試驗(yàn)值。

圖6試件尺寸

Fig.6Details of specimens

圖7試驗(yàn)裝置

Fig.7Test device

由于試驗(yàn)采用通電加速銹蝕方式，鐵銹膨脹系數(shù)n取為1.8[16]?？紤]到鋼筋—混凝土界面周?chē)饕獮樗嗌皾{，再生粗骨料的初始缺陷對(duì)這部分砂漿影響不大，參考普通混凝土的研究[17]，界面空隙厚度δ0取為12.5 μm，開(kāi)裂混凝土的應(yīng)力平均系數(shù)初始值α0取中間值0.5，再生混凝土彈性模量、泊松比和抗拉強(qiáng)度按式(4)、(5)和(11)計(jì)算，不考慮混凝土蠕變。經(jīng)反復(fù)計(jì)算，水灰比為0.4、0.5、0.6的試驗(yàn)組鐵銹填充系數(shù)初始值k0分別取0.25、0.15、0.10時(shí)與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，見(jiàn)表2。由表2可知，理論預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)最大誤差控制在5%以內(nèi)，滿足工程計(jì)算精度，可見(jiàn)所建立的再生混凝土結(jié)構(gòu)臨界銹蝕率預(yù)測(cè)模型是可行的。當(dāng)再生粗骨料取代率β=0時(shí)，混凝土為普通混凝土，因此預(yù)測(cè)模型也可用于普通混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算。

表2　混凝土配合比及臨界銹蝕率1Tab.2　Mix proportions andcritical corrosion rate

注：1.誤差=(試驗(yàn)值-理論值) /試驗(yàn)值×100%，表中NA為天然粗骨料，RA為再生粗骨料，RA%為再生粗骨料取代率。

4　結(jié)　語(yǔ)

本文根據(jù)現(xiàn)有的再生混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層銹脹開(kāi)裂過(guò)程的試驗(yàn)研究結(jié)果，進(jìn)行理論分析，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

①基于再生混凝土鋼筋銹蝕和銹裂行為的試驗(yàn)研究成果，將保護(hù)層銹脹開(kāi)裂過(guò)程劃分為鐵銹自由膨脹、再生混凝土承受應(yīng)力和再生混凝土開(kāi)裂3個(gè)階段。

②根據(jù)鋼筋均勻銹蝕的特征，通過(guò)引入鐵銹填充系數(shù)k和開(kāi)裂混凝土的應(yīng)力平均系數(shù)α，采用彈性理論建立了再生混凝土鋼筋銹蝕率預(yù)測(cè)模型，模型中考慮了取代率對(duì)鋼筋銹蝕率的影響，該模型可用于求解再生混凝土和普通混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層銹脹開(kāi)裂時(shí)刻的鋼筋銹蝕率。

③通過(guò)對(duì)15種不同配合比的再生混凝土試件進(jìn)行通電加速銹蝕試驗(yàn)，所得的保護(hù)層銹脹開(kāi)裂時(shí)刻的鋼筋銹蝕率與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明，在各參數(shù)的合理取值下，理論計(jì)算結(jié)果可靠，所建立的臨界銹蝕率預(yù)測(cè)模型是可行的。

[1]劉玉蓮,曹明莉,張會(huì)霞.再生混凝土耐久性研究進(jìn)展[J]. 混凝土,2013(4): 94-98.

[2]肖建莊.再生混凝土[M]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2008.

[3]張喜德,韋樹(shù)英,秦偉.混凝土結(jié)構(gòu)中箍筋的銹蝕機(jī)理分析[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,28(1):10-13.

[4]ZHAO Y X, DONG J F, WU Y Y, et al.Steel corrosion and corrosion-induced cracking in recycled aggregate concrete[J]. Corrosion Science, 2014, 85(85):241-250.

[5]黃瑩.再生粗骨料對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響機(jī)理試驗(yàn)研究[D]. 南寧：廣西大學(xué),2012.

[6]III W.Stochastic service-life modeling of chloride-induced corrosion in recycled-aggregate concrete[J]. Cement and Concrete Composites, 2015, 55:103-111.

[7]ZHAO Y X, DONG J F, DING H J, et al.Shape of corrosion-induced cracks in recycled aggregate concrete[J]. Corrosion Science, 2015, 98:310-317.

[8]藍(lán)文武,甘靜艷,孫鵬,等.人工砂再生混凝土剪切性能試驗(yàn)研究[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013,38(4):975-981.

[9]張喜德, 韋樹(shù)英, 彭修寧. 混凝土碳化深度的灰色預(yù)測(cè)[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版),2002, 69(4):7-10.

[10]MAADDAWY T E, SOUDKI K.A model for prediction of time from corrosion initiation to corrosion cracking[J]. Cement and Concrete Composites, 2007,29(3):168-175.

[11]LU C H, JING W L, LIU R G.Reinforcement corrosion-induced cover cracking and its time prediction for reinforced concrete structures[J]. Corrosion Sciences, 2011, 53(4):1337-1347.

[12]陳宗平,徐金俊,鄭華海,等.再生混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)及應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系[J]. 建筑材料學(xué)報(bào), 2013,16(1): 24-32.

[13]ZHAO Y X, DAI H, JIN W L.A study of the elastic moduli of corrosion products using nano-indentation techniques[J]. Corrosion Sciences, 2012, 65(12):163-168.

[14]季呈.基于彌散裂縫模型的混凝土保護(hù)層銹脹開(kāi)裂初步研究[D]. 重慶:重慶大學(xué), 2013.

[15]余江,趙羽習(xí),金偉良.混凝土結(jié)構(gòu)銹脹裂縫中鐵銹分布的試驗(yàn)研究[J]. 混凝土,2011(3): 5- 8, 34.

[16]吳鋒,張章,龔海景.基于銹脹裂縫的銹蝕梁鋼筋銹蝕率計(jì)算[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào).2013, 34(10):144-150.

[17]趙羽習(xí),金偉良.鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土構(gòu)件保護(hù)層脹裂的全過(guò)程分析[J]. 水利學(xué)報(bào), 2005, 36(8): 939- 945.

(責(zé)任編輯唐漢民梁碧芬)

Prediction model of critical corrosion rate in recycled aggregate concrete structures

ZHANG Xi-de1,2,3，ZHANG Chun-min1，DAI Zhong-hui1

(1. College of Civil Engineering and Architecture, Guangxi University, Nanning 530004, China;2. Key Laboratory of Disaster Prevention and Structural Safety of Ministry of Education,Guangxi University, Nanning 530004, China;3. Guangxi Key Laboratory of Disaster Prevention and Structural Safety, Nanning 530004, China)

To predict the steel corrosion rate when corrosion-induced crackingappears inrecycled aggregate concretecover, basedon experimental studyand some reasonable assumptions, the entirecorrosion process from corrosion initiation to cover cracking due to the corrosion was analyzed by the elastic theory, atheoretical predictionmodel of critical corrosion rate in recycled aggregate concrete structures was established,and the filling behavior of rust in cracks and damagein cracking concrete were considered. In order to verify the model,15 recycled aggregate concrete specimenswere adopted and steel corrosion of the specimens was accelerated with DC power. The comparison between theoretical analysis and experimental results shows that the prediction results are reliable and meet the accuracy requirement of engineering.The predictionmodel can be used to analyze the critical corrosion rate and the influence factors of durability of recycled aggregate concrete structures under uniform corrosion.

recycled aggregate concrete; critical corrosion rate; predictive model; corrosion-induced cover cracking

2016-04-01；

2016-05-11

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51408138);廣西自然科學(xué)基金—青年科學(xué)基金項(xiàng)目(2014GXNSFBA118251);廣西高?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(YB2014022)

張喜德(1963—)，男，廣西防城港人，廣西大學(xué)教授，博士；Email：zxd-gxu@163.com。

10.13624/j.cnki.issn.1001-7445.2016.0945

TU375

A

1001-7445(2016)04-0945-08

引文格式：張喜德，張椿民，戴中輝.再生混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋臨界銹蝕率的預(yù)測(cè)模型[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，41(4)：945-952.