李鵬飛 張媛 王凱 弓扶元 汪承志

摘要：為研究堿骨料反應(yīng)（Alkali-Aggregate Reaction，AAR）和銹蝕對(duì)鋼筋-混凝土黏結(jié)性能影響的損傷機(jī)理，試驗(yàn)制備了一系列不同鋼筋直徑的混凝土拉拔試件，通過(guò)測(cè)量混凝土的膨脹量、鋼筋銹蝕質(zhì)量損失以及相應(yīng)的拉拔試驗(yàn)，評(píng)估不同程度損傷對(duì)黏結(jié)性能的影響。得到了耦合損傷下堿骨料膨脹和鋼筋銹蝕對(duì)黏結(jié)性能影響的量化結(jié)果，并闡明了黏結(jié)性能的劣化規(guī)律。結(jié)果表明：短期耦合損傷下，AAR凝膠和銹蝕產(chǎn)物填充混凝土孔隙以提高黏結(jié)強(qiáng)度；隨著損傷程度加劇，反應(yīng)產(chǎn)物膨脹應(yīng)力釋放，黏結(jié)強(qiáng)度開(kāi)始下降。長(zhǎng)期耦合損傷作用會(huì)嚴(yán)重劣化混凝土性能，造成混凝土黏結(jié)性能嚴(yán)重劣化。研究結(jié)果可為鋼筋混凝土工程設(shè)計(jì)與維護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞：堿骨料膨脹；鋼筋銹蝕；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；耦合損傷；黏結(jié)性能

中圖法分類號(hào)：TV41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.02.013

文章編號(hào)：1006-0081（2024）02-0080-08

0 引 言

堿骨料反應(yīng)（Alkali-Aggregate Reaction，AAR）是骨料中的活性硅和混凝土孔隙溶液中的堿性物質(zhì)的反應(yīng)，銹蝕是鋼筋和電解質(zhì)溶液之間接觸面上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，這兩種情況往往同時(shí)發(fā)生，并形成膨脹性化合物，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生額外應(yīng)力、裂縫、位移和使機(jī)械強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)過(guò)早受損而無(wú)法滿足結(jié)構(gòu)的耐久性和強(qiáng)度要求³。許多學(xué)者對(duì)鋼筋-混凝土黏結(jié)性能進(jìn)行了試驗(yàn)和模型研究。譚妮等通過(guò)拉拔試驗(yàn)研究了AAR膨脹率對(duì)鋼筋-混凝土黏結(jié)性能的影響。牛荻濤等通過(guò)大量試驗(yàn)研究闡明銹蝕后鋼筋的機(jī)械特性和黏結(jié)性能退化是導(dǎo)致構(gòu)件整體力學(xué)性能劣化的根本原因。Jiradilok等通過(guò)拉拔試驗(yàn)研究了鋼筋銹蝕后鋼筋混凝土的黏結(jié)變化。然而，目前對(duì)這兩種損傷的研究成果較為分散，并且對(duì)于AAR和鋼筋銹蝕耦合損傷對(duì)黏結(jié)性能的量化影響結(jié)果研究尚未深入探討。本文在參考以往研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制備了不同鋼筋直徑的混凝土拉拔試件，以研究不同損傷程度下黏結(jié)強(qiáng)度的劣化規(guī)律。將膨脹率和銹蝕率作為損傷因子，揭示了鋼筋-混凝土黏結(jié)性能的變化規(guī)律和劣化機(jī)理。

1 試驗(yàn)方案

1.1 材料性能測(cè)試

在試驗(yàn)中，考慮將不同鋼筋直徑和不同加速損傷時(shí)間作為研究參數(shù)。試驗(yàn)所用水泥為普通硅酸鹽水泥（PO 42.5），粗骨料粒徑為5～20 mm不等，細(xì)骨料（中砂）的細(xì)度模數(shù)為3.827，選用高性能聚羧酸減水劑?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土配合比見(jiàn)表1。選用國(guó)標(biāo)HRB400帶肋鋼筋，選取同一批鋼筋進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，獲得鋼筋材料性能，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

1.2 試件及試驗(yàn)流程設(shè)計(jì)

拉拔試件設(shè)計(jì)為邊長(zhǎng)150 mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體混凝土試件，試件中心嵌入不同直徑的HRB400帶肋鋼筋，選用12 mm和20 mm兩種直徑鋼筋，鋼筋與混凝土的黏結(jié)段長(zhǎng)度l為5D（D為鋼筋直徑）。試件兩端非黏結(jié)段通過(guò)PVC管包裹鋼筋段。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)并測(cè)試80個(gè)拉拔試件，試件參數(shù)如表3中所示。

鋼筋混凝土試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下澆注后固化24 h，脫模并養(yǎng)護(hù)在50 ℃±0.5 ℃、相對(duì)濕度為95%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中。試件在養(yǎng)護(hù)28 d后轉(zhuǎn)至80 ℃±0.5 ℃的純水中養(yǎng)護(hù)24 h，用精度為10 μm的千分尺測(cè)量試件的初始長(zhǎng)度；再放入80 ℃±0.5 ℃堿骨料箱中浸泡，測(cè)量混凝土膨脹變化情況，測(cè)量頻次為7 d，直到AAR試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到150 d。試件的體積膨脹率計(jì)算公式為

式中：ε為浸泡在堿溶液中的試件在第t天的AAR體積膨脹率；如圖1所示，l為1—1′ 兩點(diǎn)間第t天AAR膨脹測(cè)量長(zhǎng)度，l為1—1′兩點(diǎn)間未膨脹測(cè)量初始長(zhǎng)度，l為2—2′兩點(diǎn)間第t天AAR膨脹測(cè)量長(zhǎng)度，l為2—2′ 兩點(diǎn)間未膨脹測(cè)量初始長(zhǎng)度，l為3—3′ 兩點(diǎn)間第t天AAR膨脹測(cè)量長(zhǎng)度，l為3—3′兩點(diǎn)間未膨脹測(cè)量初始長(zhǎng)度，單位均為mm。

連接銹蝕拉拔試件形成回路，控制通電電流為0.04 A，開(kāi)始通電加速鋼筋銹蝕。通電一開(kāi)始，電流變化明顯，每2 h檢查一次，后期每天檢查一次。通電銹蝕時(shí)間達(dá)3，7 d和14 d時(shí)，取出試件進(jìn)行拉拔試驗(yàn)拔出鋼筋，截出黏結(jié)段鋼筋進(jìn)行除銹處理后，用式（2）計(jì)算質(zhì)量損失得到鋼筋銹蝕率。

式中：η為鋼筋銹蝕率；m為黏結(jié)段鋼筋初始質(zhì)量；m為除銹后鋼筋質(zhì)量。

達(dá)到設(shè)計(jì)損傷時(shí)間后，安置試件在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，設(shè)置加載速度保持在2 mm/min進(jìn)行加載，直至試件出現(xiàn)鋼筋拔出、試件劈裂等現(xiàn)象時(shí)停止，記錄相應(yīng)的試驗(yàn)損傷情況和試驗(yàn)極限承載力。通過(guò)式（3）計(jì)算得到黏結(jié)強(qiáng)度?；炷晾卧嚰脑敿?xì)配置、試驗(yàn)流程如圖1所示。

式中：τ為黏結(jié)強(qiáng)度;P為極限承載力;d為縱向鋼筋的直徑。

2 單一損傷試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 AAR對(duì)黏結(jié)性能的劣化規(guī)律

AAR體積膨脹率隨時(shí)間變化曲線如圖2所示。在試驗(yàn)開(kāi)始前5周內(nèi)，試件膨脹率隨時(shí)間呈線性增大的趨勢(shì)，反應(yīng)初期混凝土 AAR 膨脹較小，此時(shí)所有試件均處于自由發(fā)展 AAR膨脹狀態(tài)，鋼筋約束作用還未有體現(xiàn)。此后，混凝土 AAR 產(chǎn)物的膨脹逐漸受到鋼筋的約束，曲線出現(xiàn)較明顯分歧點(diǎn)，D20 試件的膨脹速率較 D12 試件顯著減小，且鋼筋直徑越大約束作用越強(qiáng)，混凝土膨脹速率也更小。

在80 d左右，膨脹率的增長(zhǎng)逐漸平緩，并最終趨于收斂?；炷林械幕钚怨橇虾恳欢ǎS著反應(yīng)的進(jìn)行，混凝土中活性骨料逐漸消耗，含量降低。在150 d時(shí)，D20試件的膨脹率遠(yuǎn)小于D12試件?；炷猎嚰摻钪睆匠叽缭酱?、膨脹率越小，鋼筋對(duì)混凝土的AAR膨脹有約束效應(yīng)。

黏結(jié)強(qiáng)度隨AAR反應(yīng)天數(shù)變化的曲線見(jiàn)圖3，黏結(jié)強(qiáng)度隨AAR膨脹率變化的曲線如圖4所示。每個(gè)數(shù)據(jù)由兩個(gè)試件平均值得出。隨著AAR反應(yīng)時(shí)間的增加，拉拔試件的極限承載力和黏結(jié)強(qiáng)度均呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)。當(dāng)AAR反應(yīng)進(jìn)行到14 d時(shí)，反應(yīng)初期凝膠填充混凝土內(nèi)部孔隙，并在鋼筋周圍產(chǎn)生預(yù)拉伸應(yīng)力，從而增強(qiáng)混凝土與鋼筋之間的黏結(jié)力。因此，極限承載力和黏結(jié)強(qiáng)度會(huì)處于AAR凝膠的補(bǔ)強(qiáng)階段，極限承載力的變化曲線呈現(xiàn)一個(gè)上升的峰值。隨著反應(yīng)時(shí)間的不斷增加，AAR凝膠不斷生成并累積堆疊，同時(shí)，這種凝膠體會(huì)吸水膨脹并產(chǎn)生膨脹壓力。一旦AAR凝膠產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，膨脹應(yīng)力釋放，試件開(kāi)始出現(xiàn)裂縫并進(jìn)一步劣化。因此，當(dāng)膨脹率超過(guò)某一臨界值時(shí)，黏結(jié)強(qiáng)度衰減率會(huì)隨著AAR膨脹率的持續(xù)增加而增加，此時(shí)混凝土性能被劣化。隨后，由于同時(shí)受到高溫加固和AAR劣化的影響，黏結(jié)強(qiáng)度下降逐漸平緩并趨于收斂。拉拔試驗(yàn)應(yīng)力變化示意如圖5所示。

2.2 銹蝕對(duì)黏結(jié)性能的劣化規(guī)律

氯離子引起的鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要原因。特別是海洋環(huán)境下的RC結(jié)構(gòu)更容易遭受高Cl環(huán)境的侵害，出現(xiàn)因鋼筋銹蝕引起結(jié)構(gòu)性能劣化的現(xiàn)象。自由態(tài)的Cl會(huì)通過(guò)各種傳輸方式，從外部環(huán)境中滲入鋼筋表面，不斷聚集，達(dá)到鋼筋的臨界濃度時(shí)，鋼筋發(fā)生去鈍化反應(yīng)，銹蝕反應(yīng)開(kāi)始發(fā)生。銹蝕反應(yīng)過(guò)程中的Cl不會(huì)被消耗，因此一旦銹蝕反應(yīng)開(kāi)始發(fā)生，就會(huì)持續(xù)發(fā)展直至混凝土試件發(fā)生銹脹破壞。變形鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)力主要來(lái)源于機(jī)械咬合力。銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響是多方面的。鋼筋銹蝕直接導(dǎo)致鋼筋橫截面積減小，同時(shí)，鋼筋表面不平整度加劇，引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而降低鋼筋的力學(xué)性能，最終使結(jié)構(gòu)承載力下降。鋼筋混凝土拉拔試件的極限承載力隨鋼筋銹蝕通電時(shí)間的變化如圖 6所示，極限承載力隨銹蝕率變化如圖 7所示，鋼筋銹蝕試件拉拔試驗(yàn)應(yīng)力傳遞示意如圖 8所示。

在銹蝕反應(yīng)的初期階段，是鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)強(qiáng)度呈現(xiàn)增強(qiáng)的階段。由于鋼筋表面的銹蝕產(chǎn)物發(fā)生體積膨脹，對(duì)鋼筋周圍的混凝土產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，從而增加了極限承載力，這主要是因?yàn)檠趸a(chǎn)物產(chǎn)生了額外的內(nèi)壓。然而，隨著銹蝕反應(yīng)的加劇，銹蝕產(chǎn)物增多，鋼筋表面積累的銹蝕產(chǎn)物質(zhì)地疏松，對(duì)鋼筋與混凝土的界面起到分散作用，黏結(jié)強(qiáng)度開(kāi)始下降。加上鋼筋表面橫肋被銹蝕破壞，變形肋形態(tài)退化，會(huì)使鋼筋與混凝土之間的握裹力下降。此外，銹蝕產(chǎn)物體積增大會(huì)產(chǎn)生徑向膨脹力，進(jìn)一步降低了鋼筋與混凝土的黏結(jié)性能。

變形鋼筋發(fā)生銹蝕且銹蝕率仍在0.8%以下時(shí)，鋼筋與混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度略有提高。這主要是由于鋼筋與混凝土之間的摩擦力增加。然而，當(dāng)銹蝕率達(dá)到或超過(guò) 0.8%時(shí)，兩者之間的黏結(jié)力開(kāi)始下降，這是因?yàn)殇摻钭冃卫吲c混凝土的咬合面積減小。隨著銹蝕程度的進(jìn)一步加劇，鋼筋周圍開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，混凝土的剩余抗拉強(qiáng)度逐漸降低。最終，混凝土內(nèi)部裂縫向混凝土表面擴(kuò)展，導(dǎo)致混凝土保護(hù)層沿著鋼筋方向的銹蝕出現(xiàn)擴(kuò)展裂縫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使混凝土保護(hù)層剝落，影響混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。

3 耦合損傷對(duì)黏結(jié)性能的劣化規(guī)律

Gong等建立了考慮AAR、凍融和鋼筋銹蝕的三重孔隙-力學(xué)耦合模型，計(jì)算得出結(jié)論：在預(yù)先存在AAR膨脹的情況下，反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)阻止后續(xù)鋼筋銹蝕過(guò)程引起貫穿性裂縫的發(fā)生；相反地，在鋼筋銹蝕首先發(fā)生的情況下，遠(yuǎn)離銹蝕鋼筋的AAR幾乎不受影響?？紤]到實(shí)驗(yàn)室條件及兩種損傷試驗(yàn)溫差引起的測(cè)量誤差，本研究主要針對(duì)在預(yù)先存在AAR損傷后的鋼筋銹蝕耦合損傷進(jìn)行試驗(yàn)。選擇以AAR膨脹率、鋼筋銹蝕率和拉拔試件的極限承載力作為分析耦合損傷對(duì)鋼筋-混凝土黏結(jié)性能影響的指標(biāo)?；贏AR拉拔試件極限承載力變化趨勢(shì)，將耦合損傷試驗(yàn)分為AAR補(bǔ)強(qiáng)階段耦合鋼筋銹蝕和AAR劣化階段耦合鋼筋銹蝕兩種情況進(jìn)行分析。

3.1 AAR補(bǔ)強(qiáng)階段耦合鋼筋銹蝕

氯化物會(huì)嚴(yán)重引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋銹蝕損傷。氯化物可滲透到混凝土中，并隨時(shí)間的推移逐漸到達(dá)鋼筋表面。在存在水分和氧氣的情況下，鋼筋-混凝土界面上的氯化物會(huì)導(dǎo)致鋼筋表面鈍化膜的局部損壞和出現(xiàn)銹蝕反應(yīng)。因此，混凝土的傳輸特性對(duì)嵌入其中的鋼筋的銹蝕反應(yīng)起始時(shí)間起著關(guān)鍵作用。圖9，10顯示了AAR膨脹14 d耦合鋼筋銹蝕的拉拔試件極限承載力在不同階段及隨銹蝕率變化的曲線。圖11，12顯示了AAR膨脹28 d耦合鋼筋銹蝕的拉拔試件極限承載力在不同階段及隨銹蝕率變化的曲線。圖中的灰色曲線為銹蝕損傷極限承載力的衰減曲線，用于對(duì)比分析耦合損傷衰減曲線。

膨脹反應(yīng)進(jìn)行到14 d和28 d的試件，均處于增強(qiáng)黏結(jié)強(qiáng)度的階段。AAR凝膠產(chǎn)物填充混凝土內(nèi)部孔隙，使混凝土更加致密，減緩了氯離子等腐蝕介質(zhì)在混凝土和鋼筋界面的積累速度，從而減緩鋼筋的銹蝕反應(yīng)速度，一定程度上減緩黏結(jié)強(qiáng)度的衰減速度。隨著銹蝕反應(yīng)的加劇，銹蝕產(chǎn)物體積增大，對(duì)周圍混凝土施加壓力，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，膨脹應(yīng)力得以釋放，黏結(jié)強(qiáng)度開(kāi)始下降。拉拔試驗(yàn)應(yīng)力分布情況見(jiàn)圖13。在耦合試驗(yàn)中，需要綜合考慮AAR凝膠吸水膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力和銹蝕產(chǎn)物的體積膨脹。一旦復(fù)合環(huán)向應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限拉應(yīng)力，混凝土保護(hù)層會(huì)出現(xiàn)膨脹開(kāi)裂，應(yīng)力能量被釋放，徑向壓力會(huì)有突變，黏結(jié)力開(kāi)始下降。銹蝕產(chǎn)物會(huì)增加鋼筋與混凝土之間的摩擦力，增加混凝土保護(hù)層對(duì)鋼筋的握裹力。

3.2 AAR劣化階段耦合鋼筋銹蝕

如圖14，15為AAR反應(yīng)進(jìn)行45 d后耦合鋼筋銹蝕的拉拔試件極限承載力在不同階段及隨銹蝕率的變化曲線，圖16，17為AAR反應(yīng)進(jìn)行150 d后耦合鋼筋銹蝕的拉拔試件極限承載力在不同階段及隨銹蝕率的變化曲線。

當(dāng)AAR反應(yīng)進(jìn)行到45 d和150 d時(shí)，混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂縫，材料性能受到嚴(yán)重?fù)p傷。在耦合短期銹蝕損傷階段，銹蝕產(chǎn)物會(huì)首先遷移并填充AAR裂縫和內(nèi)部孔隙，這個(gè)階段的拉拔試驗(yàn)極限承載力明顯升高。鋼筋表面的銹蝕產(chǎn)物體積膨脹會(huì)對(duì)周圍的混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，進(jìn)而加速膨脹裂縫的擴(kuò)展。在兩種應(yīng)力的協(xié)同作用下，進(jìn)一步造成結(jié)構(gòu)性能損傷。

預(yù)先存在的AAR裂縫會(huì)為氯離子等腐蝕介質(zhì)提供傳輸通道，從而提高氯離子的傳輸速率，進(jìn)一步增加鋼筋的銹蝕率。隨著銹蝕程度的增大，銹蝕產(chǎn)物會(huì)積聚并體積膨脹，將膨脹應(yīng)力傳遞向混凝土，導(dǎo)致裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，黏結(jié)強(qiáng)度進(jìn)一步劣化。同時(shí)，長(zhǎng)期存在的AAR凝膠也會(huì)降低鋼筋表面環(huán)境的堿性，并降低氯離子臨界濃度，加快銹蝕反應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間。裂縫的存在削弱了混凝土對(duì)鋼筋的約束作用。銹蝕產(chǎn)物是結(jié)構(gòu)疏松的氧化物，會(huì)在鋼筋和混凝土之間形成疏松的隔離層，改變接觸面積，進(jìn)一步削弱混凝土的約束作用。

在Maekawa等的研究中指出，AAR劣化階段裂縫開(kāi)展的機(jī)械應(yīng)力各向異性會(huì)影響混凝土孔隙壓力和混凝土滲透率。一旦AAR反應(yīng)引起混凝土內(nèi)部裂縫產(chǎn)生，混凝土內(nèi)部孔隙物質(zhì)如鐵銹和AAR凝膠可遷移到孔隙及裂縫空間，并產(chǎn)生相當(dāng)大的垂直于裂縫平面的幾何各向異性壓力。

在AAR裂縫開(kāi)展階段，通常會(huì)在混凝土保護(hù)層中沿著鋼筋的徑向形成一條或幾條主要的裂縫，使更多的氯離子進(jìn)入混凝土內(nèi)部，并加速銹蝕反應(yīng)發(fā)生;而當(dāng)銹蝕產(chǎn)物沿裂縫遷移并填充時(shí)，這個(gè)階段的拉拔試驗(yàn)極限承載力明顯升高。鋼筋表面的銹蝕產(chǎn)物對(duì)周圍的混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，而裂縫前沿被壓縮的混凝土也可能加速裂縫的擴(kuò)展。這兩種應(yīng)力的協(xié)同作用會(huì)進(jìn)一步造成結(jié)構(gòu)的破壞。此外，裂縫的存在削弱了混凝土保護(hù)層對(duì)鋼筋的約束作用。銹蝕產(chǎn)物作為疏松的氧化物，一定程度隔離了鋼筋與混凝土，改變了其接觸面積，削弱混凝土的約束作用。

耦合損傷的拉拔試驗(yàn)中的應(yīng)力傳遞非常復(fù)雜。首先，鋼筋對(duì)拉力產(chǎn)生摩擦阻力，隨后拉應(yīng)力傳遞到混凝土層，應(yīng)力集中使預(yù)先存在的AAR裂縫進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)鋼筋銹蝕程度增加時(shí)，鋼筋銹蝕會(huì)破壞橫向鋼筋肋的形態(tài)，減少了有效接觸面積和周圍混凝土的完整包裹性。這會(huì)導(dǎo)致被銹蝕鋼筋周圍的混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂，最終使混凝土覆蓋層剝落和破壞，進(jìn)一步劣化了混凝土和鋼筋之間的黏結(jié)強(qiáng)度。

4 結(jié) 論

本研究旨在探索堿骨料膨脹和鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋-混凝土黏結(jié)性能的耦合損傷機(jī)理。通過(guò) AAR損傷和鋼筋銹蝕的耦合損傷試驗(yàn)及損傷后的拉拔試驗(yàn)進(jìn)行分析，研究了不同 AAR 反應(yīng)階段耦合鋼筋銹蝕下鋼筋-混凝土黏結(jié)性能的變化情況。在研究中，以膨脹率和銹蝕率作為量化指標(biāo)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析得到了耦合損傷對(duì)鋼筋-混凝土黏結(jié)強(qiáng)度的劣化規(guī)律，并得出以下結(jié)論：

（1）AAR反應(yīng)和鋼筋銹蝕是兩種相互影響的損傷機(jī)制，在耦合作用下會(huì)加劇鋼筋與混凝土的黏結(jié)性能衰減。

（2）反應(yīng)初期，AAR凝膠產(chǎn)物吸水產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力、鋼筋銹蝕產(chǎn)物體積膨脹產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力會(huì)對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力，當(dāng)這種環(huán)向應(yīng)力小于混凝土本身極限抗拉應(yīng)力時(shí)，會(huì)起到補(bǔ)強(qiáng)混凝土黏結(jié)強(qiáng)度的作用。

（3）在耦合損傷試驗(yàn)中，AAR凝膠吸水膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力和銹蝕產(chǎn)物的體積膨脹，一旦復(fù)合環(huán)向應(yīng)力大于混凝土的極限拉應(yīng)力，混凝土保護(hù)層膨脹開(kāi)裂，應(yīng)力能量釋放，徑向壓力會(huì)有突變，使黏結(jié)強(qiáng)度開(kāi)始下降。

（4）預(yù)先存在的AAR 裂縫開(kāi)展會(huì)使更多的氯離子進(jìn)入混凝土內(nèi)部并加速銹蝕反應(yīng)發(fā)生，當(dāng)銹蝕產(chǎn)物沿裂縫遷移并填充時(shí)，這個(gè)階段的拉拔試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)明顯升高的階段。鋼筋表面的銹蝕產(chǎn)物體積膨脹對(duì)周圍的混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，裂縫前沿被壓縮的混凝土也可能加速裂縫的膨脹，兩種應(yīng)力協(xié)同作用下，黏結(jié)強(qiáng)度進(jìn)一步劣化。

（5）裂縫的存在削弱了混凝土保護(hù)層對(duì)鋼筋的約束作用，加上銹蝕產(chǎn)物是結(jié)構(gòu)疏松的氧化物，會(huì)在鋼筋和混凝土之間形成疏松的隔離層，改變接觸面積，進(jìn)一步削弱混凝土的約束作用。

綜上所述，本研究為理解堿骨料膨脹和鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋-混凝土黏結(jié)性能的耦合損傷機(jī)理提供了試驗(yàn)依據(jù)，可為今后的鋼筋混凝土工程的設(shè)計(jì)和維護(hù)提供參考。

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（編輯：李 慧）

Experimental study on coupling deterioration of bonding properties

of steel-concrete by AAR and corrosionLI Pengfei，ZHANG Yuan，WANG Kai，GONG Fuyuan，WANG Chengzhi

（1.College of River and Sea，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400047，China； 2.CCCC Highway Consultants Co.，Ltd.，Beijing 100010，China；3. College of Architecture and Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China）

Abstract：In order to study the damage mechanism of Alkali-Aggregate Reaction （AAR） and corrosion on the steel-concrete bond performance，a series of concrete pullout specimens with different bar diameters were prepared，the expansion of concrete and the mass loss of corroded steel bars were measured，and the corresponding pullout tests were conducted，to assess the effect of different degrees of damage on the bond performance. Quantitative results of alkali aggregate expansion and reinforcement corrosion effects on the bond properties under coupled damage were obtained，and the deterioration pattern of bond properties was elucidated. The results showed that under short-term coupling damage，the AAR gel and corrosion products filled the concrete pores to improve the bond strength；with the increase of the degree of damage，the expansion stress of reaction products were released，and the bond strength began to decline；the long-term coupled damage seriously deteriorated the performance of the concrete，resulting in a serious deterioration of the concrete bond performance.The research results can provide a reference for the design and maintenance of reinforced concrete engineering．

Key words：alkali aggregate expansion；corrosion of reinforcing bars；reinforced concrete structure；coupled damage；bonding properties