鋼筋銹蝕作用下混凝土保護層脹裂過程研究

黃志建

（莆田聯欣泰置業(yè)有限公司，福建莆田 351100）

0 引言

在鋼筋混凝土結構中，受碳化或氯鹽等因素的影響，其表層會因氧、水等物質的擴散而出現電化學銹蝕。 在腐蝕過程中，鋼筋的徑向腐蝕膨脹力會增加，從而導致周圍混凝土的環(huán)向拉應力也會隨之增加，一旦超出其容許應力，在腐蝕界面上會產生一條沿著空穴的放射狀裂紋，從而引起防護層沿鋼筋的膨脹開裂，乃至整個剝離失效。 當混凝土保護層膨脹開裂并失效的瞬間，相應的鋼筋腐蝕速率就是鋼筋腐蝕速率。防護層混凝土裂縫會加速鋼筋腐蝕，降低其使用壽命。因此，確定在腐蝕環(huán)境下鋼筋腐蝕導致的防護層裂紋失效所導致的腐蝕速率，對于評價其耐久性能有著十分重要的意義。

1 有限元模型的建立

1.1 基本參數

分別針對處于邊中和角部條件下的單根銹蝕鋼筋導致的混凝土保護層脹裂破壞過程的模擬分析，以高度H 為225 mm，寬度B 為250 mm 的鋼筋混凝土構件作為研究對象，所有模型軸向厚度取30 mm。

1.2 有限元分析模型

在建立的模型中，利用擴散裂紋理論對腐蝕后的混凝土保護層進行了擴展和開裂的全過程的數值計算。其材料為彈性填量為2×104MPa，泊松系數為2.4 MPa，以SOLID65 為材料制備了一種新型的材料。 利用混凝土的應力-變形曲線建立了混凝土的本構方程， 對腐蝕后的混凝土進行力學性能分析。由于在引起混凝土保護層產生脹裂破壞時的徑向內壓力很小， 因此不會導致混凝土產生壓碎破壞，所以在進行數值模擬時，為節(jié)約計算求解的時間，關閉壓碎選項。……