1、 2)試驗(yàn)步驟取18b工字鋼截成5斷，每段長(zhǎng)度相等，用電子秤稱取每段質(zhì)量并記錄下來。然后澆筑試驗(yàn)構(gòu)件，編號(hào)，如圖3-3、圖3-4；在電解槽里面配置5%濃度的用1%濃度的鹽酸溶液進(jìn)行酸洗，再用3%濃度的碳酸鈉溶液中和，然后用清水沖洗干凈，擦干后，用電子秤稱取銹蝕后工字鋼的質(zhì)量； 本試驗(yàn)只討論工字鋼的銹脹力問題。 系列號(hào)保護(hù)層厚度/cm系列122系列224系列326系列428銹脹力試驗(yàn)的通電電流和快速銹蝕試驗(yàn)電流相同，都控制在5A，這樣我們就可以根據(jù)圖3-8的曲線得出銹脹力與銹蝕率的關(guān)系圖。所謂銹蝕率就是銹蝕質(zhì)量與原質(zhì)量之比。即： 銹蝕率。如此我們就得到銹脹力與銹蝕率關(guān)系圖： (1) (2) 在通

2、電銹蝕的前5小時(shí)左右，銹脹力的增加趨勢(shì)很緩，隨后增加比較大。 保護(hù)層厚度/cnm22242628 銹脹力/Mpa0.004950.005680.006610.00862從表3-4，我們可以看出，在通電銹蝕的前5個(gè)小時(shí)，銹脹力很小，之后，增加的趨勢(shì)才變得明顯。結(jié)合徐港等關(guān)于鋼筋銹脹力的研究以及我們?cè)谕婁P蝕過程中的觀察，我們可以對(duì)于銹蝕產(chǎn)物的形成和發(fā)展過程進(jìn)行一些分析。銹蝕產(chǎn)物的形成、發(fā)展一般分為三個(gè)階段：自由銹蝕階段、銹脹力明顯增加階段和脹裂。(1)自由銹蝕階段當(dāng)鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞時(shí)，鋼筋處于活化狀態(tài)，陽極區(qū)的鐵原子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，接著它與氫氧根反應(yīng)生成Fe(OH)2，進(jìn)一步與水和氧氣反

3、應(yīng)生成Fe(OH)3。這種反應(yīng)模式得以實(shí)現(xiàn)的前提是混凝土是一種多孔材料且鋼筋與混凝土的界面存在空隙，否則陰、陽離子很難遷移，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)。所以鋼筋銹蝕初期，生成的鐵銹將首先填充鋼筋與混凝土界面間的空隙，部分還會(huì)滲人界面周圍混凝土的孔隙中，而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生壓力很小。顯然，孔隙或空隙的總體積越大，產(chǎn)生銹脹力的時(shí)間就越晚，而這種孔隙或空隙的體積是與鋼筋的表面積，混凝土的水灰比，水化程度及固結(jié)程度有關(guān)的。混凝土越不密實(shí)，鋼筋銹蝕產(chǎn)物越容易向混凝土中擴(kuò)散與外逸，減少銹蝕產(chǎn)物在鋼筋周圍的堆積量，鐵銹所引起的膨脹壓力越小。(2)銹脹力明顯增加階段 當(dāng)銹蝕產(chǎn)物的總量超過鋼筋與混凝土界面附近的孔隙或是空隙可容納的

4、銹蝕產(chǎn)物總量時(shí)，銹脹力的增加就開始變得明顯。(3)脹裂當(dāng)銹蝕產(chǎn)物的總量達(dá)到混凝土保護(hù)層脹裂時(shí)所能承受的最大銹蝕物量時(shí)，構(gòu)件便出現(xiàn)裂縫。在我們的通電銹蝕過程中，我們發(fā)現(xiàn)在通電時(shí)間達(dá)到90個(gè)小時(shí)左右，構(gòu)件表面會(huì)出現(xiàn)明顯的縱向裂紋。 P 0 平均粘結(jié)強(qiáng)度，單位：kN；a、b、c為系數(shù)。取三個(gè)點(diǎn)（20，0）、（300，0.46）、（400，0.73）代入上式得到：a = 0.000002781，b = 0.000752631，c = -0.016165026 。得到：將a、b、c代入上式就可以得到未銹蝕條件下平均粘結(jié)強(qiáng)度：P0 = f（S 0）。根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)袁迎曙等的研究結(jié)果，我們可以得出銹蝕后平

5、均粘結(jié)強(qiáng)度的表達(dá)式：P 銹蝕后的平均粘結(jié)強(qiáng)度；P0 銹蝕前的平均粘結(jié)強(qiáng)度；K 考慮保護(hù)層、型鋼厚度因素的影響系數(shù)；1、試驗(yàn)結(jié)果 (2)銹蝕時(shí)間不長(zhǎng)，即銹蝕率1%的梁，破壞時(shí)沒有縱向裂紋，梁下半部分有數(shù)條較寬的橫向裂縫，如圖3-27： (3)銹蝕時(shí)間較長(zhǎng)，銹蝕率1%的梁，破壞時(shí)的控制裂紋為上半部的縱向裂縫，裂縫出現(xiàn)在工字鋼上表面于混凝土的接觸面，縱向裂縫很寬，長(zhǎng)度很長(zhǎng)，幾乎從加載點(diǎn)延伸到端部。而橫向裂縫卻很細(xì)。因此，1%的梁，用來判斷破壞的裂縫為縱向裂縫。如圖3-28所示：2、試驗(yàn)結(jié)果分析銹蝕后的工字鋼混凝土梁出現(xiàn)承載力下降的現(xiàn)象，其原因主要在于銹蝕過程會(huì)導(dǎo)致工字鋼表層形成一層蓬松的銹蝕物質(zhì)層，

6、破壞了工字鋼與混凝土之間的化學(xué)膠著力，也就破壞了它們之間的粘結(jié)。此外，還銹蝕還會(huì)形成銹脹力，這種力對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的損害作用很大。銹脹力會(huì)使工字鋼與混凝土脫離開來，二者形成獨(dú)立的受力結(jié)構(gòu)，無法發(fā)揮工字鋼受拉性能好以及混凝土受壓性能好的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)。而且，混凝土是一種變形很小的結(jié)構(gòu)，銹脹力的作用會(huì)是混凝土內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)微的裂縫，這些細(xì)微的裂縫是鋼拱架的內(nèi)部受力缺陷，當(dāng)鋼拱架受力時(shí)，這些細(xì)小的裂縫會(huì)快速發(fā)展，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。未銹蝕的梁之所以只有一條較寬的裂縫，其余的都是很細(xì)小的裂縫，原因就在于工字鋼與混凝土之間的粘結(jié)未被破壞，當(dāng)中間那條裂縫因?yàn)閾隙冗^大而變寬之后，原來混凝土下邊緣受到的拉力很大一部分通過工字鋼

7、與混凝土之間的粘結(jié)傳到工字鋼上去了，從而很好的發(fā)揮了工字鋼受拉性能強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。而銹蝕率1%的梁的破壞形態(tài)就多了好幾條較寬的裂縫，這說明銹蝕破壞了工字鋼與混凝土之間的粘結(jié)，混凝土受到的拉力無法很好的傳到工字鋼上面去，而是轉(zhuǎn)移到兩側(cè)的混凝土結(jié)構(gòu)上去，從而導(dǎo)致了多條裂縫的快速發(fā)展。但是1%的梁破壞時(shí)并未出現(xiàn)沿工字鋼上表面的縱向裂縫，這是因?yàn)殇P蝕率不是很大，其破壞粘結(jié)的程度還不嚴(yán)重，工字鋼與混凝土之間的銹脹力還未導(dǎo)致混凝土沿工字鋼面形成裂縫。對(duì)于銹蝕率1%的梁，控制破壞的形式是縱向裂縫，只要原因是銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致工字鋼與混凝土之間的粘結(jié)破壞程度嚴(yán)重，銹脹力導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)細(xì)小的裂縫，一旦受力，這些內(nèi)

8、部細(xì)小的裂縫迅速發(fā)展，從而改變了正常的工字鋼與混凝土之間的受力分配，出現(xiàn)了寬度達(dá)到2cm左右的縱向裂縫。快速電解銹蝕是研究鋼拱架銹蝕問題的基礎(chǔ)方法，很好的解決了自然銹蝕慢的難題。它的理論基礎(chǔ)是法拉第電解定律，通過控制電流和通電時(shí)間，可以得到我們想要的銹蝕率。其難點(diǎn)是均勻銹蝕的問題，電流不能過大，否則會(huì)導(dǎo)致不均勻銹蝕。銹蝕導(dǎo)致鋼拱架承載力降低的一個(gè)重要原因就是銹脹力，銹脹力會(huì)使工字鋼與混凝土之間的產(chǎn)生一種破壞內(nèi)部自身結(jié)構(gòu)力，導(dǎo)致混凝土開裂，從而大大降低了混凝土的受力性能。通過試驗(yàn)研究，我們發(fā)現(xiàn)，銹脹力的增加分為三個(gè)階段：自由銹蝕階段，銹脹力增加階段和開裂階段。在銹蝕開始階段，銹漬主要是用來填補(bǔ)工字鋼與混凝土之間的孔隙，銹脹力增加