摘要：钢筋混凝土以其特有的性能优势，已经成为现代社会中用量最大、最重要的建筑材料。目前对于单一因素作用下混凝土结构的耐久性问题，国内外已经开展了大量的研究工作，并且取得了很多相关成果。本文总结了钢筋混凝土结构在荷载或化学腐蚀或两者耦合作用的研究现状，并对荷载和化学腐蚀作用下影响混凝土性能的研究提出建议并对未来研究方向进行了展望。
关键词：钢筋混凝土；耦合作用；研究现状
1.荷载作用下混凝土的性能研究
1.1冲击荷载试验
闫秋实[1]通过对5根PC梁和1根RC梁进行冲击荷载试验，详细地分析了各个试件的破坏形态、冲击力、支座反力、跨中位移、整体变形耗能能力等性能。结果表明：冲击作用位置，拼装位置以及冲击荷载强度共同影响构件的破坏形态。随着冲击位置远离于构件拼装位置，PC梁破坏形态、接触刚度、整体抗冲击刚度等力学性能均接近于RC梁的力学性能，其抗冲击性能的设计可以参考RC梁进行设计。
1.2静力单调加载试验
陈宗平[2]通过进行静力单调加载试验，研究了钢筋再生混凝土梁的受力性能，设计并制作了6根钢筋再生混凝土梁试件，观察钢筋再生混凝土梁的破坏过程及破坏形态，绘制出荷载-变形、荷载-应变等关系曲线，分析了再生粗骨料取代率、剪跨比对试件极限承载力的影响；采用规范公式计算试件极限承载力和刚度并与试验值进行对比分析。结果表明：再生混凝土梁与普通混凝土梁破坏过程和形态相似，随着再生粗骨料取代率的增加，试件的极限承载力略有降低，现行混凝土规范方法可适用于钢筋再生混凝土梁的极限承载力及短期刚度计算。
1.3抗弯试验
易美英[3]通过重复荷载作用下3根未腐蚀和12根腐蚀钢筋混凝土梁的抗弯试验，研究重复荷载下钢筋腐蚀率对钢筋混凝土梁变形、裂缝、承载力及破坏机理的影响。根据实验数据得出混凝土梁承载力随钢筋腐蚀率的变化规律。同时，拟合出钢筋腐蚀率对钢筋与混凝土协同工作系数的影响，提出了受腐蚀梁在重复荷载下的抗弯承载力计算公式。
1.4超载试验
孙晓燕[4]进行了12根钢筋混凝土梁的超载试验，主要针对不同的预加荷载幅值和不同超载次数对不同配筋率的钢筋混凝土梁受弯承载力性能的影响进行研究，分析了超载对钢筋混凝土梁受弯性能的影响规律。试验结果表明，超载对梁构件承载力降低作用不显著，但是超载作用后的梁构件裂缝和挠度明显增大，从而导致正常使用性能降低，后期失效风险增大。
2.化学腐蚀作用下钢筋混凝土梁性能研究
2.1硫酸盐腐蚀原理
混凝土硫酸盐侵蚀破坏的实质，是环境水中的硫酸根进入混凝土内部，与水泥石的某些固相组分发生化学反应而生成一些难溶的盐类矿物，这些难溶的盐类矿物由于吸收了大量水分子而产生体积膨胀，形成膨胀内应力，当膨胀内应力超过混凝土的抗拉强度时就会导致混凝土的破坏。硫酸盐腐蚀[5]一般有以下两种情况：
2.1.1钙矾石结晶型
当侵蚀溶液中硫酸根的浓度在 1000mg/L以下时。以发生钙矾石结晶破坏为主。环境水中的硫酸根通过毛细孔进入混凝土内部与水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙反应形成水化硫铝酸钙（钙矾石）。
2.1.2石膏结晶型
许多研究表明，当侵蚀溶液中硫酸根的浓度大于1000毫克/升时，若水泥石的毛细孔为饱和石灰溶液所填充，不仅会有钙矾石生成。而且还会有石膏结晶折出。
2.2氯盐腐蚀原理
2.2.1氯盐对混凝土的影响
氯盐对混凝土有一定的破坏作用，如结晶膨胀等，氯盐可以和混凝土中的氢氧化钙等起反应，生成易溶的氯化钙和带有大量结晶水、比反应物体积大几倍的固相化合物，造成混凝土的膨胀破坏。
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3.荷载和化学腐蚀共同作用下钢筋混凝土梁的性能研究
由于在工程实际中，钢筋混凝土梁要经受荷载作用，所以研究钢筋混凝凝土梁在腐蚀环境下的性能，就应当考虑荷载和化学腐蚀的共同作用。目前国内外的研究工作，多以荷载或者腐蚀环境为变化因子，来检测钢筋混凝土梁的相关性能，得到了一定的研究成果，为指导工程实践提供了有利依据。
Yoon[6]通过进行加载卸载梁以及持续荷载梁在腐蚀作用下劣化性能试验，证明荷载增加了初始和长期挠度。荷载作用加速了梁的锈蚀速率，降低了的刚度，且荷载水平越高，锈蚀量越大，剩余承载力退化越严重，钢筋锈蚀改变了梁的破坏形态，将由延性破坏向粘接撕裂破坏转变。Malumbela[7]等详细的探讨了荷载作用下锈蚀梁的劣化性能，并进行了总结与展望，然后结合试验对梁施加不同的弯曲荷载，根据混凝土梁开裂前后两个阶段受力性能，对比分析了加载与非加载钢筋混凝土梁性能的影响。试验结果表明：加载锈蚀梁刚度降低明显比未加载锈蚀梁大，对钢筋锈蚀速率影响却不是很大。江楠[8]结合12片钢筋混凝土梁的抗弯试验数据，探讨了不同持续荷载等级对钢筋混凝土矩形截面梁锈蚀率的影响，通过混凝土应变数据对平截面假定进行了验证，明确钢筋应变与混凝土应变不协调是影响锈蚀混凝土梁抗弯刚度的重要因素。高路[9]对三组钢筋混凝土梁在外荷载和服役环境下的耐久性能进行了试验室模拟研究。运用电化学方法对试件中不同涂层钢筋和无涂层钢筋的阻抗进行了测试和等效电路模拟，结合不同试件的裂缝分布，对模拟结果进行了分析。结果表明，环氧涂层能提高钢筋的耐腐蚀性；加载形式不同会对试件钢筋锈蚀产生不同影响；随盐水腐蚀时间的增加，试件中不同厚度涂层钢筋的抗锈蚀能力也有不同程度的退化。
4.结语
绝大多数实际工程中的钢筋混凝土梁并不是处于单一条件作用下工作的，而是受到荷载和现场实际环境多因素共同作用，各因素产生的交互作用使得实际服役过程中钢筋混凝土的破坏过程复杂化。混凝土结构在经受多种因素的共同作用时，其破坏并非各个单一因素作用的简单叠加，而是各种因素的交互协同作用。因此需要研究钢筋混凝土结构在多种因素共同作用下的耐久性。对混凝土在氯盐、硫酸盐复合因素作用下损伤劣化过程的实时监测，以及硫酸盐和氯盐的交互作用尚未有统一和明确的认识。因此，进行硫酸盐和氯盐侵蚀下混凝土结构性能退化规律的研究是一个非常重要的课题。
参考文献：
[1]闫秋实，邵慧芳，李亮.冲击荷载作用下装配式钢筋混凝土梁力学性能研究[J].工程力学，2017，34（4）：196-205.
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[3]易美英，方从启，等.受腐蚀钢筋混凝土梁抗弯性能研究[J].低温建筑技术，2008（1）：51-53.
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[5]刘金涛.滨海地区高性能混凝土桩体盐类腐蚀的试验研究[D].天津大学，2007.
[6]YOON S，WANG K，WEISS W J，etal.Interaction between loading，corrosionand serviceability of Reinforced concrete[J].ACI Materials Journal，2000，97（6）.
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[8]江楠，邓扬，刘扬，等.持续荷载与腐蚀共同作用下RC梁的抗弯刚度计算方法[J].公路交通科技，2016，33（4）：67-72.
[9]高路，陆晓彤，等.静载和疲劳荷载作用下环氧涂层钢筋混凝土梁的耐久性能究[J].混凝土与水泥制品，2016（4）：78-84.
作者简介：
王晗；1997年2月；女；民族：汉；籍贯：河北省唐山市，本科生，华北理工大学，土木工程系。
论文作者:王晗,王胤,张世伯,梁世波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/24
标签：荷载论文; 钢筋混凝土论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 性能论文; 锈蚀论文; 承载力论文; 《基层建设》2019年第10期论文;