樊玮洁等：电化学修复后钢筋混凝土黏结性能演变规律 .779· current density of 5 A-m reduction of the max bond force increased up to 22.6%and 56.9%under a conduction time of 15 and 28 d, respectively.The proposed model can be used to quantitatively characterize the reduction of bond strength after electrochemical rehabilitation.Good consistency of results was observed after comparing the evaluated results with that of the experiment. KEY WORDS electrochemical rehabilitation:reinforced concrete:bond strength:electrochemical parameters:deterioration mode 混凝土结构由于其材料自身和使用环境的特 钢筋混凝土黏结强度预测模型 点，存在着严重的耐久性问题-]由于海水中氯离 本文采用中心拉拔实验获取电化学修复前后 子长期侵蚀、大量氯化物使用和众多盐碱地存在 试件的黏结滑移曲线，研究在不同电化学参数控 等原因，氯盐导致钢筋锈蚀问题日益突出，钢筋锈 制下修复后，实验试件黏结强度的变化特征，分析 蚀导致结构性能加速劣化，造成结构安全隐患的 电流密度和通电时间对钢筋混凝土黏结性能的影 同时带来巨大的经济损失和财政负担1因此，如 响规律，最终建立包含电化学参数的钢筋混凝土 何提高氯盐环境下钢筋混凝土结构耐久性问题， 黏结强度三维折减模型，本模型可为实际工程结 已成为一个迫切需要解决的科学问题 构评估、优化电化学参数提供实验数据及理论依据 现有多种氯盐环境下钢筋锈蚀的防治方法： 1实验设计 修补法、防潮隔离法、钢筋表面涂层法和电化学 修复技术等.其中电化学修复技术作为一种无损 1.1试件设计 修复技术，能有效快速地去除保护层中的有害氯 试件采用C30混凝土，配合比如表1所示，试 离子)提升钢筋周围混凝土的碱性阿并提高钢筋 件尺寸为150mm×150mm×150mm,如图1所示， 表面的腐蚀电位，从而达到修复钢筋和提升结构 试块中埋置1根直径14mm的HRB400带肋钢筋， 耐久性的目的？- 钢筋与混凝土的黏结长度为5d(d为钢筋直径)钢 现有研究表明，电化学修复属于非破损性修 筋非黏结段用硬质光滑PVC管套隔离P-22,加载 复方法，可以在不破坏钢筋周围混凝土保护层、不 端预留长度330mm钢筋以便施加荷载，如图1 影响结构的正常使用的情况下，在较短时间内 所示. (30~45d)内排除保护层中70%~90%的氯离子， 表1C30混凝土配合比 显著提升钢筋混凝土结构耐久性能例.电化学修复 Table 1 Mix proportion of C30 concrete specimen 过程是一个复杂的物理、化学过程（阳极和阴极处 kg.m-3 Water Cement Sand Gravel 发生电化学反应，离子随电场方向定向移动)，致 202 382 751 1157 使混凝土保护层内发生非均匀软化，非均匀软化减 小了带肋钢筋与混凝土之间的化学黏结力和机械 咬合力，最终导致钢筋混凝土黏结性能退化-) 4 国内外学者的研究表明，电化学修复后黏结强度 普遍降低15%~25%，当电流密度和通电时间过大 时，最大黏结强度退化可达60%以上因此，研 150 究电化学参数对钢筋混凝土结构黏结性能的影响 规律，如何科学优化电化学参数，在保证除氯效率 Foam filler 4 PVC pipe 的同时控制黏结性能退化，已成为推广电化学修 Reinforced bar 复技术的瓶颈问题 国内外学者在研究电化学修复技术对钢筋混 L.701 凝土黏结性能劣化影响规律时发现-20，修复后 0/ 150 330 结构黏结强度随电流密度及通电时间的增加而降 低.但相关研究主要为实验定性研究，缺少相关定 图1拉拔试件尺寸（单位：mm) 量研究成果，未能提出解决电化学修复后结构性 Fig.1 Specimen size(Unit:mm) 能不确定性评估和控制问题的有效方法.综上所 1.2电化学修复实验 述，急需开展相应的定量研究，建立电化学修复后 为研究电化学参数对钢筋混凝土黏结性能的current density of 5 A·m–2, reduction of the max bond force increased up to 22.6% and 56.9% under a conduction time of 15 and 28 d, respectively.  The  proposed  model  can  be  used  to  quantitatively  characterize  the  reduction  of  bond  strength  after  electrochemical rehabilitation. Good consistency of results was observed after comparing the evaluated results with that of the experiment. KEY WORDS    electrochemical rehabilitation；reinforced concrete；bond strength；electrochemical parameters；deterioration mode 混凝土结构由于其材料自身和使用环境的特 点,存在着严重的耐久性问题[1–2] . 由于海水中氯离 子长期侵蚀、大量氯化物使用和众多盐碱地存在 等原因，氯盐导致钢筋锈蚀问题日益突出，钢筋锈 蚀导致结构性能加速劣化，造成结构安全隐患的 同时带来巨大的经济损失和财政负担[3–4] . 因此,如 何提高氯盐环境下钢筋混凝土结构耐久性问题， 已成为一个迫切需要解决的科学问题. 现有多种氯盐环境下钢筋锈蚀的防治方法： 修补法、防潮隔离法、钢筋表面涂层法和电化学 修复技术等. 其中电化学修复技术作为一种无损 修复技术，能有效快速地去除保护层中的有害氯 离子[5] ，提升钢筋周围混凝土的碱性[6] 并提高钢筋 表面的腐蚀电位，从而达到修复钢筋和提升结构 耐久性的目的[7–8] . 现有研究表明，电化学修复属于非破损性修 复方法，可以在不破坏钢筋周围混凝土保护层、不 影响结构的正常使用的情况下，在较短时间内 （30～45 d）内排除保护层中 70%～90% 的氯离子， 显著提升钢筋混凝土结构耐久性能[9] . 电化学修复 过程是一个复杂的物理、化学过程（阳极和阴极处 发生电化学反应，离子随电场方向定向移动），致 使混凝土保护层内发生非均匀软化，非均匀软化减 小了带肋钢筋与混凝土之间的化学黏结力和机械 咬合力，最终导致钢筋混凝土黏结性能退化[10–15] . 国内外学者的研究表明，电化学修复后黏结强度 普遍降低 15%～25%，当电流密度和通电时间过大 时，最大黏结强度退化可达 60% 以上[16] . 因此，研 究电化学参数对钢筋混凝土结构黏结性能的影响 规律，如何科学优化电化学参数，在保证除氯效率 的同时控制黏结性能退化，已成为推广电化学修 复技术的瓶颈问题. 国内外学者在研究电化学修复技术对钢筋混 凝土黏结性能劣化影响规律时发现[17– 20] ，修复后 结构黏结强度随电流密度及通电时间的增加而降 低. 但相关研究主要为实验定性研究，缺少相关定 量研究成果，未能提出解决电化学修复后结构性 能不确定性评估和控制问题的有效方法. 综上所 述，急需开展相应的定量研究，建立电化学修复后 钢筋混凝土黏结强度预测模型. 本文采用中心拉拔实验获取电化学修复前后 试件的黏结滑移曲线，研究在不同电化学参数控 制下修复后，实验试件黏结强度的变化特征，分析 电流密度和通电时间对钢筋混凝土黏结性能的影 响规律，最终建立包含电化学参数的钢筋混凝土 黏结强度三维折减模型，本模型可为实际工程结 构评估、优化电化学参数提供实验数据及理论依据. 1    实验设计 1.1    试件设计 试件采用 C30 混凝土，配合比如表 1 所示，试 件尺寸为 150 mm×150 mm×150 mm，如图 1 所示， 试块中埋置 1 根直径 14 mm 的 HRB400 带肋钢筋， 钢筋与混凝土的黏结长度为 5 d（d 为钢筋直径）钢 筋非黏结段用硬质光滑 PVC 管套隔离[21–22] ，加载 端预留长度 330 mm 钢筋以便施加荷载，如图 1 所示. 表 1  C30 混凝土配合比 Table 1   Mix proportion of C30 concrete specimen kg·m–3 Water Cement Sand Gravel 202 382 751 1157 150 150 150 70 50 330 14 Foam filler PVC pipe Reinforced bar 图 1    拉拔试件尺寸（单位：mm） Fig.1    Specimen size (Unit: mm) 1.2    电化学修复实验 为研究电化学参数对钢筋混凝土黏结性能的 樊玮洁等： 电化学修复后钢筋混凝土黏结性能演变规律 · 779 ·