氯盐环境下钢筋连接件受拉破坏特性研究.pdf

第55卷第4期2023年8 月DO1:10.15986/j.1006-7930.2023.04.009西安建筑科技大学学报（自然科学版）J.Xian Univ.of Arch.&Tech.(Natural Science Edition)Vol.55No.4Aug.2023氯盐环境下钢筋连接件受拉破坏特性研究李迎珠1，张勤，李文杰，杨翘楚1，李（1.河海大学土木与交通学院，江苏南京2 10 0 2 4；2.中国交通建设集团有限公司，北京10 0 0 8 8；3.大连理工大学建设工程学部，辽宁大连116 0 2 4）摘要：为研究不同钢筋连接件在腐蚀环境下的拉伸性能和破坏特性，对不同直径及腐蚀程度的双面电弧焊、套筒冷挤压、镦粗直螺纹和灌浆套筒四种钢筋连接件分别进行电化学腐蚀试验和拉伸性能试验，研究钢筋直径、腐蚀程度及连接方式对钢筋连接件受拉破坏特性的影响，并建立不同腐蚀程度下钢筋连接件拉伸破坏强度计算模型结果表明：腐蚀环境下钢筋连接件的抗拉性能明显下降，且受钢筋直径和腐蚀程度的影响明显；相同腐蚀程度下，灌浆套筒连接件的拉伸性能相较于其他连接方式的钢筋连接件更为稳定，当理论腐蚀率为2 0%时，其拉伸荷载-位移曲线仍有明显的屈服平台，破坏强度可达到未腐蚀试件的95%；所建立的拉伸破坏强度计算模型可用于腐蚀环境下钢筋连接件抗拉性能评估和破坏强度预测。关键词：钢筋连接件；腐蚀；拉伸性能；破坏形态；强度中图分类号：TU375.3Investigation on tensile failure characteristics ofsteel connectors under corrosive environmentLI Yingzhu,ZHANGQin,LI Wenjie?,YANG Qiaochu,LI Jia,GONG Jincin?(1.College of Civil and Transportation Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China;3.Faculty of Infrastructure Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China)Abstract:In order to study the tensile properties and the failure pattern of different steel connectors in the corrosiveenvironment,electrochemical corrosion test and tensile test for four kinds of stel connectors such as double-sidedarc welding,cold extrusion sleeve,upsetting straight thread sleeve and grouting sleeve were carried outrespectively.The effects of steel bar diameter,corrosion degree and connection mode on the tensile failurecharacteristics of steel connectors were studied,and the calculation model of tensile failure strength of steelconnectors under different corrosion degrees was established.The results show that the tensile properties of thesteel connectors degenerate obviously under the corrosion environment,and the connection properties of theconnectors are more obviously affected by the corrosion levels and the diameters.With the same corrosion levels,the tensile properties of the grouting sleeve connectors are more stable than that of the other three kinds ofconnectors.Also,the load-displacement curves of the grouting sleeve connectors stil keep an obvious yield plateaueven under the corrosion level with 20%theoretical corrosion ratio,and the corresponding failure strength can stillreach 95%of that of the uncorroded specimen.Furthermore,the proposed calculation model of the tensile failurestrength of corroded steel connectors can be used to evaluate the tensile properties and predict the failure strength ofsteel connectors in the corrosive environment.Key words:steel connector;corrosion;tensile property;tensile failure characteristic;strength钢筋连接件是保证混凝土结构整体性的重要构件，其受力性能直接关系着结构的安全性。随收稿日期：2 0 2 2-11-11修回日期：2 0 2 3-0 7-17基金项目：国家自然科学基金资助项目（52 2 7 8 496、5197 8 12 5），江苏省自然科学基金资助项目（BK20211206）第一作者：李迎珠（1997 一），女，工学硕士主要从事钢筋混凝土耐久性等研究。E-mail：h h u liz z y li 16 3.c o m通信作者：张勤（198 3一），男，工学博士（博士后），副教授主要从事钢筋混凝土结构抗震及耐久性等研究E-mail：z h a n g q i n 8 本佳3，贡金鑫3文献标志码：A文章编号：10 0 6-7 930（2 0 2 3)0 4-0 546-0 92.China Communications Construction,Beijing 100088,China;着装配式建筑在国内的大力发展，装配式钢筋混凝土结构节点连接件尤其是灌浆套筒钢筋连接件第4期的连接性能成为研究热点1-3 我国装配式混凝土建筑技术标准（GBT51231一2 0 16)4 给出常用的钢筋连接方式主要有绑扎连接、焊接连接、机械连接（包括灌浆套筒连接）等几类针对不同类型钢筋连接件的受力性能，目前已有学者就此开展了相关研究如采用绑扎连接施工方便，但由于搭接重叠长度较长，对钢筋直径有所限制，且钢筋重叠部分用量不经济5 焊接连接虽受力性能良好但其连接可靠性受实际工况的影响易不稳定，Sun和Fengl6的研究表明，可靠的焊接件通常不存在力学和变形方面的缺陷；但也有研究7 认为焊接产生的热影响区、残余应力及焊缝缺陷可能会引起钢筋发生脆性破坏机械连接的连接质量相对稳定，黄远等8 通过静力拉伸试验研究了钢筋半灌浆套筒连接试件的力学性能，提出了防止试件发生钢筋刮犁式拔出和套筒滑丝破坏的设计方法.郑清林等9 和Wu等10 则分别探讨了整体装配式结构构件中灌浆套筒钢筋连接件的力学性能与灌浆龄期、钢筋类型及灌浆缺陷等因素之间的关系.尽管上述研究对钢筋连接件的连接特性、影响因素及其适用性等方面进行了分析，但研究中尚未考虑钢筋连接件所处的不利环境影响事实上，现实环境中钢筋混凝土结构在使用过程中会受到不同程度的腐蚀，这使得钢筋连接区受力性能发生退化并成为整个结构的薄弱区，进而对结构整体的安全性产生不利影响因此，研究钢筋连接件在腐蚀环境下的力学性能劣化问题具有重要意义.当前腐蚀环境下锈蚀钢筋连接件受力性能劣化问题已引起了一些学者关注。徐港等11 采用快速电化学腐蚀的方法对腐蚀环境下的钢筋搭接连接性能展开研究，结果表明腐蚀后的搭接承载力显著退化Apostolopoulos等12 和Tang等13 对腐蚀后的焊接接头性能展开研究，发现接头的受力性能和延伸性能均随着腐蚀率的增加而退化，并认为焊接接头受力性能下降可能与焊缝处产生的应力集中相关Yosuke A14等研究了氯离子浓度和预应力对灌浆预应力钢筋腐蚀的影响，评价了预应力钢在预应力作用下的腐蚀行为并给出了预应力作用下氯化物腐蚀的阈值李佳等5 对氯盐腐蚀工况下不同钢筋连接件的拉伸破坏形态及抗拉强度进行了试验研究，结果表明钢筋连接区的破坏形态与钢筋连接方式及腐蚀程度关系密切.上述研究从不同角度对氯盐腐蚀环境下各种钢筋连接件的连接特性进行了研究讨论，但总体来看李迎珠，等：氯盐环境下钢筋连接件受拉破坏特性研究步推广应用提供参考.1试验概况1.1试件设计综合考虑不同连接方式、钢筋直径以及腐蚀程度的影响，共设计了54组不同工况连接件试件，每组数量为3，共16 2 根钢筋连接件试件分别按钢筋焊接及验收规程（JGJ18一2 0 12)15 和钢筋机械连接技术规程（JGJ1072016)16加工制作.各钢筋连接件直径及腐蚀量工况详情见表1其中，A、B、C 和D依次对应双面电弧焊、冷挤压套筒、粗直螺纹套筒和灌浆套筒4种连接方式，16、2 0 和2 5分别对应钢筋直径为16、2 0 和25mm，0、5、10、15和2 0 分别对应理论腐蚀率为0%、5%、10%、15%和2 0%.表1试件设计参数Tab.1 Specimens design parameters钢筋连钢筋理论试件序号试件编号1A/B/C/D16-02A/B/C/D16-53A/B/C/D16-104A/B/C16-155A/B/C16-206A/B/C/D20-07A/B/C/D20-58A/B/C/D20-109A/B/C20-1510A/B/C 0-2011A/B/C/D25-012A/B/C/D25-513A/B/C/D25-1014A/B/C25-1515A/B/C25-20注：直径单位为mm；腐蚀程度单位为%.在试件进行加载前应磨掉涂裹的环氧树脂，避免试件在拉伸过程中因夹持端的松动发生位移，影响试验结果此外为了方便量测拉伸试件的断后伸长率，可以在钢筋连接区域外的两侧每隔10cm标记一段，如图1所示.547系统性和深入性仍有待进一步提高.为深入研究讨论锈蚀钢筋连接件的力学性能，本文重点对双面电弧焊、冷挤压套筒、镦粗直螺纹套筒和灌浆套筒四种不同的钢筋连接件在不同腐蚀程度下不同直径时的破坏形态和受拉性能进行了研究，为氯盐腐蚀环境下钢筋连接件的进一接方式直径腐蚀率数量0353双面16电弧焊/冷挤压套筒/镦粗直螺纹套简/灌浆套筒251015200520101520051015203333333333333548cm10 cm标距段标距段图1试件量测标距示意图Fig.1 Measurements of gauge length for specimens1.2材料性能试验选择HRB400螺纹钢筋，其力学性能如表2 所示本试验设计中双面电弧焊试件的焊缝处材料与钢筋母材一致，焊接长度统一为2 0 0 mm，所使用的冷挤压套筒、粗直螺纹套筒和灌浆套筒试件均满足国家相关标准表3给出了各钢筋连接件套筒的具体力学性能.表2 HRB400钢筋机械性能Tab.2Mechanical property of HRB400 steel bar型号直径屈服强度破坏强度伸长率16430HRB4002025注：直径单位为mm；强度单位为MPa；伸长率单位为%.表3各钢筋试件连接区套筒机械性能Tab.3NMechanical property of joint sleeves for steel specimens钢筋连直径接方式16冷挤压20套筒2516镦粗直20螺纹2516灌浆20套筒25注：直径单位为mm；套筒规格单位为mm；强度单位为MPa；伸长率单位为%.1.3设试件腐蚀及加载采用电化学方法对钢筋连接件进行加速腐蚀试验，相关试验原理及实施过程参见文献5 为了更接近自然环境下的钢筋腐蚀，本文中电化学腐蚀试验中采用的电流密度为0.0 2 mA/cm，通电时间，通电时间由直径、理论腐蚀率等变量根据法拉第定律得出17 试验前应采用丙酮清洗试件，通电腐蚀开始后，每隔48 小时进行一次人工除锈，防止浮锈产物影响腐蚀进程电化学腐蚀完成后，将试件用浓度10%的盐酸溶液清洗、除锈、烘干，称重并记录腐蚀前后的试件质量，计算出质量损失率，本文所采用的理论腐蚀程度和试验所得实西安建筑科技大学学报(自然科学版)际腐蚀程度均根据钢筋连接件受腐蚀前后的质量损失率计算所得.10cm10cm连接区标距段标距段59022435625445640屈服破坏规格伸长率强度强度30X538236X5.639045X7.339124.4X4.737833.1X 6.2537544.1X7.45387315X46463376X51452455X60475第55卷10 cmcn252563010.563513.5630136051163011.563513.5620126241366413.5试件腐蚀后，采用10 0 0 kN电液伺服万能材料试验机进行拉伸试验，如图2 所示，加载按位移控制，加载速率为1.0 mm/min试件发生拉伸破坏后，拉伸试验机自动停止加载并存储荷载、位移等数据需要注意的是，安装试件时，应保持试验装置上下载荷端的顶板与试件端部距离为1cm，保证试件的安装牢固.图2 拉伸试验装置Fig.2Test setup for tensile2试验结果及分析2.1试验现象及拉伸破坏特征2.1.1电化学腐蚀试验现象电化学腐蚀结束后，连接件腐蚀区锈迹特征明显，表面附着厚厚的暗灰色、形态疏松的锈蚀物（主要成分为未完全氧化的Fe:O4），盐酸清洗至试件表面光洁后，腐蚀区域的钢筋均变细，且腐蚀程度越大，钢筋表面锈坑分布越不均匀，锈蚀产物堆积越厚不同种类的钢筋连接件在腐蚀条件下的锈蚀损伤程度有所不同双面电弧焊试件腐蚀后，其连接区外观上无明显残缺；冷挤压套筒与粗直螺纹连接件的锈蚀量随腐蚀时间增加而不断增大，其套筒外壁破损也逐渐明显，并且镦粗直螺纹试件受腐蚀最为严重，当理论腐蚀率达到2 0%时其外表面积锈损接近1/2，锈损严重部位可直接看到内部纹路，连接区两端钢筋明显变细；而由于灌浆料的绝缘作用，灌浆套筒试件套筒两侧锈蚀区钢筋表面并未出现锈蚀物，锈蚀物仅分布在套筒区域，酸洗后可观察到随腐蚀程度增大，连接区外壁坑蚀变长变深，锈坑位置及形态分布无规则下图为各种类钢筋连接件酸洗后的形态图.焊缝断裂第4期(a)双面电弧焊(c)镦粗直螺纹套筒图3钢筋连接件酸洗后形态Fig.3NModes of steel connector specimens after pickling2.1.2拉伸试验破坏特征其破坏类型主要可分为钢筋母材断裂与连接区破坏两大类根据连接方式和腐蚀程度不同，连接区破坏可细分为三种类型：焊缝断裂破坏、套筒断裂破坏及粘结滑移破坏不同类型钢筋连接件的拉伸破坏形态如图4所示对于未腐蚀的对比试件，所有钢筋连接件在拉伸破坏时均表现为钢筋母材断裂破坏，如图4(a)所示，这表明在无腐蚀条件下，四种钢筋连接件均能保证良好的连接性能对于腐蚀后的试件，灌浆套筒连接件试件拉伸后的破坏形态均为如图4（a)所示的钢筋母材断裂破坏，其拉伸试验破坏特征与未腐蚀条件下的灌浆套筒连接件类似，但初始刚度与最大位移均有所减小，这表明由于灌浆料的绝缘作用在一定程度上阻止了锈蚀的扩散，同时其粘结作用保证了钢筋与套筒间的较可靠连接，但腐蚀条件对钢筋的拉伸性能有一定的削弱作用腐蚀程度较小时，其余三种连接件大部分的破坏形态仍为钢筋母材拉断，腐蚀程度较高时部分试件则表现为连接区破坏当理论腐蚀率增大为5%时，对于直径16 mm的双面电弧焊连接件，发生如图4(b）所示的焊缝断裂破坏，这主要是由于焊缝边缘区域截面突变产生的应力局部增大与腐蚀效果叠加引起的17 ；而对于直径16 mm的冷挤压套筒连接件则主要发生如图4（c)所示的粘结滑移破坏，这是由于锈蚀导致冷挤压套筒试件连接区两侧出现裂缝，套筒内部螺纹也有所破坏，套筒与钢筋间挤压力减小，原先通过挤压力固定在套筒内的钢筋从套筒滑出；当理论腐蚀率达到15%时，对于直径2 5mm的冷挤压套筒钢筋连接件和直径为2 5李迎珠，等：氯盐环境下钢筋连接件受拉破坏特性研究(b)灌浆套筒(d)冷挤压套筒549mm的镦粗直螺纹钢筋连接件，其拉伸破坏形式主要表现为如图4(d)和（e)所示的连接区套筒破坏，此时套筒内部螺纹与钢筋咬合依然良好，但筒壁在电化学腐蚀下削弱严重，在拉伸试验过程中的破坏瞬间套筒断裂为二部分理论腐蚀率达到20%的镦粗直螺纹钢筋连接件发生如图4(f)所示的粘结滑移破坏，此腐蚀率工况下的镦粗直螺纹试件连接区域套筒基本锈蚀贯通，内部直螺纹锈蚀严重，且套筒外表面积明显减小，连接区几乎完全丧失受拉性能上述受拉破坏特征表明，当腐蚀程度足够大时，连接区域的破坏比钢筋母材断裂更早发生值得注意的是，随着腐蚀程度的逐渐增大，直径较大的钢筋连接件的受拉性能受腐蚀影响削弱程度要明显高于直径较小的钢筋连接件，这是因为当钢筋直径较大时其受腐蚀的接触面越大，从而实际腐蚀程度也越大，以理论腐蚀率为10%的冷挤压套筒为例，当直径分别为16、20和2 5mm时，其实际腐蚀率分别约为6.8%，7.1%和8.1%，实际腐蚀程度逐渐增强，为此直径较大的钢筋连接件更容易发生连接区域的破坏.(a)灌浆套筒连接件钢筋断裂破坏(b)双面电弧焊连接件焊缝断裂破坏套简粘结滑移破环钢筋断装(c)冷挤压套筒连接件粘结滑移破坏（d)冷挤压套筒连接件套筒断裂破坏(e)镦粗直螺纹连接件套筒断裂破坏(f)镦粗直螺纹连接件粘结滑移破坏图4试件拉伸破坏形态Fig.4Tensile failure modes of specimens2.2钢筋连接件经腐蚀后的荷载-位移曲线图5给出了拉伸试验下不同钢筋连接件的荷载-位移曲线需要说明的是，拉伸曲线的屈服点550是根据连接件试件拉伸时第一次达到屈服应变时试件的位移和相应的荷载确定的，无明显屈服平台的试件则参照规范以产生0.2%残余变形的应力1401201008060402000102030 4050607080904/mm(a)双面电弧焊，d=16mm14012010080604020001020304050 607080904/mm(d)冷挤压套筒，d=16mm140.C16-0120100u/d806040200010203040506070 80904/mm(g)镦粗直螺纹,d=16mm1401201008060402000102030405060 7080904/mm(i)灌浆套筒，d=16 mm图5拉伸作用下各锈蚀试件荷载-变形曲线Fig.5 Load-deformation curves of corroded steel joints under tensile loading由图5得出，各连接件拉伸屈服前基本为弹性状态，且直径相同时随着腐蚀程度的增加弹性阶段荷载-位移曲线斜率逐渐减小这表明，随着腐蚀程度增大，钢筋连接件的受拉刚度有所减小，且直径越大时刚度减小越明显；对于同类型钢筋连接件，钢筋直径越大，腐蚀对拉伸性能的影响越明显随着腐蚀程度的不断增大，四种钢筋连接件的极限荷载和极限变形均有不同程度的减小，屈服平台逐渐缩短，后期变形能力显著下降，越来越趋于脆性破坏对于参照组未经腐蚀的试件，西安建筑科技大学学报(自然科学版)值为其屈服极限2 ；而破坏点则是由试验中试件破坏前的荷载峰值点确定的.220320-A16-0200180+A16-5160A16-10140120Ai6-20A16-15E10080屈服点60破坏点4020一人B16-0*B16-5B16-10B16-15B16-20-C16-5C16-10-C16-15*c16-20第55卷280A25-0A20-0240A20-5200A20-10160A20-15120A20-20屈服点破坏点0101020304050607080901004/mm(b)双面电弧焊，d=20mm220200180160140三12 0E10080屈服点60破坏点402000102030 4050607080901004/mm(e)冷挤压套筒，d=20mm220200180160140120310080屈服点60破坏点40200010203044050607080901004/mm(h)镦粗直螺纹，d=20mm220200D16-0180D16-10160140D16-5三12 0E10080屈服点60破坏点40120001020304050.607080901004/mm(k)灌浆套筒,d=20 mm其荷载-变形曲线与钢筋母材的拉伸曲线基本一致，有明显的屈服平台，表现为钢筋母材拉断破坏对于双面电弧焊连接件，当理论腐蚀率达到5%时屈服平台即明显缩短（参见图5（a)直径为20mm、理论腐蚀率为2 0%时，其屈服平台几乎消失，极限变形严重降低，降低幅度可达50%（参见图5（b)），这是由于焊缝边缘处的应力集中和腐蚀环境的共同影响导致连接件发生了焊缝断裂破坏对于理论腐蚀率达5%的冷挤压套筒连接件，其屈服平台虽有缩短，但缩短程度基本可忽略不-A25-5A25-10A25-15A25-208040J001020304050607080901001104/mm(c)双面电弧焊，d=25mm320280B20-0240B20-5200B20-10B20-15B20-201C20-15Q20-20屈服点破坏点B25-0B25-5B25-10B25-15160P120屈服点80破坏点400010203040506007080901001104/mm(f)冷挤压套筒，d=25mm320280240-0C20-57C20-10屈服点破坏点D20-0D20-10B25-20C25-5200C25-10160C25-15P1208040001020304050607080901001104/mm(i)镦粗直螺纹，d=25mmD20-5屈服点破坏点屈服点破坏点C25-0C25-20屈服点破坏点第4期计，几乎不影响其拉伸荷载-变形曲线（参见图5(d)(f)；连接件拉伸试验前期荷载-变形曲线与未腐蚀的冷挤压套筒对照组连接件基本一致，但在极限变形达到对照组的约50%时会突然破坏，此时钢筋从套筒滑出发生粘结滑移破坏；该现象也同样出现在理论腐蚀率为5%和10%的粗直螺纹连接件的拉伸曲线上（参见图5（g）（i)对于腐蚀率较大（如腐蚀率为2 0%）时，冷挤压套筒和镦粗直螺纹连接件荷载-位移曲线的屈服平台段基本消失，极限变形降低显著，表现出明显的脆性破坏特性(参见图5(d)(i)这是由于连接区套筒随着腐蚀程度的增大腐蚀严重，试件表现为连接区先于钢筋破坏的套筒断裂破坏对于灌浆套筒连接件，其荷载-拉伸曲线屈服平台明显，极限荷载和极限变形有所下降但可忽略不计，体现出良好的变形能力，连接区灌浆套筒连接件在腐蚀环境下性能稳定，其拉伸曲线能与钢筋母材的拉伸曲线基本保持一致（参见图5j)和5(k).由图还可以看出，随着腐蚀程度的增大，粗直螺纹连接件的拉伸性能下降最为明显，而灌浆套筒连接件的抗拉性能下降较为平缓，体现了较强的抗腐蚀能力此外，随着腐蚀程度增大，钢筋直径越大的连接件抗拉性能下降越迅速，连接区更容易先于钢筋母材破坏.2.3屈服强度和破坏强度2.3.1屈服强度为进一步分析腐蚀率对钢筋连接件的力学性能的影响，图8 与图9分别给出了拉伸荷载作用下的屈服强度和破坏强度与平均质量损失率之间的关系特别指出，本文统一采用锈蚀钢筋连接件拉伸试验中屈服荷载与锈蚀钢筋的等效截面面积之比来计算屈服强度2 .f,=P,/Ad式中：f，为锈蚀连接件的屈服强度（MPa）；P，为拉伸试验中的屈服荷载（kN)；A a 为试件的等效截面面积.由于电化学腐蚀后的钢筋表面腐蚀情况很不均匀，由图6 所示，在实际测量中钢筋腐蚀后的最小直径无法准确确定，因此，屈服强度根据钢筋等效截面面积予以计算此外，尽管试件连接区与待连接母材的直径有较大的差距，理论上二者的腐蚀率会有所不同；但文献5 的研究结果表明，相同腐蚀程度下仅连接区腐蚀和连接区与钢筋母材共同腐蚀时的平均腐蚀率差距并不大（如图7所示），可近似认为相等.李迎珠，等：氯盐环境下钢筋连接件受拉破坏特性研究目仅连接区腐蚀12连接区与钢筋母材共同腐蚀806420Fig.7 Comparison of average mass loss ratess图8 为不同直径的钢筋连接件在不同腐蚀程度时的屈服强度.600元500400300200100(1)00500400300200100002468101214161820平均质量损失率/%(b)直径2 0 mm连接件551图6 电化学腐蚀钢筋表面锈坑图Fig.6Rust pits on the surface of steel bar14双面电弧焊图7 平均质量损失率对比图53456789101112131415平均质量损失率/%(a)直径16 mm连接件双面电弧焊冷挤压套筒镦粗真螺纹灌浆套简1冷挤压套筒粗直螺纹一双面电弧焊冷挤压套筒徽粗真螺纹灌浆套筒552600500400300200上10000Fig.8Yield strength of specimens由图可看出，随着平均质量损失率的增大，试件屈服强度呈降低趋势，且直径较大的钢筋连接件比直径较小时降低幅度大当钢筋直径相同时，双面电弧焊连接件在腐蚀环境下的屈服强度随腐蚀程度的增大降低最快，其余三种连接件的屈服强度在腐蚀率较小时均下降较为平缓这主要是由于双面电弧焊连接件受焊接热效应和残余应力效应的叠加影响17 ，其拉伸屈服强度在腐蚀环境下的降低程度受腐蚀程度影响最大当腐蚀率较大（如腐蚀率10%)时，粗直螺纹连接件屈服强度会出现急速降低情况，这是由于高腐蚀程度下其连接区域的套筒腐蚀严重极易被锈蚀穿通，连接区内部螺纹腐蚀严重，受拉性能几乎完全丧失。2.3.2破坏强度为综合考虑腐蚀程度和钢筋直径对不同连接件破坏形态和连接性能的影响，本文统一采用破坏强度来表征不同锈蚀钢筋连接件的极限承载能力和抗腐蚀能力该强度定义为连接件受拉试验中最大荷载与钢筋连接件腐蚀后的等效截面面积之比2 f.=P./Ad式中：f.为锈蚀连接件的破坏强度（MPa）；P.为拉伸试验中的破坏荷载（kN)；A a 为试件的等效截面面积其中，钢筋连接件等效截面面积根据破坏形式的不同分别采用钢筋等效截面面积和连接区等效截面面积予以表征.图9给出了钢筋连接件在不同腐蚀程度时的破坏强度变化趋势由图9 可看出，试件破坏强度随腐蚀程度的增大而降低，且钢筋直径较大的连接件比钢筋直径较小的连接件降低更明显；当钢筋直径相同时，双面电弧焊钢筋连接件的抗拉强度随腐蚀程度的增大而迅速下降，冷挤压套筒和粗直螺纹套筒次之，而灌浆套筒的抗拉强度退化最为缓慢由此推断灌浆料的存在有效延缓了灌西安建筑科技大学学报(自然科学版)浆套筒连接件在氯盐环境下的锈损程度，使得其抗拉强度退化程度要比其中三种连接方式的钢筋连接件要小当理论腐蚀率为10%时，钢筋直径为16 mm和2 0 mm的灌浆套筒连接件其破坏强度较未腐蚀对照组试件分别仅降低了1.3%和4.3%，几乎可以忽略该水平的氯盐腐蚀影响.双面电弧焊冷挤压套筒镦粗直螺纹1124681012141618平均质量损失率/%(c)直径2 5mm连接件图8 试件屈服强度第55卷7001600500400300200100002468101214 16182022平均质量损失率/%(a)直径16 mm连接件700厂600500400300200100002468101214161820平均质量损失率/%(b)直径2 0 mm连接件7006001500400300200100(2)00Fig.9Failure strength of specimens2.4强度计算模型根据上节分析，钢筋连接件的屈服强度和破坏强度随腐蚀程度的增加均呈指数函数下降趋势，并与连接件的连接方式、腐蚀率、钢筋直径等参数相关因此，本文统一采用下式来计算不同连接方式的锈蚀钢筋连接件的屈服强度和破坏强度.fx=foxX1-XDXnXexn(3)式中：x为锈蚀连接件的平均屈服强度（或破坏强度)(MPa)；f o x 为经未腐蚀连接件的屈服强度（或双面电弧焊冷挤压套筒镦粗直螺纹灌浆套筒11双面电弧焊冷挤压套筒粗真螺纹灌浆套筒一双面电弧焊冷挤压套筒镦粗直螺纹上上24(c)直径2 5mm连接件图9 试件破坏强度681012141618平均质量损失率/%第4期破坏强度)（MPa)；n 为试件平均腐蚀率（%)；D为钢筋直径(mm)；、分别表示与强度相关的系数基于试验研究，拟合优化确定的系数、值如表4所示对于不同连接方式的钢筋连接件，其系数取值不同.表4钢筋连接件腐蚀后屈服强度和破坏强度的、系数值Tab.4、of yield strength and failure strength forcorroded steel joints双面电冷挤压镦粗直系数弧焊0.004屈服-0.13强度R2破坏强度R2将表4中对应的系数值分别代入式(1)得出不同腐蚀程度下不同直径的各种钢筋连接件屈服强度和破坏强度的计算值，并将计算值与试验值相比较，如图10（a）、（b)所示，二者吻合良好，可以采用式(1)对腐蚀环境下不同连接方式钢筋连接件的平均屈服强度和破坏强度进行计算.600550500350300250200200250300350400450500550600厂试验值(a)试件屈服强度试验值与计算值比较700650600550500450400350300250250300350400450500550 600650700.试验值(b)试件破坏强度试验值与计算值比较图10 试件强度试验值与计算值比较Fig.10Comparison of experimental values and calculatedvalues of the strength for the speciments李迎珠，等：氯盐环境下钢筋连接件受拉破坏特性研究灌浆套筒螺纹0.00060.0010.03一0.0 70.920.870.0040.0008一0.0 8 40.0150.950.9311115533结论(1)氯盐环境下，锈蚀钢筋连接件的拉伸性能均退化明显，退化程度随着腐蚀率的增大而增大.不同钢筋连接件在腐蚀程度相同时的耐腐蚀性能差异明显，双面电弧焊连接件的耐腐蚀性能最强，其次为灌浆套筒和冷挤压套筒，镦粗直螺纹最差；（2)氯盐环境下钢筋连接件拉伸破坏形式主要分为钢筋母材拉断和连接区域破坏两类腐蚀率较小时，钢筋连接件主要发生钢筋母材拉断破坏；套筒随着腐蚀程度增大，双面电弧焊连接区会发生焊0.0003缝断裂破坏；冷挤压套筒会发生粘结滑移破坏；0.05腐蚀程度进一步增大，冷挤压套筒和镦粗直螺纹0.880.960.0010.000020.0120.1770.910.8511会发生套筒断裂破坏，钢筋直径越大越易发生连接区的破坏；灌浆套筒连接件主要发生母材拉断破坏；(3)钢筋连接件拉伸荷载-变形曲线受腐蚀程度影响明显，随着腐蚀程度增大，屈服平台缩短、屈服与破坏强度降低、极限变形减少镦粗直螺纹耐腐蚀能力最弱，腐蚀后屈服平台明显缩短，极限变形均下降50%以上；灌浆套筒连接件抗腐蚀能力最强，理论腐蚀率最大时其破坏强度依旧可达到未腐蚀试件的95%.参考文献 References1王茹，王希彤，吕伯阳，等灌浆套筒连接缺陷对装配式混凝土柱抗震性能的影响J武汉大学学报（工学版），2 0 2 3,56(6)：6 8 5-6 93.WANG Ru,WANG Xitong,LV Boyang,et al.Studyon the effect of the grouting sleeve splicing defects onthe seismic behavior of precast concrete columns.J.Engineering Journal of Wuhan University,2023,56(6):685-693.2中华人民共和国住房和城乡建设部混凝土结构设计规范：GB50010一2 0 10 S.北京：中国建筑工业出版社，2 0 11.Ministry of Housing and Urban-Rural Development ofthe Peoples Republic of China.Code for design ofconcrete structures:GB 500102010S.Bei Jing:China Building Industry Press,201l.3朱东烽，练水泉，张伟生，等新型钢筋套筒挤压连1接技术在装配式建筑的应用研究J建筑结构，2020,50(22)：51-56,7 6.ZHU Dongfeng,LIAN Shuiquan,ZHANG Weisheng,et al.Research on the application of new steel-rein-forced sleeve extrusion connection technology in as-sembled buildingsJ.Building Structure,2020,50554(22):51-56,76.4中华人民共和国住房和城乡建设部装配式混凝土建筑技术标准：GB/T51231一2 0 16 S.北京：中国建筑工业出版社,2 0 17.Ministry of Housing and Urban-Rural Development ofthe Peoples Republic of China.Technical standard forprefabricated concrete construction:GB/T51231-2016S.Beijing:China Building Industry Press,2017.5李佳，张勤，贡金鑫，等钢筋连接区锈蚀后的抗拉性能及破坏形态试验研究J建筑结构，2 0 2 0，50(22):83-88.LI Jia,ZHANG Qin,GONG Jinxin,et al.Experi-mental study on tensile properties and failure patternsof corroded steel bars joint regionJ.Building Struc-ture,2020,50(22):83-88.6SUN W W,FENG W.Numerical investigation of theeffects of connection rotational stiffness on block shearcapacity of coped beams with a welded end connectionJ.International Journal of Steel Structures.201l,ll(3);325-333.7OSTERTAG C P,Microstructure chara