本文的作者包括 Kuang-Yu Dai, Chang Liu, Da-Gang Lu 和 Xiao-Hui Yu，作者分别来自哈工大教育部结构动态行为与控制重点实验室以及广西大学广西防灾与结构安全重点实验室。研究成果发表在期刊《Construction and Building Materials》上，文章编号为 242 (2020) 118014，发布时间为 2020 年。
本研究聚焦钢筋混凝土柱（Reinforced Concrete Columns, RC Columns）的抗震性能，这一研究主要涉及结构工程和材料科学领域。由于氯离子侵蚀及干湿循环作用造成的钢筋腐蚀，RC 结构会在其使用寿命期间显著退化，从而引发混凝土的开裂、钢筋与混凝土键合强度降低，进而削弱其在地震荷载作用下的承载能力。因此，评价与理解老化 RC 结构的抗震性能至关重要。
近年来，为了研究钢筋腐蚀对 RC 柱抗震性的影响，研究者开发了加速腐蚀技术，包括人工气候环境法（Artificial Climate Environment, ACE）和电化学氯离子提取法（Electrochemical Chloride Extraction, ECE）。尽管已有研究采用这些方法进行抗震性能测试，但较少数据关注 ACE 和 ECE 腐蚀引起的性能差异。本研究旨在填补此空白，重点比较使用 ACE 和 ECE 技术腐蚀后的 RC 柱在抗震性能上的差异。
1. 测试样本设计与构造
研究中设计并制造了六根 T 型 RC 柱测试样本，这些样本均符合中国相关设计规范。每根柱的有效高度为 1000 毫米，横截面为 300 毫米 × 300 毫米，保护层厚度为 20 毫米，主筋直径为 18 毫米。测试样本按轴压比分为两组（低轴压比 0.1 和高轴压比 0.45），每组包含未腐蚀柱与分别经 ACE 和 ECE 技术腐蚀的柱各两根。
2. 腐蚀过程
- 人工气候环境法 (ACE)
通过 ZHS-30 人工气候室模拟自然环境腐蚀过程，实验中设置湿润和干燥循环（湿润周期使用盐雾喷洒 5% NaCl 溶液，干燥周期则加热至 55°C）。控制湿润-干燥循环的总时长为 167 天，以实现 2% 的目标质量损失比。
3. 抗震性能测试
采用准静态反复加载试验，加载过程分为荷载控制阶段（每次加载增量为 10 kN）和位移控制阶段（以柱屈服位移为增量）。使用 MTS 位移传感器记录柱顶部位移，并通过裂缝观测仪记录混凝土表面的裂缝特征。
4. 数据分析
试验结果通过滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等参数进行比较，并结合腐蚀产品成分分析和 X 射线衍射 (XRD) 分析研究腐蚀特性。
1. 腐蚀裂缝与表面特征
- ACE 腐蚀柱的裂缝分布密集，裂缝宽度与数量均明显多于 ECE 腐蚀柱。 - ECE 腐蚀柱的混凝土表面较为光滑，但出现了大量附着的腐蚀产物。
2. 腐蚀产品特性
- ECE 腐蚀产物中观察到 wuestite (FeO)，而在 ACE 腐蚀产物中未发现 FeO。 - 根据 XRD 分析，ACE 法的腐蚀产物具有更高的氧化程度与体积膨胀比（MVER 值为 2.53，较 ECE 的 2.17 为高）。
3. 钢筋腐蚀特性
- ACE 腐蚀的钢筋主要表现出均匀腐蚀，而 ECE 腐蚀呈现严重的点蚀（pitting corrosion）。 - ACE 法引起的箍筋腐蚀率约为 2%，而 ECE 腐蚀率接近 7%。
4. 滞回曲线和骨架曲线
- 骨架曲线显示，ACE 腐蚀柱的峰值荷载略低于未腐蚀柱，但在极限位移下表现相当。 - ECE 腐蚀柱的峰值荷载和极限位移显著低于未腐蚀柱，表现出更明显的性能退化。
5. 刚度退化与耗能能力
- 不论采用何种腐蚀技术，腐蚀柱的刚度退化速率均高于未腐蚀柱。 - 从耗能能力分析，ACE 腐蚀柱（121.5 kN·m）优于未腐蚀柱（113.06 kN·m），而 ECE 腐蚀柱（72.3 kN·m）明显较低。
本研究通过比较 ACE 和 ECE 技术腐蚀对 RC 柱抗震性能的影响，揭示以下重要结论： 1. 腐蚀机制差异显著
ACE 技术更能模拟自然环境腐蚀特征，其产物更接近自然腐蚀，而 ECE 更可能引起点蚀，导致箍筋屈服或断裂。
抗震性能的关键影响
ECE 腐蚀柱呈现从弯曲破坏向弯剪混合破坏模式的转变，这一现象放大了腐蚀对结构性能退化的影响。
实际应用意义
低程度均匀腐蚀对抗震性能影响有限，而点蚀引起的性能劣化需在工程设计中特别关注。
本研究为耐久性设计和评估基于不同腐蚀过程的 RC 结构提供了重要数据支撑。研究强调了精准模拟自然腐蚀环境的重要性，以更真实反映工程中结构的服役行为和可靠性。