锈蚀钢筋混凝土试件的试验方法 [ 14 ] - [ 17 ] ，包括自然暴露试验、人工气候模拟、通电快速锈蚀、直接取用(或拆换)实际构件等方法。暴露试验法是在室外自然条件下使试件钢筋锈蚀，该方法能够真实反映影响锈蚀的各种因素，缺点是周期较长，观测工作量较大。人工气候模拟法，又称人工气候加速退化试验方法 [ 18 ] ，是通过模拟自然气候环境(日光、雨淋、温度、湿度、二氧化碳等)并同时加强某一种或几种控制因素的作用来加速试件退化的试验方法，具有操作简便、环境模拟多样性、试验结果与自然锈蚀较接近等优点，但不足之处在于设备费用高，钢筋锈蚀量无法定量估算，试验周期也较通电锈蚀法要长，文

图1. 钢筋锈蚀对钢筋混凝土粘结性能的影响机理

献 [ 8 ] [ 19 ] [ 20 ] 均采用此法。直接取用(或拆换)实际构件法由于难度大，成本高，难以估测构件实际锈损程度及锈蚀因素，因此在试验中较少选用，文献 [ 21 ] [ 22 ] 采用了此法。通电锈蚀法是基于电解原理，先将试件浸泡在一定浓度(3%~5%)的电解质(NaCl或CaCl₂)溶液中，再把钢筋接在直流电源的正极，浸泡在溶液中的不锈钢铜棒接在电源的负极，电流密度不宜大于3 mA/cm²[ 16 ] ，通电形成电解池以达到快速锈蚀钢筋的目的。由于该法受混凝土密实度、浸泡溶液浓度及电流密度等因素的影响，理论锈蚀量与实测值有一定偏差，生成的锈蚀产物与自然锈蚀产物也有一定区别，而为了在短期内在实验室获得类似于自然环境下的钢筋混凝土锈蚀试件，通电加速锈蚀试验方法得到了学者们的广泛采用。

常用的粘结试验按照目的分为两种类型：一类是拔出或压出试验，另一类是梁式或半梁式试验。前者通常用来对各种类型的钢筋粘结性能进行宏观比较。由于拉拔试验中的钢筋受拉，周围混凝土受压，并且没有考虑剪力和弯矩的作用，因此与实际构件的受力状态不符。尽管如此，因其试件制作及试验装置较简单，试验结果便于分析，特别是对钢筋外形特征的变化比较敏感，被国内外学者广泛采用。而梁式或半梁式试验考虑了梁中钢筋锚固区存在的弯矩和剪力的影响，模拟了剪跨区或纯弯区受拉钢筋的锚固状态，因此与实际受力状态较为相符 [ 6 ] 。在一些试验中有学者 [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] 将钢筋内贴应变片应用到以上两类粘结试验中，通过贴应变片可以得到钢筋内部不同位置的钢筋应力，并由此可推得钢筋与混凝土的粘结应力。

混凝土中的钢筋一旦发生锈蚀，就会在钢筋表面生成一层疏松的锈蚀产物，其体积比原本未锈蚀的钢筋体积要大得多，因锈蚀产物最终形式不同而已，一般可达到原来体积的2~4倍。而在锈蚀率较小时，钢筋锈蚀产物的膨胀作用增大了混凝土对钢筋的约束力，钢筋与混凝土之间的摩擦系数因钢筋表面(尤其是光圆钢筋)锈蚀变得凸凹不平也略有增大，因此粘结强度随着锈蚀量的增大而增大，在锈胀开裂前，高于未锈钢筋 [ 6 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] 。文献 [ 34 ] 研究得到：对于拔出构件，锈蚀率小于1%时对粘结有益，之后随着锈蚀率的增加粘结强度降低；对于梁式构件，锈蚀率小于0.5%时粘结强度增大，之后缓慢下降，但在锈蚀率不大于5%时，仍高于钢筋未锈时的粘结强度。而文献 [ 37 ] 则通过梁式试验发现，对于轻微锈蚀(η < 3%)的钢筋其粘结强度较未锈蚀钢筋略微增加，但幅度有限；当锈蚀程度进一步增加(3% ≤ η < 4%)，粘结强度增长迅速；当锈蚀率增大到一定程度后(η ≥ 4%)，钢筋与混凝土之间的粘结强度呈下降趋势。试验结果 [ 9 ] 表明，光圆钢筋无箍筋试件在轻微腐蚀情况下，最大粘结强度可为未锈蚀时的2.5倍。文献 [ 30 ] 研究表明，对锈蚀量小于6%的试件达到滑移粘结强度后，仍具有一段较明显的劈裂段，而锈蚀量大于6%的试件由于钢筋变形肋受到严重锈蚀，达到滑移粘结强度后无明显的劈裂段。文献 [ 38 ] 试验发现，当试件达到极限粘结强度，锈蚀率对钢筋加载、自由端的相对滑移有着较大的影响，例如平均锈蚀率为3.46%的试件自由端平均滑移量比未锈蚀试件的减少了35%，平均锈蚀率为3.46%和14.83%的试件最大加载值比未锈蚀试件组的分别减少了17%和50%。

由于光圆钢筋与变形钢筋锈蚀后粘结机理不同，在轻微锈蚀情况下，光圆钢筋与混凝土粘结强度有较大幅度的提高，而变形钢筋粘结强度增长的幅度明显低于光圆钢筋 [ 9 ] [ 23 ] [ 39 ] 。文献 [ 40 ] 通过试验对不同种类锈蚀钢筋进行微观分析发现：带肋钢筋锈坑大而深且呈局部分布，光圆钢筋锈坑小而浅且分布相对均匀，相同条件下的带肋钢筋要比光圆钢筋更易受腐蚀，如HRB335级钢筋平均锈蚀率约是HPB235级钢筋的1.74倍。钢筋直径的增大使极限荷载随着增大，而相同锈胀裂缝宽度对不同直径的钢筋所释放的能量不同，这就造成了不同钢筋直径的试件粘结性能存在一定差别，但程度不大 [ 30 ] 。

混凝土对钢筋的约束程度与混凝土保护层有直接的关系，混凝土约束程度越小，钢筋锈蚀引起的膨胀力就越容易使混凝土胀裂，从而使粘结性能退化 [ 30 ] 。文献 [ 6 ] 结合规范提出在任何情况下，混凝土最小保护层厚度不小于15 mm，混凝土保护层厚度应不小于钢筋直径，应重视预应力钢筋锈蚀的危害性，先张法的保护层厚度不宜小于20 mm。文献 [ 13 ] 研究了在微锈情况下，不同保护层厚度对极限粘结强度的影响，如针对钢筋位于底边角部的试件，保护层厚度为50 mm的试件比保护层厚度为30 mm的试件极限粘结强度提高了13.3%。试验 [ 6 ] [ 41 ] 表明，保护层厚度与钢筋直径的比值c/d越大，保护层致裂锈蚀率越大，致裂时间就越长。

文献 [ 8 ] 指出有箍筋试件达到峰值后混凝土表面出现顺筋裂缝，较细，钢筋被缓慢拔出，试件不完全裂开，而无箍筋试件达到极限粘结强度后会很快发生劈裂破坏，主要原因是箍筋能够约束混凝土横向变形，另外箍筋对纵筋的锈蚀具有一定程度的保护。在腐蚀率不大的情况下，光圆钢筋配箍筋的试件其粘结强度随锈蚀率增大有显著的提高，比起无配箍筋试件，其粘结强度随腐蚀率提高较明显，如腐蚀率为5.2%时，粘结强度是未锈蚀的5.04倍，变形钢筋无配箍试件随锈蚀率增大粘结强度迅速降低，如在锈蚀率为9.02%时粘结强度只有未锈蚀的34%，而在锈蚀率小于7.63%时，变形钢筋配箍筋试件粘结强度基本无变化 [ 9 ] 。文献 [ 42 ] 发现光圆钢筋配箍试件在锈蚀率超过5%时粘结强度仍能增加，而未配箍试件随着锈蚀率逐渐增加，粘结强度先增加而后快速下降，拐点锈蚀率在2%~4%范围内。

目前大部分的研究主要集中于纵向钢筋锈蚀和锈后混凝土构件承载力和粘结退化的问题，对箍筋锈蚀的研究较少，而在混凝土耐久性试验研究和现场检测中发现，混凝土构件中的钢筋锈蚀首先从箍筋开始，且锈蚀程度比纵向钢筋严重，尤其在纵向钢筋与箍筋交汇处，箍筋严重锈蚀甚至锈断 [ 43 ] 。文献 [ 44 ] 则研究了在箍筋腐蚀的影响下钢筋混凝土粘结性能的变化规律，发现箍筋锈蚀率约为5%的时候达到最大粘结应力(7.73 MPa)，而箍筋锈蚀率为15.70%的试件最大粘结应力(4.84 MPa)小于无箍筋时的最大粘结应力(5.85 MPa)。

混凝土的水灰比越大，混凝土的强度越低，混凝土中毛细孔就越多，其密实度也就越差，混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率也就越小 [ 40 ] [ 45 ] 。文献 [ 46 ] 试验得到混凝土试块受压强度分别为25.5 MPa、31.0 MPa、42.0 MPa时，其对应粘结强度分别为12.1 MPa、13.8 MPa、15.3 MPa，认为强度高的混凝土抗拉强度也较高，对钢筋的握裹力较强，因而增大了钢筋与混凝土之间的摩擦，极限粘结强度随着混凝土强度的增加而提高。文献 [ 26 ] 试验结果表明，在钢筋直径、保护层厚度、锈蚀率近似的情况下，混凝土强度越高，自由端开始滑移时所需的荷载就越大，如混凝土强度分别为84.1 MPa和56.9 MPa，开始滑移时所需的施加荷载分别为84.1 kN和56.9 kN。而文献 [ 33 ] 通过压出试验得出：混凝土强度越高，极限粘结强度的下降速度越小，但混凝土强度对锈蚀率与极限粘结强度的本构关系的影响不大。