电化学脱盐法对钢筋混凝土材料特性影响与机理研究

论文摘要

利用电化学脱盐法能够有效去除钢筋混凝土中的氯离子,电化学脱盐技术作为一种较为新颖的技术,国内外虽然做了大量的研究,但是还不够系统深入。本文通过研究影响电化学脱盐效率的几种因素,建立电化学脱盐的数学模型,从而对电化学脱盐技术更加深入的了解;通过研究电化学脱盐技术对钢筋混凝土材料力学特性,微观结构,电化学特性等的影响,为实际工程更科学的使用电化学脱盐技术,提供理论依据。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1)通过自行设计的电化学脱盐装置研究了不同水灰比、不同电流密度在不同脱盐周期下对电化学脱盐效率的影响。研究结果表明:在电化学脱盐的前六周,随着脱盐时间的增加,混凝土中氯离子含量基本程线性递减,实际工程中可以通过延长脱盐时间来达到电化学脱盐的目的;水灰比对电化学脱盐有显著影响,水灰比提高,混凝土的密实度降低,电化学脱盐效率提高;电流密度高,混凝土中离子传输的能垒高,电化学脱盐效率高。2)通过对电化学脱盐前后钢筋混凝土材料的抗压强度试验和拉拔试验,研究发现:电化学脱盐对钢筋混凝土材料抗压性能影响不大,但是随着脱盐周期的增加,钢筋和混凝土之间的粘结性能降低;利用液氮吸附法测量脱盐前后混凝土内孔隙结构的变化。研究发现:电化学脱盐技术改变了混凝土材料内部的孔隙特征。3)通过测量脱盐前后钢筋半电池电位变化和交流阻抗谱试验,研究发现:经过脱盐处理钢筋的电位正移,电化学脱盐处理的试件有明显的特征阻抗谱出现,说明电化学脱盐技术有使活化钢筋逐渐恢复钝化的趋势。4)通过研究电化学脱盐的影响因素,得出不同水灰比,电流密度混凝土中氯离子含量随时间变化关系,研究钢筋和混凝土之间的粘结机理,得出钢筋和混凝土材料之间的粘结强度和脱盐周期之间的关系,为实际工程中估算脱盐电流、脱盐周期等提供理论根据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外相关技术发展现状
• 1.3.1 电化学除氯盐影响因素分析研究
• 1.3.2 电化学除氯盐后对钢筋混凝土性能影响的分析研究
• 1.3.3 电化学除盐数学模型的建立
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 影响电化学脱盐效果因素的实验研究
• 2.1 引言
• 2.2 电化学脱盐钢筋混凝土试件及脱盐装置的设计
• 2.2.1 钢筋混凝土原材料配合比设计
• 2.2.2 电化学脱盐实验的试件设计
• 2.2.3 电化学脱盐实验装置设计
• 2.2.4 电化学脱盐实验控制
• 2.3 影响电化学脱盐因素的测试
• 2.3.1 钢筋混凝土中氯离子的测试方法
• 2.3.2 不同水灰比对电化学脱盐效率的影响
• 2.3.3 电流密度对电化学脱盐后氯离子分布的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 电化学脱盐对钢筋混凝土材料力学特性及微观结构的影响
• 3.1 引言
• 3.2 脱盐时间的长短对钢筋混凝土材料抗压强度的影响
• 3.3 脱盐时间的长短对钢筋混凝土材料粘结性能的影响
• 3.4 电化学脱盐钢筋混凝土材料孔结构分析
• 3.4.1 氮气吸附法测试原理
• 3.4.2 电化学脱盐对不同位置钢筋周围混凝土材料孔隙影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 电化学脱盐对钢筋混凝土材料电化学特性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 电化学脱盐钢筋混凝土材料中钢筋半电池电位影响
• 4.2.1 半电池电位法判别钢筋腐蚀的原理
• 4.2.2 断电时间长短对半电池电位测量的影响
• 4.2.3 脱盐周期对半电池电位测量的影响
• 4.2.4 电流密度对半电池电位测量的影响
• 4.2.5 水灰比对半电池电位测量的影响
• 4.3 电化学脱盐交流阻抗谱试验
• 4.3.1 交流阻抗谱法简介
• 4.3.2 不同脱盐周期的Nyquist图形
• 4.3.3 不同电流密的Nyquist图形
• 4.3.4 不同水灰比的Nyquist图形
• 4.4 本章小结
• 第5章 电化学脱盐的数学建模
• 5.1 引言
• 5.2 混凝土在电化学脱盐过程中内部离子迁移机理
• 5.3 拟合方程
• 5.3.1 水灰比对脱盐效率的影响拟合方程
• 5.3.2 电流密度对脱盐效率的影响拟合方程
• 5.4 电化学脱盐对钢筋混凝土材料粘结强度影响模型
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢