氯离子侵蚀下混凝土结构中钢筋腐蚀规律的试验研究

论文摘要

钢筋混凝土结构的耐久性问题是一个十分重要而且迫切需要解决的问题,在影响混凝土结构耐久性的因素中,钢筋腐蚀是重要因素之一。本文依托国家科技支撑计划“海洋工程钢筋混凝土结构防腐蚀与修复关键技术及示范工程(项目编号:2007BAB27803)”,从钢筋腐蚀问题的严重性出发,在已有研究的基础上采用试验检测、混凝土结构理论、电化学理论、材料科学理论、环境科学以及结构可靠性理论等,对氯离子侵蚀下混凝土结构中钢筋腐蚀的规律,以及温度对钢筋腐蚀的影响进行了研究,主要包含以下几个方面:(1)对氯离子侵蚀作用下钢筋混凝土结构在使用过程中存在的耐久性问题,及国内外相关学科的研究发展水平做了综述,分析了钢筋腐蚀的机理、条件,混凝土结构腐蚀破坏的过程,以及影响钢筋腐蚀速度的因素;(2)分析了氯离子对混凝土结构的侵蚀作用,包括氯离子的主要来源,氯离子侵蚀混凝土结构的主要途径及方式,以及氯离子侵入混凝土后导致钢筋腐蚀的机理;(3)综述了混凝土结构中钢筋腐蚀状态评价方法,包括物理方法以及电化学方法,重点介绍了常用的电化学方法,包括半电池电位法、线性极化法、交流阻抗谱法以及极化曲线法等,并指出了其优缺点、适用范围以及需要进一步解决的问题;(4)通过试验研究了钢筋在含氯离子的模拟混凝土孔隙液中的电化学行为,并重点考虑了pH值及氯离子浓度对钢筋腐蚀的不同影响,得出了给定pH值条件下引起钢筋表面钝化膜破坏的临界氯离子浓度,在此基础上探索了几种化合物作为钢筋阻锈剂的可行性,为采用阻锈剂防治混凝土结构中钢筋腐蚀问题提供科学参考;(5)采用线性极化法以及半电池电位法研究了温度对砂浆试样中钢筋腐蚀速度的影响。针对混凝土自身的特点,本文制作了一批砂浆试样,通过添加氯离子增加其腐蚀性,在保持其他因素不变的条件下研究温度对钢筋腐蚀速度的影响,得到了钢筋腐蚀速度随温度变化的规律,即钢筋腐蚀速度不是随温度升高而无限升高的,而是存在一个临界温度值,当温度低于这个临界值时,钢筋腐蚀速度随温度升高而升高,而当温度超过这个临界值时钢筋腐蚀速度迅速降低,最后趋于平稳变化,在本试验条件下,这个临界值为40℃;(6)研究了水灰比和氯离子含量对钢筋腐蚀的影响,结果表明,在水灰比不变的前提下,氯离子含量越高,钢筋腐蚀越快;而当氯离子含量一定的前提下,降低水灰比可以降低钢筋腐蚀的速度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 混凝土结构耐久性的研究现状
• 1.3 混凝土结构中钢筋腐蚀问题研究的重要性
• 1.4 钢筋腐蚀机理及影响因素分析
• 1.4.1 钢筋腐蚀的机理
• 1.4.2 钢筋腐蚀的条件
• 1.4.3 钢筋混凝土腐蚀破坏过程
• 1.4.4 影响钢筋腐蚀速度的因素
• 1.5 课题的提出、意义及主要内容
• 1.5.1 课题的提出、意义
• 1.5.2 研究的主要内容
• 第2章 氯离子对混凝土结构的侵蚀作用分析
• 2.1 引言
• 2.2 氯离子的主要来源
• 2.3 氯离子的侵蚀机理
• 2.3.1 氯离子侵蚀混凝土的途径和主要方式
• 2.3.2 氯离子引起钢筋腐蚀的机理
• 2.4 本章小结
• 第3章 混凝土结构中钢筋腐蚀状态评价方法
• 3.1 前言
• 3.2 物理法
• 3.3 电化学法
• 3.3.1 半电池电位法
• 3.3.2 线性极化法
• 3.3.3 交流阻抗谱法
• 3.3.4 极化曲线法
• 3.3.5 恒电量法
• 3.3.6 其他电化学方法
• 3.4 本章小结
• 第4章 氯离子对模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀作用的电化学研究
• 4.1 前言
• 4.2 试验部分
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 试验环境
• 4.2.3 试验装置及测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 pH为12.4条件下钢筋的腐蚀行为
• 4.3.2 pH为11.8条件下钢筋的腐蚀行为
• 4.3.3 不同阻锈剂的阻锈效果初探
• 4.4 本章小结
• 第5章 氯离子侵蚀下温度对钢筋腐蚀的影响研究
• 5.1 前言
• 5.2 试验方案
• 5.2.1 试验方法的确定
• 5.2.2 原材料
• 5.2.3 试验仪器
• 5.2.4 试样制作
• 5.2.5 电化学测试
• 5.3 试验流程
• 5.4 试验结果
• 5.5 结果分析与讨论
• 5.5.1 同水灰比、不同氯离子含量的情况
• 5.5.2 不同水灰比、同氯离子含量的情况
• 5.6 影响因素分析
• 5.6.1 线性极化法的适用性分析
• 5.6.2 试样浸泡时间对腐蚀电流密度的影响
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论和展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• 致谢