高地温环境下混凝土中钢筋锈蚀研究

论文摘要

高黎贡山隧道是大瑞铁路线上一条长大深埋隧道,隧址离腾冲热海约50公里,该区地表温泉发育,地下水温最高达102℃,形成高温地热害,对隧道施工产生了危害,也对隧道结构的安全性能和耐久性能构成了挑战,特别是混凝土中钢筋锈蚀问题；因此,要保证结构安全耐久,必须对钢筋与地热进行分析研究,而本篇论文研究目的正是解决地热与钢筋锈蚀的关系。首先,通过对高黎贡山隧道的实际地质条件进行分析,得出地下水为NaHCO3型,这可能是对钢筋锈蚀构成威胁的一个因素；另一个因素则是温度条件,两者耦合在一起构成整个地下腐蚀环境。试验过程中,采用与实际地下环境相同离子比例的水溶液进行模拟,对照组中设置了蒸馏水、清水及质量分数为3.5%的NaCl溶液,分别在20℃(常温)、40℃及70℃环境中进行试验。研究表明：①同一温度条件下,钢筋锈蚀程度大小顺序为3.5%的NaCl溶液>蒸馏水>温泉水>清水,②蒸馏水、清水及质量分数为3.5%的NaCl溶液中,锈蚀与温度成负二次曲线关系；NaHCO3型模拟温泉水中钢筋锈蚀与温度成正二次曲线关系。其次,为了研究混凝土中钢筋锈蚀,采用饱和Ca(OH)2溶液模拟混凝土孔隙介质,研究孔隙介质中钢筋锈蚀与温度的规律及孔隙介质遭遇地下温泉水腐蚀时,钢筋锈蚀与温度的规律。研究表明：上述两种环境中钢筋均未发生锈蚀,即地下温泉水对混凝土结构没有腐蚀作用。除了地下水环境外,论文中还考虑了干燥环境和上述各溶液形成的潮湿空气介质环境,其目的是研究干燥、地下潮湿空气介质对钢筋锈蚀的影响。研究表明：干燥对锈蚀无影响,高温地下水潮湿空气介质对锈蚀影响很小,且它们与温度均无关,锈蚀可忽略。最后,根据国外先进的预埋阳极测试装置原理,制作了锈蚀监测模型,对不同温度条件下的锈蚀电化学参数进行了测试,针对该设备测试结果无法定量描述钢筋锈蚀程度的缺点,采用数码照相和失重法,进行对比试验,从锈蚀钢筋的应力——应变关系及受力性能方面分析,制订了一套完整的阳极锈蚀判别依据,如表5.3所示。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 项目背景
• 1.1.2 国内外研究现状
• 1.2 温度与锈蚀的关系
• 1.2.1 Nernst方程
• 1.2.2 锈蚀电流密度经验公式
• 1.3 本课题研究的主要工作
• 第2章 试验方案的制定
• 2.1 试验方法选取
• 2.2 试验模型建立
• 2.2.1 固定支架测试模型
• 2.2.2 环境模拟模型
• 2.3 腐蚀速率模型
• 2.4 试验步骤
• 2.5 试验准备
• 2.6 本章小结
• 第3章 溶液及其潮湿空气中的温度锈蚀试验
• 3.1 蒸馏水及其潮湿空气介质
• 3.2 清水溶液及其潮湿空气介质
• 3.3 模拟温泉水及其潮湿空气介质
• 3.4 质量分数为3.5%的NaCl溶液
• 3.5 干燥环境
• 3.6 本章小结
• 第4章 模拟混凝土孔隙溶液的温度锈蚀试验
• 4.1 混凝土孔隙溶液及其潮湿空气介质
• 4.2 混凝土孔隙溶液+温泉水
• 4.3 本章小结
• 第5章 阳极测试标准的制定和完善
• 5.1 现有阳极梯测试判别依据
• 5.2 试验标准制定
• 5.2.1 锈蚀等级划分
• 5.2.2 试验标准制定
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 总结
• 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参加的科研及发表的论文