不同腐蚀环境下混凝土中钢筋锈蚀速率电化学模型研究

论文摘要

钢筋锈蚀已经成为混凝土结构耐久性研究领域的焦点,建立准确的混凝土中钢筋锈蚀速率模型,将为工程设计、施工以及评估工作提供理论依据和参考意义。本文针对此问题,借鉴金属腐蚀理论,研究了在不同腐蚀环境下混凝土中钢筋锈蚀速率模型。论文的主要研究内容有：(1)通过试验方法研究了现代混凝土的抗侵蚀能力。通过自然扩散法和ASTM C1202电量法研究了矿物掺合料(矿粉、粉煤灰)对混凝土抗氯离子侵蚀能力的影响,通过快速碳化试验研究了矿物掺合料对混凝土抗碳化性能的影响。(2)基于金属腐蚀理论,建立混凝土中钢筋锈蚀速率的电化学模型,分析环境湿度、混凝土电阻率和阴阳极面积比对于锈蚀速率的影响。设计试验方案,制作三种配合比的钢筋混凝土试件,采用三种腐蚀环境：碳化、氯盐内掺和氯盐外部渗透,检测钢筋电位和腐蚀电流密度变化,验证所建立的模型。(3)结合混凝土中钢筋的具体情况,建立基于氧气二维扩散的钢筋锈蚀速率理论模型,为分析钢筋位置修正系数提供理论依据。通过试验,比较混凝土保护层厚度、钢筋直径、钢筋位置、钢筋类型对于锈蚀速率的影响。比较试验结果,证明二维扩散理论比传统的一维扩散理论更符合实际情况。本论文得到了国家重点基础研究发展计划资助(973计划)(项目编号：2009CB623200),国家自然科学基金重点项目资助(项目编号：50838008),国家自然科学基金项目资助(项目编号：51008272)。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钢筋锈蚀速率的研究背景
• 1.2.1 混凝土所处的各种腐蚀环境
• 1.2.2 各种腐蚀环境中的钢筋锈蚀问题
• 1.3 钢筋锈蚀速率研究进展
• 1.3.1 经验模型
• 1.3.2 理论模型
• 1.3.3 对以往研究成果的思考
• 1.4 本文的研究内容
• 2 现代混凝土抗侵蚀性能
• 2.1 引言
• 2.2 现代混凝土原材料及配合比
• 2.2.1 原材料
• 2.2.2 混凝土配合比
• 2.3 现代混凝土的强度及孔隙率
• 2.3.1 立方体抗压强度
• 2.3.2 孔隙率
• 2.4 现代混凝土抗氯离子渗透性能
• 2.4.1 自然扩散法
• 2.4.2 ASTM C1202电量法
• 2.5 现代混凝土抗碳化性能
• 2.5.1 碳化试验过程
• 2.5.2 碳化试验结果与讨论
• 2.6 本章小结
• 3 基于电化学理论的钢筋锈蚀速率模型
• 3.1 引言
• 3.1.1 混凝土中钢筋锈蚀的特点
• 3.1.2 钢筋锈蚀速率的影响因素
• 3.2 混凝土中钢筋锈蚀速率的电化学模型
• 3.2.1 电化学腐蚀热力学
• 3.2.2 电化学腐蚀动力学
• 3.2.3 钢筋锈蚀速率电化学模型
• 3.2.4 模型算例
• 3.3 不同腐蚀环境下钢筋锈蚀速率模型试验验证
• 3.3.1 试验材料及试件制作
• 3.3.2 试验方法
• 3.3.3 试验结果与分析
• 3.4 本章小结
• 4 基于氧气二维扩散的钢筋锈蚀速率模型
• 4.1 引言
• 4.2 基于氧气二维扩散钢筋锈蚀速率模型的建立
• 4.3 模型的试验验证
• 4.4 试验结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文主要研究成果
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 作者简介