论文摘要
钢筋的锈蚀是造成混凝土结构损伤的主要原因,因此对混凝土建筑物进行“健康”评估,预测其剩余寿命等问题必然很重要。导致混凝土中钢筋腐蚀的最主要的两个原因是混凝土的碳化和氯化物的侵蚀,碳化主要危害建筑物,而Cl-的污染主要是针对于使用除冰盐和海洋环境中的混凝土。一般情况下,钢筋由于混凝土的强碱性环境（pH≥13.5）而被保护免遭腐蚀,一旦碳化使这种碱性减弱或者有Cl-出现,钝化膜遭到破坏,钢筋也开始腐蚀。本工作的重点在于应用电化学技术特别是电化学噪声技术研究钢筋混凝土腐蚀发展的各个阶段和酸性环境的影响。（1）研究了海洋环境全浸区与潮差区中钢筋混凝土的失效行为,应用电化学技术特别是电化学噪声技术,结合扫描电镜（SEM）和光学照片等形貌表征手段研究钢筋混凝土腐蚀发展过程。实验结果表明潮差区的混凝土中氧的传输和还原过程更加容易,各类离子的扩散迅速,导致潮差区的钢筋混凝土的腐蚀速率大于全浸区,电化学阻抗谱（EIS）和扫描电镜（SEM）的结果与电化学噪声的分析结果一致。（2）应用电化学噪声技术,结合电化学阻抗谱研究了干湿循环条件下3种不同pH值的3.5% NaCl溶液中钢筋混凝土腐蚀过程。结果表明钢筋的腐蚀分为3个阶段：钝化膜的溶解期、腐蚀活化期和腐蚀产物的累积期。在pH=1的溶液中经过30个干湿循环后主要以均匀腐蚀为主,而对pH=3和pH=7溶液则主要以点蚀为主,散粒噪声分析证实了混凝土中钢筋在强酸性溶液中更容易发生腐蚀。电化学阻抗谱分析也进一步说明了混凝土中钢筋的腐蚀经历了3个阶段,第1阶段Nyquist谱图中表现出两个时间常数,高频区为混凝土层的容抗性质,低频区为钢筋与混凝土界面的电荷转移电阻；第2阶段中频区增加一个时间常数,这与腐蚀产物的累积有关；第3阶段,随着腐蚀产物向混凝土中的扩散,中频区容抗弧有所减小,特别是pH=1体系,中频弧几乎消失。SEM形貌表征观察到随着溶液酸度的增加钢筋表面的锈层明显增多。（3）通过对不同pH的混凝土模拟液中钢筋表面钝化膜的半导体类型及耐腐蚀性能的检测,Mott-Schottky（M-S）曲线说明了模拟液的pH值影响了钢筋表面钝化膜的半导体性质,电化学噪声（EN）实验说明了混凝土模拟液中钢筋表面的钝化膜具有不完整性,而且钢筋在浸泡期间其表面处于钝化与活化的竞争期。对比试验发现HCO；有利于钢筋表面的钝化,而SO4/2-的特性吸附作用加速了钢筋的腐蚀,生成的腐蚀产物较为疏松,对钢筋没有保护作用。