混凝土碳化及氯含量对钢筋锈蚀速率的影响

论文摘要

混凝土的碳化以及混凝土中氯含量较高是引起钢筋锈蚀速率大幅度加快、钢筋混凝土结构过早失效的主要因素。由于养护不到位造成有掺合料的中低强度等级混凝土碳化深度发展较快,部分地区受利益驱使及监管不严仍在使用海砂或其它氯含量高的原材料对钢筋混凝土结构的耐久寿命构成严重威胁,这不仅关系到人民生命及财产的安全问题,更是目前全球走节能减排、可持续发展道路不可忽视的问题之一。研究在两者共同作用下钢筋锈蚀速率的变化对揭示实际工程中影响钢筋锈蚀的关键因素及如何采取切实有效的措施来降低钢筋的锈蚀速率,延长钢筋混凝土结构的耐久寿命具有重要的理论与工程意义。本文通过对珠江三角洲部分地区自然温、湿度条件及混凝土原材料中氯离子含量情况进行调查,借助精确的电化学线性极化无损检测方法,对当前存在模版拆除过早而致混凝土无法得到正常养护以及混凝土的原材料使用中氯离子含量没有得到严格监控的问题在实验室模拟条件下进行了深入研究,分析了三种不同养护条件下碳化深度发展及氯含量双因素共同影响下钢筋锈蚀的情况。采用浆体pH值测定及MIP孔结构分析等方法研究了其中的影响机理。对大掺量掺合料C25强度等级混凝土中钢筋锈蚀的电化学研究结果表明:①养护条件与氯含量对钢筋锈蚀均有影响,且未受碳化之前氯含量的影响幅度更大;②开始受加速碳化影响之后,养护不足容易使混凝土孔隙率增大、大孔(>100nm)增多及碳化深度发展较快,钢筋在受碳化及氯含量双因素影响下,碳化促使钢筋的状态发生质变并诱发快速锈蚀,碳化所导致的钢筋快速锈蚀的程度甚于工程材料一般氯含量下的影响;③由于非标准养护条件下碳化深度发展迅速,钢筋锈蚀速率增长也远快于标准养护条件下的;对于常用的中低等级强度混凝土中的钢筋,在一般保护层为25mm,氯含量≤0.24%时,20±3℃、RH≥95%标准条件下此最小有效保护层须≥11mm;20±3℃、85±5%RH条件下此最小有效保护层须≥12mm;35±3℃、75±5%RH条件下此最小有效保护层须≥18mm。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 钢筋混凝土结构的耐久性研究
• 1.2.1 混凝土碳化及氯离子侵蚀对钢筋锈蚀的影响
• 1.2.2 混凝土材料组成及养护条件对钢筋锈蚀的影响
• 1.3 混凝土中钢筋锈蚀的电化学检测技术
• 1.4 研究目的与研究内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 珠江三角洲部分地区自然温、湿度条件及混凝土原材料中氯离子含量的调查
• 2.1 引言
• 2.2 自然温、湿度条件的调查
• 2.3 预拌混凝土原材料中氯离子含量的调查
• 2.4 本章小结
• 第三章 实验材料与方法
• 3.1 原材料
• 3.2 混凝土配合比与氯盐掺量
• 3.3 养护条件与加速碳化试验
• 3.4 主要实验仪器与设备
• 3.5 实验方法及步骤
• 3.5.1 钢筋保护层厚度的设计
• 3.5.2 钢筋表面处理及试件养护
• 3.5.3 钢筋锈蚀电化学测试方法
• 3.5.4 抗压强度和抗碳化性能测试
• 3.5.5 混凝土浆体pH 的测试
• 3.5.6 混凝土孔结构测试
• 第四章 养护条件对混凝土抗压强度、抗碳化性能及其钢筋锈蚀的研究
• 4.1 引言
• 4.2 养护条件对混凝土孔结构、抗压强度、抗碳化性能及钢筋锈蚀的影响
• 4.2.1 养护条件对C25 强度等级混凝土中28d 龄期砂浆孔结构的影响
• 4.2.2 养护条件对C25 强度等级混凝土抗压强度的影响
• 4.2.3 养护条件对C25 强度等级混凝土抗碳化性能的影响
• 4.2.4 养护条件对不同保护层厚度下钢筋锈蚀的影响
• 4.3 混凝土碳化深度及浆体pH 值变化对钢筋锈蚀的影响
• 4.3.1 碳化深度及浆体pH 值变化对混凝土中钢筋锈蚀的影响
• 4.3.2 碳化深度与保护层厚度对钢筋锈蚀的影响
• 4.4 混凝土中氯含量对钢筋锈蚀的影响
• 4.4.1 混凝土中氯含量对钢筋锈蚀的影响
• 4.4.2 氯含量对不同条件养护后混凝土中钢筋锈蚀的影响
• 4.4.3 氯含量在不同保护层下对钢筋锈蚀的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 碳化深度与氯含量双因素影响下钢筋锈蚀速率发展行为的研究
• 5.1 引言
• 5.2 A 标准养护条件下碳化深度与氯含量对钢筋锈蚀速率的影响
• 5.3 B 非标准养护条件下碳化深度与氯含量对钢筋锈蚀速率的影响
• 5.4 C 非标准养护条件下碳化深度与氯含量对钢筋锈蚀速率的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 创新处与展望
• 一、创新处
• 二、展望
• 参考文献
• 附录A 东莞某河涌2009 年河水氯离子含量变化情况
• 附录B 三种不同养护条件下各钢筋在碳化及氯离子双因素作用下的锈蚀情况拟合结果
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件