钢筋混凝土在氯盐及其耦合溶液中钢筋的腐蚀行为研究

摘要

钢筋混凝土结构的耐久性研究已是当今世界的建筑领域重大现实问题之一，其中钢筋过早锈蚀使得结构过早失效，必然造成材料的浪费，给国民经济造成重大的经济损失。因此在钢筋混凝土设计中钢筋保护成了重中之重。关于钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀的研究成果较多，但仍然没有一套完整的理论研究体系，没有对钢筋在氯盐以及耦合环境中的腐蚀规律作出定性和定量分析，尤其是硫酸盐对钢筋在氯盐环境中腐蚀的作用更是没有一个定论。
　　针对兰州地区地下水中氯盐和硫酸盐耦合环境对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀作用，本课题的实验过程可概括为“1个3，2个4，2个5”。
　　“1个3”是指本课题选用混凝土水胶比分别为0.25、0.35、0.45的三种配合比钢筋混凝土试件。
　　“2个4”是指本课题选用4种不同浓度的盐溶液以及采用4种试验方法。4种不同浓度的盐溶液具体是：溶液A为2000mg/L的NaCl溶液，溶液 B为2000mg/L NaCl和500mg/LNa2SO4的耦合溶液，溶液C为2000mg/L NaCl和5000mg/L Na2SO4的耦合溶液，溶液D为2000mg/LNaCl和50000mg/L Na2SO4的耦合溶液；4种实验方法具体是指电化学法、电通量法、电阻法、微观分析法。
　　“2个5”是指本实验每60天为一个实验频次，总共经历了5个频次；本课题最后得出5个结论。即：
　　（1）电阻法作为一种无损的，可持续的实验方法，能够在钢筋腐蚀领域应用，
　　（2）相对于其他两种配合比，水胶比为0.35试件中钢筋的抗腐蚀能力最强。
　　（3）钢筋在氯盐环境中的腐蚀速率以“增大—减小—增大”的方式循环式发展，螺旋式增加。
　　（4）硫酸盐对钢筋在氯盐溶液中锈蚀的作用与硫酸盐的浓度有关，当硫酸盐的浓度远远低于氯盐的浓度时，硫酸盐对钢筋的腐蚀有促进作用，但是这种促进作用会随着时间减弱；当硫酸盐浓度与氯盐浓度相当或者高于氯盐浓度时，硫酸盐对钢筋在氯盐中的腐蚀有抑制作用，这种抑制作用会随着硫酸盐浓度升高而增强，并且这种抑制作用随着时间发展而增强。
　　（5）兰州地区地下水环境对钢筋有中等腐蚀作用。
　　总之，本课题对钢筋混凝土中钢筋在氯盐以及耦合溶液中腐蚀过程进行研究，对钢筋在各种环境中的腐蚀过程进行定性和定量分析，选择适合兰州地区耐久性要求的混凝土配合比；分析钢筋在氯盐溶液中的腐蚀机理；分析硫酸盐对钢筋在氯盐环境中腐蚀的作用；各种试验方法相互验证，尤其是验证电阻法是否适合在钢筋锈蚀研究领域中应用。

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第1章 绪 论

1.1钢筋混凝土的发展及特点

1.2研究背景

1.3兰州地区的地形地貌及水文气象概况

1.4钢筋混凝土耐久性的研究现状

1.5本文的主要内容及本课题的研究意义

第2章实验原材料及实验方案

2.1 试验原材料

2.2实验方案设计

2.3本章小结

第3章 钢筋腐蚀行为的电阻法研究

3.1理论基础

3.2实验方法

3.3实验结果与数据分析

3.4钢筋在氯盐环境中锈蚀的机理分析以及钢筋锈蚀率

3.5本章小结

第4章 钢筋腐蚀行为的电通量法研究

4.1理论基础

4.2实验方法

4.3实验结果分析

4.4本章小结

第5章 钢筋锈蚀的电化学研究

5.1理论基础

5.2实验方法

5.3实验结果与数据分析

5.4本章小结

第6章 钢筋腐蚀行为的微观结构分析

6.1微观机理分析

6.2 EDS能谱分析

6.3 SEM扫描电镜分析

6.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A：攻读学位期间所发表论文及参与的项目