氯盐污染混凝土钢筋锈蚀的电化学测试及原位监测

摘要

钢筋混凝土结构已成为当今现代建筑中应用最广泛的材料。但在环境作用下钢筋混凝土结构会发生多种形式的破坏，钢筋锈蚀被大家公认为造成钢筋混凝土结构破坏最主要的因素。此外，钢筋腐蚀不但造成巨大的经济损失，还对能源和环境造成极坏的影响，最后导致结构失效使混凝土耐久性不足而导致工程使用寿命达不到设计要求。因此，对钢筋混凝土结构的腐蚀监测至关重要。
　　混凝土中钢筋腐蚀是一个电化学过程，因此电化学测量是反映其本质过程的有力手段，与分析法或物理法相比，电化学方法具有测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪和原位测量等优点，因而电化学检测方法得到了很大的重视，同时也得到了很大发展。目前实验室应用最广泛的测试方法是线性极化法，但是将线性极化法用于现场测试存在两个问题：一是混凝土电阻造成的电压降，二是受扰动钢筋面积的不确定性。
　　本论文首先研究消除线性极化法测试误差的措施，通过制备适用于混凝土结构的参比电极，然后将参比电极埋置在混凝土试件内部消除混凝土电阻带来的误差，并在此基础上基于三电极体系对不同类型的辅助电极进行了对比研究，特别是对其获得的电化学参数在实验室条件下进行了多参数比对，包括保护层厚度及氯化物掺量等参数的影响状况，对比混凝土和同配比筛余砂浆的电阻率值确立了粗骨料的影响因子。开发了适用于对混凝土中钢筋腐蚀行为进行原位监测的点阵电极体系，该电极体系与屏蔽环及平板辅助电极相比，具有测试数据稳定且与失重法线性相关性良好等优点。变换保护层厚度和氯化物掺量，初步建立了点阵体系下线性极化法与失重法的线性相关性，即在实验室的测试条件下，非破损状态下原位监测技术与钢筋实际腐蚀速率的相关性。
　　鉴于实验室环境与实际工程的条件存在一定的差距，所以本论文在实验室环境下模拟现场测试，采用基于暂态测试原理的阶跃电流法，对大体积钢筋混凝土试件进行了腐蚀状态监测，分析了恒电流阶跃法用于现场测试的可行性，并与测试精度较高的线性极化法的测试结果作对比，还通过线性拟合建立了两种测试方法之间的相关性，即建立了无损原位检测技术与钢筋实际损失量之间的关系式，对定量分析钢筋腐蚀情况具有一定借鉴意义。

目录

氯盐污染混凝土钢筋锈蚀的电化学测试及原位监测

ELECTROCHEMICAL TEST AND IN-SITU CORROSION MONITORING OF CHLORIDE CONTAMINATED REINFORCED CONCRETE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 钢筋腐蚀机理

1.3 混凝土结构耐久性的测试方法

1.4 混凝土中钢筋腐蚀测试技术的研究现状

1.5 本课题的研究内容

第2章 试验设计与电极的制备

2.1 原材料

2.2 主要仪器设备

2.3 研究方案

2.4 参比电极封装工艺探究

2.5 辅助电极

第3章 氯盐污染混凝土中钢筋的腐蚀行为研究

3.1 砂浆试样中的钢筋腐蚀状态监测

3.2 混凝土中钢筋腐蚀行为研究

3.3 筛余砂浆中钢筋腐蚀行为研究

3.4 混凝土与筛余砂浆中测试结果的相关性分析

3.5 钢筋的重量损失比较

3.6 本章小结

第4章 不同类型的辅助电极对钢筋腐蚀测试的影响

4.1 不同辅助电极对混凝土中钢筋极化电阻值测试结果的影响

4.2 不同辅助电极对筛余砂浆中钢筋极化电阻值的影响

4.3 不同辅助电极测得钢筋的质量损失与实际失重的比较

4.4 本章小结

第5章 模拟现场测试

5.1 模拟现场测试的必要性

5.2 结果讨论

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢