引起钢筋锈蚀的氯化物临界浓度的研究与确定

摘要

钢筋混凝土结构是当今世界上应用最广泛的结构形式之一，其耐久性问题一直是混凝土领域备受关注的焦点，钢筋锈蚀是引发混凝土破坏的首要原因。一般情况下，由于混凝土孔隙液具有高碱性，钢筋在这种环境下处于钝化状态，因而不会发生腐蚀破坏，只有当钢筋表面氯离子浓度达到某一特定值时，钝化膜才会被破坏，钢筋开始脱钝腐蚀，此时钢筋表面的氯离子浓度称为临界氯离子浓度。
　　 临界氯离子浓度与混凝土组分、质量、所处环境等多种因素有关。总结前人的研究成果发现该数值分布范围较广，若以氯离子含量占水泥用量的百分比表示，其分布范围从0.17％到2.5％，上下限相差近15倍。目前还未研究清楚临界氯离子浓度的变化规律。
　　 本文以腐蚀电流密度达0.5μA/cm2为判断钢筋腐蚀开始的标准，采用电化学测试方法判断钢筋的腐蚀状态，以自由氯离子浓度、总氯离子浓度以及Cl-/OH-三种方法表征临界氯离子浓度，研究了测试方法、pH值、矿物掺和料以及钢筋种类等对临界氯离子浓度的影响。研究结果如下：
　　 模拟孔溶液中，相同条件下线性极化法测得的临界氯离子浓度大于电化学阻谱测得的结果。
　　 以溶液中氯离子的摩尔浓度表示临界氯离子浓度时，其位随pH值的减小而减小；而以Cl-/OH-表示时临界氯离子浓度时，其值随着pH值的减小而增大。
　　 掺入矿物掺和料后，砂浆或混凝土基体结合氯离子能力增强，孔隙液碱度下降，临界氯离子浓度与pH值之间呈线性关系。
　　 细晶粒钢筋由于其组织相对细小，相界较多，因而其抗腐蚀能力较低，采用细晶粒钢筋制备的试件的临界氯离子浓度低于同条件下采用普通碳钢制备的试件的临界氯离子浓度。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 钢筋的腐蚀机理及过程

1.2.2 氯离子引起的钢筋腐蚀

1.2.3 临界氯离子浓度

1.3 本课题研究内容、目的及意义

第二章 试验原材料及研究方法

2.1 试验原材料

2.1.1 水泥

2.1.2 矿物掺和料

2.1.3 集料

2.1.4 外加剂

2.1.5 钢筋

2.1.6 水

2.2 研究方法

2.2.1 电化学测试

2.2.2 氯离子滴定实验

2.2.3 电通量(ASTMC1202-1997)实验

2.2.4 XRD

2.2.5 MIP

2.2.6 金相组织观察

第三章 模拟孔溶液中的临界氯离子浓度的研究

3.1 引言

3.2 试验内容

3.2.1 钢筋的处理

3.2.2 试验装置

3.2.3 试验过程

3.2.4 电化学测试方法

3.3 测试方法对临界氯离子浓度的影响

3.3.1 电化学阻抗谱(EIS)

3.3.2 线性极化(LP)

3.4 pH值对临界氯离子浓度的影响

3.5 本章小结

第四章 砂浆中的临界氯离子浓度的研究

4.1 引言

4.2 试验内容

4.2.1 砂浆配合比

4.2.2 钢筋的处理

4.2.3 成型及养护

4.2.4 砂浆的抗压强度

4.2.5 测试方法

4.3 矿物掺和料对临界氯离子浓度的影响

4.3.1 交流阻抗谱图分析

4.3.2 临界氯离子浓度

4.4 钢筋种类对临界氯离子浓度的影响

4.4.1 交流阻抗谱图分析

4.4.2 临界氯离子浓度

4.4 本章小结

第五章 混凝土中临界氯离子浓度的研究

5.1 引言

5.2 试验内容

5.2.1 混凝土配合比

5.2.2 钢筋的处理

5.2.3 成型及养护

5.2.4 混凝土的抗压强度

5.2.5 测试方法

5.3 矿物掺和料对临界氯离子的影响

5.3.1 交流阻抗谱图分析

5.3.2 临界氯离子浓度

5.4 钢筋种类对临界氯离子浓度的影响

5.4.1 交流阻抗谱图分析

5.4.2 临界氯离子浓度

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况