海洋环境下裂缝混凝土中钢筋锈蚀研究

摘要

钢筋混凝土是重大工程最大宗的建筑材料。在海洋环境下，混凝土中的钢筋锈蚀情况极为严重。而在实际工程中，带裂缝工作的钢筋混凝土结构又是普遍存在的。因此，研究裂缝对混凝土中钢筋锈蚀的影响规律，对预防混凝土结构中钢筋锈蚀、提高其耐久性具有重要的意义。本文针对钢筋锈蚀问题，采用实海暴露和通电加速锈蚀法，对不同尺度、不同类型缝混凝土中钢筋锈蚀进行定量和定性分析。主要研究如下：
　　1.通过交流阻抗谱法，研究不同种类钢筋在不同海洋腐蚀区域、不同的横向裂缝尺度以及不同的混凝土配比中的锈蚀行为。通过试验得到以下结论：对比普通圆钢及耐蚀钢筋的腐蚀程度，发现耐蚀钢筋具有更强的抗腐蚀性能；横向裂缝尺度对钢筋锈蚀速率影响关系为0.1mm<0.15mm<0.2mm<0.3mm；横向间距对钢筋锈蚀速率影响关系为：0.15mm<0.15mm@60mm<0.15mm@30mm；在裂缝尺度相同的情况下，海洋不同暴露区域对钢筋锈蚀速率影响关系为：水下区<潮汐区<浪溅区。
　　2.采用电化学交流阻抗谱的方法，研究两种钢筋在不同的海洋腐蚀区域下、不同的纵向裂缝尺度以及不同的混凝土配比中的锈蚀行为。通过试验得到以下结论：纵向裂缝尺度对钢筋锈蚀速率影响关系为0.1mm<0.3mm<0.5mm<1mm；在裂缝尺度相同的情况下，海洋不同暴露区域对钢筋锈蚀速率影响关系为：水下区<潮汐区<浪溅区；混凝土中矿粉和粉煤灰的掺入，可以减缓钢筋锈蚀。少量吸水树脂的掺入会减缓混凝土中钢筋的锈蚀，SAP掺量过多，则会在混凝土中留下蜂窝状的孔洞，腐蚀严重。混凝土类型对钢筋的锈蚀速率影响为：LF50SP1　　3.采用自主设计的预制裂缝装置，制作带裂缝混凝土试件，然后对其通电加速锈蚀，研究通电加速条件下裂缝对钢筋锈蚀的影响。通电加速初期，钢筋表面不断产生锈斑，通电到一定时间后，铁锈先沿保护层方向扩散，混凝土保护层因钢筋锈蚀产生的锈胀力大于混凝土压应力而导致裂缝处继续扩展直至贯穿；通过监测Nyquist图，发现在通电过程中，低频区容抗弧不断发生收缩，表明钢筋极化阻值不断减小，钢筋钝化膜由钝化状态变为活跃的侵蚀状态，钢筋开始锈蚀。横向裂缝尺度对钢筋锈蚀的影响为：0.1mm<0.15mm<0.2mm<0.3mm；纵向裂缝尺度对钢筋锈蚀的影响为：0.1mm<0.2mm<0.3mm<1mm；通过恒电位加速钢筋锈蚀，实时监测试件电流变化，电流均呈现先逐渐减小后突变为一个较大值之后趋于稳定的趋势，根据电流的突变点得到混凝土开裂的电流和时间，这一时间与我们宏观上观察到的混凝土开裂的时间相一致。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3主要研究内容

第2章原材料及试验方法

2.1原材料

2.2混凝土配合比及基本物理性能

2.3试验方法

2.4试验方案

第3章 海洋环境下横向裂缝对混凝土中钢筋锈蚀的影响

3.1海洋浪溅区中横向裂缝对混凝土中钢筋锈蚀的影响

3.2海洋潮汐区中横向裂缝对混凝土中钢筋锈蚀的影响

3.3海洋水下区中横向裂缝对混凝土中钢筋锈蚀的影响

3.4混凝土类型对混凝土中钢筋锈蚀的影响

3.5海洋腐蚀区域对混凝土中钢筋锈蚀的影响

3.6本章小结

第4章 海洋环境下纵向裂缝对混凝土中钢筋锈蚀的影响

4.1海洋浪溅区中纵向裂缝对混凝土中钢筋锈蚀的影响

4.2海洋潮汐区中纵向裂缝对混凝土中钢筋锈蚀的影响

4.3海洋水下区中纵向裂缝对混凝土中钢筋锈蚀的影响

4.4混凝土类型对混凝土中钢筋锈蚀的影响

4.5海洋腐蚀区域对混凝土中钢筋锈蚀的影响

4.6本章小结

第5章恒电位加速腐蚀下裂缝混凝土中钢筋锈蚀研究

5.1通电加速试验

5.2钢筋混凝土腐蚀宏观现象

5.3钢筋腐蚀电流演变情况

5.4横向裂缝混凝土中钢筋锈蚀的电化学阻抗谱

5.5纵向裂缝混凝土中钢筋锈蚀的电化学阻抗谱

5.6本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢