渗锌钢筋在海工混凝土构筑物中的防腐应用研究

摘要

随着海洋开发规模的不断扩大，大量以钢筋混凝土为主体的大型近海交通基础设施的建设方兴未艾，如海港码头、跨海大桥、沿海公路、海底隧道以及海上人工岛等。钢筋腐蚀是世界公认的导致海工混凝土结构耐久性降低的主要原因。钢筋镀锌作为提高钢筋耐蚀性的有效手段，广泛应用于欧、美等发达国家。 本文基于纳米粉末渗锌工艺诸多优于热浸锌工艺的性能，探讨渗锌钢筋在海洋环境下的混凝土结构中防腐应用的可行性。采用室内试验及工程应用相结合的方法，对渗锌钢筋的结构成分、力学性能、耐蚀性能及施工性能等进行了研究。 研究表明，渗锌层主要由质量分数69.01%的Zn和13.77%的Fe元素组成，其主要相结构为锌铁金属间化合物FeZn8.87相；渗锌钢筋与混凝土的握裹强度高于普通钢筋；渗锌钢筋渗锌层与基体冶金结合、附着力良好；渗锌层表面和横截面的维氏硬度值高于钢筋基体的硬度。当钢筋直接暴露在海水介质或海洋大气中时，几种钢筋的耐蚀能力依次为不锈钢钢筋＞环氧涂层钢筋（涂层未破损）＞渗锌钢筋＞环氧涂层钢筋（涂层破损）＞普通钢筋；在混凝土模拟液中，渗锌钢筋不仅自身在混凝土碱性介质中具有良好的钝化能力，而且能够为普通钢筋提供阴极保护；当渗锌钢筋在保护层完好的砂浆中服役时，渗锌层能够为钢筋基体提供良好的保护。在饱和Ca(OH)2混凝土模拟液中，普通钢筋与渗锌钢筋的临界氯离子浓度均约为0.12mol/L；普通钢筋的临界pH值小于9.6，渗锌钢筋的临界pH值在10.6~11.6的范围内。 渗锌钢筋实体工程试验结果表明，渗锌钢筋相较于其他耐蚀钢筋具有良好的焊接性能，且渗锌层与基体的附着力强、表面硬度高，在施工中的弯曲、绑扎和存放过程中，均无需特殊保护。而且渗锌钢筋可采用闪光对焊工艺进行焊接，但需采用富锌漆对焊缝渗锌层烧损部位进行修补。对于渗锌钢筋在混凝土结构中腐蚀状态的评价，当其半电池电位正于-265mV（vs CSE，下同）时，可判断其处于钝化状态；当其半电池电位负于-840mV时，可判断渗锌层为活化状态或对钢筋的阴极保护状态。

目录

声明

第一章 钢筋在混凝土构筑物中的腐蚀与防护概述

1.1 引言

1.2 混凝土耐蚀钢筋

1.3 镀锌钢筋概述

1.3.1镀锌钢筋简介

1.3.2 镀锌钢筋应用现状

1.3.3 纳米粉末渗锌工艺

1.4 渗锌钢筋与其他耐蚀钢筋的经济性比较

1.5 本项目的主要研究内容

第二章 渗锌钢筋的制备、表征及性能研究

2.1 渗锌钢筋的制备与表征

2.1.1渗锌钢筋的制备

2.1.2. 渗锌钢筋渗锌层的表征

2.2 渗锌钢筋力学性能研究

2.2.1渗锌钢筋握裹强度试验研究

2.2.2 渗锌钢筋渗锌层附着力研究

2.2.3 渗锌钢筋渗锌层硬度研究

2.3渗锌钢筋耐蚀性研究

2.3.1 渗锌钢筋浸泡腐蚀试验研究

2.3.2 渗锌钢筋在干湿交替状态下的盐雾腐蚀试验研究

2.3.3 渗锌钢筋在水泥砂浆中的浸泡试验研究

2.3.4 渗锌钢筋在混凝土孔隙模拟液中的耐蚀性研究

2.3.5 小结

第三章 渗锌钢筋与普通钢筋在混凝土模拟液中的临界氯离子浓度及临界pH值研究

3.1 渗锌钢筋与普通钢筋在混凝土孔隙模拟液中的临界氯离子浓度研究

3.1.1普通钢筋在混凝土模拟液中的临界氯离子浓度研究

3.1.2 渗锌钢筋在混凝土模拟液中的临界氯离子浓度研究

3.2 渗锌钢筋与普通钢筋在混凝土孔隙模拟液中的临界pH值研究

3.2.1普通钢筋在混凝土模拟液中的临界pH值研究

3.2.2 渗锌钢筋在混凝土模拟液中的临界pH值研究

3.3 小结

第四章 渗锌钢筋现场试验研究

4.1 渗锌钢筋现场实体工程试验

4.1.1 渗锌钢筋的焊接

4.1.2 渗锌钢筋的弯曲

4.1.3 渗锌钢筋的绑扎

4.1.4 渗锌钢筋的储存

4.1.5 小结

4.2 渗锌钢筋闪光对焊焊接性能研究

4.2.1 焊接接头拉伸试验

4.2.2 焊接接头金相组织分析

4.2.3 小结

4.3 渗锌钢筋在混凝土结构中的腐蚀状态评定

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢