荷载与碳化共同作用下混凝土中氯盐传输及钢筋锈蚀规律

摘要

海洋环境下的混凝土结构在氯离子和二氧化碳的共同侵蚀下，耐久性严重退化。混凝土碳化与氯离子侵蚀存在相互影响，另外，荷载作用同时对氯离子和二氧化碳在混凝土中的传输产生影响。研究荷载与碳化共同作用下混凝土中氯盐的传输以及钢筋的锈蚀规律，对准确预测海洋环境下混凝土结构的服役寿命具有重要意义。
　　本研究主要内容包括：⑴设计了多种干湿循环试验来模拟海洋环境，对纯水泥混凝土和双掺粉煤灰和矿粉的混凝土进行干湿循环试验，通过试验分析了混凝土碳化对氯离子传输的影响，揭示了干湿循环条件下混凝土碳化与氯离子侵蚀相互影响的机理。提出了干湿循环条件下考虑碳化的氯离子传输模型，确定了模型中的参数。编制了相应程序求解了干湿循环条件下考虑碳化的氯离子传输模型，模型计算结果与试验结果的对比验证了模型的可靠性。⑵基于混凝土碳化与氯离子侵蚀的相互影响，对施加不同荷载水平的混凝土小梁试件进行氯盐浸泡与加速碳化循环试验，通过试验分析了荷载作用对混凝土碳化以及氯离子侵蚀的影响。提出了荷载作用对氯离子扩散系数的修正公式并确定了其中参数，建立了干湿循环条件下考虑荷载与碳化共同作用的氯离子传输模型。该模型的数值计算结果与试验结果吻合较好，可以用来预测干湿循环条件下考虑荷载与碳化共同作用的氯离子传输。⑶利用半电池电位法和线性极化法对混凝土中钢筋的腐蚀电位和腐蚀电流密度进行了持续监测，分析了荷载、碳化与氯盐侵蚀三者共同作用下混凝土中钢筋锈蚀的发展情况，通过钢筋锈蚀率的测量验证了电化学方法检测结果的准确性。分析了氯盐浸泡与加速碳化循环的试验条件下钢筋表面的锈蚀形态和钢筋内、外锈层锈蚀产物的成分和微观形貌，探讨了该试验方法对模拟实际海洋环境下混凝土中钢筋锈蚀发展规律的适用性。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 混凝土碳化对混凝土影响

1．2．2 氯离子侵蚀对混凝土影响

1．3 本文研究目标及内容

第2章 干湿循环条件下混凝土碳化与氯盐侵蚀的相互影响

2．1 引言

2．2 试验研究

2．2．1 试验过程

2．2．2 碳化深度分析

2．2．3 氯离子含量分析

2．3 干湿循环条件下氯离子在混凝土中的传输模型

2．3．1 水分的传输

2．3．2 氯离子的传输

2．3．3 考虑混凝土碳化对氯离子传输模型的修正

2．3．4 氯离子传输模型的数值解法

2．3．5 氯离子传输模型的验证

2．4 本章小结

第3章 荷载与碳化共同作用下混凝土中氯离子的传输

3．1 引言

3．2 试验研究

3．2．1 试验过程

3．2．2 荷载作用下的碳化深度分析

3．2．3 荷载作用下的氯离子含量分析

3．2．4 荷载作用对氯离子扩散系数的影响

3．3 考虑荷载作用对氯离子传输模型的修正

3．3．1 荷载作用对氯离子扩散影响的机理

3．3．2 考虑荷载作用的氯离子扩散系数修正模型

3．3．3 荷载与碳化共同作用下氯离子传输模型的验证

3．4 本章小结

第4章 荷载、碳化与氯盐侵蚀共同作用下混凝土中钢筋的锈蚀规律

4．1 引言

4．2 钢筋锈蚀的电化学检测方法

4．2．1 半电池电位法

4．2．2 线性极化法

4．3 试验研究

4．3．1 钢筋锈蚀状态检测

4．3．2 钢筋锈蚀率分析

4．3．3 钢筋表面锈蚀形态分析

4．3．4 钢筋锈蚀产物形貌分析

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本文主要结论

5．2 本文主要创新点

5．3 研究展望

参考文献

作者简历及在读期间所取得的科研成果