氯离子对钢筋腐蚀行为的影响及其缓蚀剂的研究

摘要

钢筋腐蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性下降的首要因素，是全世界普遍关注的一大灾害。钢筋在混凝土中能否保持钝态免受腐蚀，主要取决于所处环境的物理化学条件。混凝土碳化和氯离子侵蚀是引起钢筋腐蚀的主要原因。尽管人们对混凝土中钢筋的腐蚀与防护进行了大量研究，但仍存在许多争议。本工作应用电化学技术和表面分析技术相结合的研究方法，探索了钢筋的缓蚀剂保护方法和外界环境对混凝土中钢筋腐蚀行为的影响，主要研究内容和结果如下： (1)应用极化曲线法和电化学阻抗技术，结合XPS表面分析技术，探明了十二烷基肌氨酸钠及其与L-组氨酸、钼酸钠复配后对模拟混凝土孔隙液中钢筋的缓蚀作用，初步分析了其缓蚀机理。结果表明，当十二烷基肌氨酸钠的加入量为100mg/L时，对含0.6mol/LNaCl的模拟混凝土孔隙液中钢筋的缓蚀效果最好，其缓蚀机理可能是其中的N、O原子与钢筋通过螯合作用形成稳定的五元环，在钢筋表面形成一层吸附保护膜。复配缓蚀剂的缓蚀效果优于单一缓蚀剂，当上述三种缓蚀剂的含量分别为100mg/L，300mg/L，500mg/L时，其缓蚀效果达到最佳。 (2)通过对NO2-和Cl-对钢筋在不同pH的模拟混凝土孔隙液中的腐蚀行为的研究，表明钢筋耐蚀性与溶液中NO2-和Cl-的浓度及pH值相关；pH值的降低和Cl-浓度的增高都会使钢筋的耐蚀性降低。在含Cl-的模拟液中，随着NO2-浓度的升高，钢筋的腐蚀速率降低。电化学技术和SEM技术一致证实，在pH值为12.50和10.50的模拟液中，当[NO2-]/[Cl-]≥0.4时，NO2-对钢筋具有良好的阻锈作用。 (3)初步建立利用电化学技术和探针技术原位检测混凝土中钢筋腐蚀参数的方法。结果表明，制备的Cl-和pH探针可以有效地跟踪监测混凝土中Cl-浓度和pH值，当混凝土中Cl-添加量大于2％(相对于水泥质量)时，钢筋的腐蚀速率明显变大，耐蚀性降低；浸泡于3.5％NaCl溶液中的钢筋混凝土，其钢筋/混凝土界面的Cl-浓度先急剧上升，后变化缓慢，pH值则先降低，后升高，之后又出现下降趋势，浸泡14天后，钢筋的极化电阻显著降低，腐蚀速率增大。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1钢筋混凝土结构耐久性概述

1.2混凝土中钢筋的钝化与去钝化及其影响因素

1.2.1钢筋的钝化

1.2.2混凝土碳化诱发钢筋去钝化的机制

1.2.3氯化物侵蚀诱发钢筋去钝化的机制

1.3混凝土中钢筋的保护措施

1.4钢筋缓蚀剂

1.4.1缓蚀剂的发展简史

1.4.2缓蚀剂的分类

1.5本论文的研究目的和设想

参考文献

第二章实验方法

2.1电化学技术

2.1.1极化曲线法

2.1.2线性极化法

2.1.3动电位阳极极化曲线

2.1.4电化学阻抗谱

2.2扫描电子显微镜(SEM)

2.3 X射线光电子能谱(XPS)

2.4探针技术

2.4.1 pH探针

2.4.2 Ag／AgCl探针技术

参考文献

第三章 亚硝酸盐和氯离子对模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀行为的影响

3.1引言

3.2实验

3.2.1钢筋电极的制备

3.2.2试剂及其溶液

3.2.3电化学测试

3.2.4钢筋表面形貌的测试

3.3结果与讨论

3.3.1不同的NaNO2浓度对含NaCl模拟液中钢筋腐蚀行为的影响

3.3.2溶液pH值对钢筋腐蚀行为及NaNO2缓蚀作用的影响

3.3.3钢筋钝化膜的表面形貌变化

3.4结论

参考文献

第四章十二烷基肌氨酸钠对模拟混凝土孔隙液中钢筋的缓蚀作用

4.1引言

4.2实验

4.3结果与讨论

4.3.1单一缓蚀剂对钢筋的缓蚀作用

4.3.2复配缓蚀剂对钢筋的缓蚀作用

4.3.3添加LS后钢筋钝化膜的变化

4.3.4LS的缓蚀机理

4.4结论

参考文献

第五章 氯离子对混凝土中钢筋腐蚀行为的影响

5.1引言

5.2实验

5.2.1 Cl-探针的制备

5.2.2 pH探针的制备

5.2.3钢筋混凝土试样的制备

5.2.4电化学测试

5.3结果与讨论

5.3.1 Cl-探针的工作曲线

5.3.2 pH探针的工作曲线

5.3.3添加Cl-对混凝土中钢筋腐蚀行为的影响

5.3.4钢筋／混凝土界面Cl-浓度和pH值的变化

5.3.5钢筋／混凝土界面Cl-浓度和pH值的变化对钢筋腐蚀行为的影响

5.4结论

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表与交流的论文

致谢