焙烧水滑石(CLDH)对氯离子存在下钢筋腐蚀行为的影响

摘要

氯离子是引发混凝土中钢筋锈蚀的主要原因，因此，减轻氯离子对钢筋的破坏对提高钢筋混凝土结构的耐久性具有重大的现实意义。本文研究了水滑石的焙烧产物——一种具有阴离子吸附能力的无机粉末(CLDH)在含有氯离子的模拟孔隙液和硬化砂浆块中对钢筋电化学腐蚀行为的影响。同时对CLDH处理前后的普通混凝土孔隙液和中性化(酸化与碳化)孔隙液中氯离子浓度和pH值的变化进行了分析比较。并且利用XRD和XPS分别对CLDH在吸附氯离子后的结构变化和钢筋表面成分进行了分析。实验对CLDH减轻氯离子引发的钢筋腐蚀的效果和原理进行了系统的考察分析。
　　 电位监测，极化曲线测试和EIS等电化学测试结果综合表明，CLDH处理后的普通混凝土孔隙液和中性化孔隙液中，钢筋的腐蚀电位明显升高，钝化区间显著加宽，表面阻抗值存在5个数量级左右的提高。对初始氯离子浓度为0.1mol·L-1的上述几种孔隙液在CLDH处理后的分别进行了氯离子浓度和pH值测量。结果几种孔隙液的氯离子浓度的都明显下降，幅度接近50％，同时pH值明显升高；CLDH使得溶液中引发钢筋腐蚀的氯离子门槛值[Cl-]/[OH-]产生显著下降，从而大大提高了钢筋的电化学稳定性。
　　 当硬化砂浆中氯离子含量较低(≤0.5％)时，CLDH能够使得其中的的钢筋在实验过程中始终处于未腐蚀状态；而当氯离子含量较高(1％)时，CLDH能够推迟钢筋锈蚀的时间。掺加CLDH后，钢筋的极化电阻和电荷转移电阻比掺加前有明显增大，表明CLDH使得钢筋的钝化膜稳定性加强，对钢筋起到了很好的保护作用。EIS同时反映出CLDH对砂浆的密实性稍有削弱作用。
　　 XRD测试揭示CLDH在处理孔隙液后微观结构部分回复到焙烧前状态。XPS表明CLDH处理后的酸化模拟液中钢筋表面存在一层主要成分为γ-FeOOH的极薄钝化膜。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2钢筋在混凝土中的腐蚀的研究

1.2.1钢筋的腐蚀—电化学反应过程

1.2.2氯离子在混凝土中的扩散

1.2.3硫酸盐对混凝土的腐蚀

1.2.4混凝土的磨蚀

1.2.5混凝土的冻害

1.2.6湿度与温度的影响

1.3混凝土的碳化

1.3.1CO2扩散对碳化的影响

1.3.2湿度对碳化的影响

1.4混凝土的矿物掺和料

1.4.1矿物掺和料的发展历史

1.4.2矿物掺和料的种类

1.4.3掺和料改善混凝土结构性能原理

1.4.4矿物外加剂改善混凝土和易性机理

1.5混凝土外加剂

1.5.1混凝土外加剂分类

1.5.2阻锈剂分类及机理

1.6钢筋混凝土电化学测量方法

1.6.1自然电位监测

1.6.2线性极化测试

1.6.3恒电量测量技术

1.6.4电化学噪声技术

1.7水滑石组成及结构

1.8课题的研究意义和主要研究内容

1.8.1课题的研究意义

1.8.2课题的主要研究内容

第二章试验方法

2.1实验材料

2.1.1模拟液钢筋试样制备

2.1.2砂浆钢筋试样制备

2.2焙烧水滑石(CLDH)的制备

2.3模拟孔隙液制备

2.4砂浆制备

2.5钢筋电化学测试

2.6钢筋表面测试分析

2.7氯离子浓度测量

第三章焙烧水滑石(CLDH)对普通模拟孔隙液中钢筋腐蚀行为的影响

3.1极化曲线测试结果

3.2 EIS测试结果

3.3氯离子浓度测试结果

3.4氯离子浓度与氢氧根浓度比值

3.5 CLDH处理后不同浓度氯离子中钢筋极化曲线测试

3.6 XRD测试结果

3.7氯离子沉淀法检验

3.8本章小结

第四章CLDH对中性化模拟液中钢筋腐蚀行为的影响

4.1 0.1mol·L-1氯离子中性化模拟液中电化学测试

4.1.1腐蚀电位测试

4.1.2极化曲线测试

4.1.3 EIS测试

4.1.4不同添加量的CLDH对钢筋腐蚀行为的影响

4.2 0.5mol·L-1氯离子浓度中性化模拟液中电化学测试

4.3中性化模拟液处理前后氯离子与pH变化分析

4.4氯离子与氢氧根比值变化

4.5钢筋试样表面成分分析

4.5.1试样的XRD分析

4.5.2试样的XPS测试

4.5.3试样的微观形貌

4.6本章小结

第五章CLDH对内掺氯离子的砂浆中钢筋腐蚀行为的研究

5.1含6％CLDH的砂浆块中钢筋腐蚀行为的研究

5.1.1电位监测

5.1.2线性极化测量

5.1.3交流阻抗测试

5.2 0.5％氯掺量砂浆块中的钢筋电化学测试

5.2.1电位监测

5.2.2交流阻抗测试

5.3本章小结

第六章总结论

参考文献

致谢

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