【摘要】：鋼筋混凝土具有鋼筋的高張力和混凝土良好的抗壓性能,且造價較低,是建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計之中的首選形式,而在公路工程中,由于除冰鹽及外部環(huán)境的綜合作用,使得鋼筋腐蝕問題日益嚴重,影響結(jié)構(gòu)物服役壽命,鋼筋混凝土腐蝕評價方法和防腐技術(shù)成為研究熱點。目前,結(jié)構(gòu)混凝土腐蝕評價方法還存在測量周期長、操作復(fù)雜、腐蝕環(huán)境單一等問題,基于此依托甘肅省交通運輸廳重點科技項目《高速公路混凝土橋的防腐技術(shù)性能指標(biāo)及施工工藝的研究》,本研究首先通過統(tǒng)計方法研究了甘肅河西地區(qū)土質(zhì)中硫酸根離子,氯離子的濃度典型分布區(qū)間,劃分了河西鹽漬土環(huán)境腐蝕等級,確定了腐蝕實驗條件。通過電化學(xué)評價方法和傳統(tǒng)失重法的對比研究,分析了電化學(xué)評價法的可靠性,并基于電化學(xué)評估方法研究了腐蝕性離子濃度對鈍化鋼筋的影響,并且研究了鋼筋阻銹劑和陰極保護系統(tǒng)的防腐效果,主要研究如下:(1)基于河西地區(qū)鹽漬土中氯離子、硫酸根離子濃度的正態(tài)分布分析,氯離子典型分布區(qū)間為[1233-2276mg/L],硫酸根離子濃度典型分布區(qū)間為[1925-4078 mg/L],參照國內(nèi)現(xiàn)有標(biāo)準,劃分該地區(qū)環(huán)境腐蝕等級為D級嚴重腐蝕。(2)通過干濕循環(huán)、電遷移加速實驗加速腐蝕鋼筋,通過對腐蝕后鋼筋的腐蝕電流密度和失重率進行線性擬合后,鋼筋在氯鹽、硫酸鹽、復(fù)合鹽干濕循環(huán)加速后的相關(guān)性分別為0.8059、0.9433、0.8912,且隨著腐蝕電流密度的減小,相關(guān)性越好;而鋼筋在真實混凝土中電遷移加速實驗表明,電流腐蝕密度和失重率的變化規(guī)律一致,所以電流腐蝕密度可以用來快速評價鋼筋的腐蝕。(3)基于電化學(xué)評價方法,研究了鈍化鋼筋在不同氯離子濃度的混凝土模擬液孔隙液中,鋼筋腐蝕的閾值為0.07mol/L;即使沒有氯離子存在的情況下,硫酸根離子也能使混凝土模擬液中的鋼筋開始腐蝕,且通過電流腐蝕密度可以得出,硫酸根離子濃度使鋼筋腐蝕的閾值要低于氯離子的濃度。在復(fù)合鹽離子中,硫酸鹽對氯鹽的腐蝕具有一定的抑制作用。(4)基于電化學(xué)評價方法,研究了鋼筋阻銹劑和陰極保護防腐措施的效果,研究表明:添加鋼筋阻銹劑能夠明顯提升鋼筋的耐腐蝕性,降低鋼筋的腐蝕電流密度并且降低電流效率值為70%左右;在電遷移加速實驗中,陰極保護的防腐作用明顯。
【圖文】：

輕則影響結(jié)構(gòu)的實用性和耐久性，重則降低結(jié)構(gòu)承載力，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效，其潛藏的危害不言而喻[3]。《中國腐蝕調(diào)查報告》指出：我國 1998 年鐵路隧道結(jié)構(gòu)受腐蝕裂損的共有 734 座；1990-1997 年隧道修補費用達到了 3.56 億元左右；2001 年調(diào)查顯示我國有 3000 多孔鋼筋混凝土梁發(fā)生了鋼筋銹蝕，有 2300 多孔預(yù)應(yīng)力混凝土梁發(fā)生了堿集料反應(yīng)，加固和修補投資約 4 億元；且建筑部門的腐蝕年損失約為 1000 億人民幣，其經(jīng)濟損失以及對社會安定性的沖擊力之大不言而喻[4]。因此，鋼筋混凝土防腐技術(shù)已成為工程界研究熱點。目前公路工程中，由于除冰鹽及外部環(huán)境的綜合作用，使得鋼筋腐蝕問題日益嚴重[5]。雖然在鋼筋腐蝕初期，其對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強度的影響不大，若腐蝕持續(xù)進行則會導(dǎo)致鋼筋銹層膨脹，不但會加速鋼筋的腐蝕速率，而且鋼筋的腐蝕生成物會導(dǎo)致鋼筋表面產(chǎn)生疏松物，當(dāng)腐蝕產(chǎn)物發(fā)展到約為原鋼筋體積的 2 倍以上甚至達 4 倍體積時，會產(chǎn)生膨脹張應(yīng)力，當(dāng)膨脹張應(yīng)力遠大于混凝土所能抵抗的張應(yīng)力時，就會造成混凝土脹裂，甚至導(dǎo)致混凝土塊剝落[6]。所以鋼筋銹蝕是造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物失效的重要原因之一。甘肅河西戈壁地區(qū)，由于氯化物-硫酸鹽耦合腐蝕作用，造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)銹蝕嚴重，如圖 1.1 所示：

處環(huán)境的氯離子、硫酸根離子典型集中分布，，確定了甘肅省典型氯化的腐蝕環(huán)境作用等級，并且調(diào)研了甘肅冬季除冰鹽環(huán)境下腐蝕性氯離化曲線和失重率兩種評價方法，對鋼筋混凝土在不同腐蝕影響因素進了極化曲線評價方法的可靠性。評估了鋼筋阻銹劑和陰極保護這兩種區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物腐蝕評價和防腐研究提供了技術(shù)支持。內(nèi)外研究現(xiàn)狀筋混凝土銹蝕機理研究混凝土結(jié)構(gòu)所處的腐蝕環(huán)境不同造成鋼筋銹蝕的機理也不一樣，一般土結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，如果使用得當(dāng)，鋼筋腐蝕很難發(fā)生，但是由于外層混，外界腐蝕性介質(zhì)如C 、SO 、CO 由于擴散作用到達鋼筋的表面，過程中，并且首先在鋼筋表面產(chǎn)生點蝕[7]，隨后加速鋼筋的銹蝕，圖結(jié)構(gòu)腐蝕示意圖。目前，鋼筋混凝土銹蝕機理的研究主要集中在以下
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U445.7

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本文編號：2679002