合金元素及氧化性阴离子对模拟混凝土孔隙液中锌层腐蚀行为的影响研究
发布时间：2021-02-23 23:58
混凝土中钢筋的腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素。氯离子的侵蚀和混凝土的碳化是导致混凝土中钢筋腐蚀的主要原因。与普通钢筋相比,热镀锌钢筋具有更高的氯离子阈值和抗碳化能力,因而钢筋热镀锌是提高钢筋混凝土结构耐久性的有效方法之一。但热镀锌钢筋在实际应用中也存在一些问题,如热镀锌钢筋抗弯曲性能差,施工过程中钢筋表面的镀锌层受弯曲时容易出现开裂和剥落;新鲜混凝土环境中镀锌层与潮湿的碱性混凝土发生反应会导致锌层的大量消耗,而反应过程中伴随的析氢反应会增加钢筋周围混凝土的孔隙率,减少钢筋与混凝土之间的接触面积,可能会降低钢筋与混凝土之间的结合力,使钢筋混凝土结构的承载能力下降。基于此,本论文尝试了抗弯曲性能比纯锌镀层钢筋更好的Zn-Al、Zn-Mg和Zn-Mg-Al镀层钢筋在模拟混凝土环境中的腐蚀行为研究;同时,尝试在模拟新鲜混凝土环境中添加无铬-环保型氧化性阴离子NO3-、MoO42-和MnO4-,研究这些氧化性阴离子对模拟新鲜混凝土环境中锌层快速腐蚀和析氢反应的抑制作用机理。这将为改善镀锌钢筋在混凝土...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１钢筋混凝土结构破坏的工程实例［２６］
１．２钢筋在混凝土中的腐蚀??钢筋混凝土的腐蚀具有普遍性和严重性的特点，其腐蚀破坏给国民生产和安全带来??巨大的危害ｍ。钢筋腐蚀而导致混凝土结构损伤破坏的现象极为普遍。如图１－１中的工??程实例［２６］，钢筋腐蚀生锈致其体积膨胀，引发混凝土开裂和脱落，当混凝土中的钢筋被??暴露出来，其腐蚀速率会进一步加剧。一般认为，钢筋的腐蚀为电化学腐蚀。引起钢筋??表面局部电位不同的因素有很多，如钢铁中不同部位成分、组织不同；钢铁中存在杂质；??钢铁中内应力及环境等因素的影响。但通常在高碱性混凝土环境中，钢筋表面能够自发??生成一层稳定致密的钝化膜，从而有效阻止钢筋的腐蚀。??图１－１钢筋混凝土结构破坏的工程实例［２６］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｆａｉｌｕｒｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｎｃｒｅｔｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃａｕｓｅｄ?ｂｙ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｏｆ?ｓｔｅｅｌ［２６］．??ｃｒ离子的侵蚀是引起混凝土中钢筋腐蚀的主要原因之一。氯离子的侵蚀导致钝化膜??破坏，使钢筋表面失去保护作用；ｃｏ２的渗入使混凝土遭到碳化，使混凝土环境ｐＨ值??３??
在保护气氛中，将干净的钢带浸入镀锌浴中，然后以垂直于气刀的方向离开锌浴??而对镀层表面进行调整。经过平整后，钢带缠绕成线圈。??批量镀锌工艺流程如图１－３所示。在批量镀锌工艺中，在钢铁制品镀锌前，需对其??进行脱脂、酸洗和助镀。首先在碱溶液中进行钢铁制品的脱脂处理，然后在水中冲洗，??再在盐酸或硫酸中进行酸洗，并在流水中冲洗。随后对钢铁制品进行助镀处理，助镀处??理后的钢铁制品经烘干后就可以进行热浸镀锌。目前大部分热浸镀锌钢铁零件都是在商??业镀锌厂中进行批量镀锌完成。??Ｄｅｇｒｅａｓｉｎｇ?Ｒｉｎｓｉｎｇ?Ｐｉｃｋｌｉｎｇ?Ｒｉｎｓｉｎｇ?Ｆｌｕｘ?Ｄｒｙｉｎｇ?Ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ??图１－３批量镀锌工艺流程［６６］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ?ｉｎ?ａ?ｄｒｙ??ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｌｉｎｅ?［６６］．??１．４．２热镀锌层组织??当钢铁浸入到熔融的锌浴中，铁基体就会和液态锌发生剧烈反应，在钢铁表面形成??多种Ｆｅ－Ｚｎ金属间化合物［６７］。对于Ｆｅ－Ｚｎ金属间化合物层，其基本形成过程为：１）液态??锌中溶解固态铁；２）铁基体表面Ｆｅ－Ｚｎ金属间化合物的形成；３）自由锌层在Ｆｅ－Ｚｎ相层??表面的生成。Ｆｅ－Ｚｎ相图［６７］中，钢铁镀锌层中会存在的Ｆｅ－Ｚｎ化合物有ａ、丫、ｒ、ｎ、??５、Ｇ等以及自由锌Ｔ！相。镀锌层中形成的组织由铁基起依次为ｒ相、ｎ相、５相、Ｇ相??和表层１１相。典型组织形貌如图１－４所示。各相成分和结构参数及特点如下表所示［６７
本文编号：3048449
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１钢筋混凝土结构破坏的工程实例［２６］
１．２钢筋在混凝土中的腐蚀??钢筋混凝土的腐蚀具有普遍性和严重性的特点，其腐蚀破坏给国民生产和安全带来??巨大的危害ｍ。钢筋腐蚀而导致混凝土结构损伤破坏的现象极为普遍。如图１－１中的工??程实例［２６］，钢筋腐蚀生锈致其体积膨胀，引发混凝土开裂和脱落，当混凝土中的钢筋被??暴露出来，其腐蚀速率会进一步加剧。一般认为，钢筋的腐蚀为电化学腐蚀。引起钢筋??表面局部电位不同的因素有很多，如钢铁中不同部位成分、组织不同；钢铁中存在杂质；??钢铁中内应力及环境等因素的影响。但通常在高碱性混凝土环境中，钢筋表面能够自发??生成一层稳定致密的钝化膜，从而有效阻止钢筋的腐蚀。??图１－１钢筋混凝土结构破坏的工程实例［２６］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｆａｉｌｕｒｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｎｃｒｅｔｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃａｕｓｅｄ?ｂｙ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｏｆ?ｓｔｅｅｌ［２６］．??ｃｒ离子的侵蚀是引起混凝土中钢筋腐蚀的主要原因之一。氯离子的侵蚀导致钝化膜??破坏，使钢筋表面失去保护作用；ｃｏ２的渗入使混凝土遭到碳化，使混凝土环境ｐＨ值??３??
在保护气氛中，将干净的钢带浸入镀锌浴中，然后以垂直于气刀的方向离开锌浴??而对镀层表面进行调整。经过平整后，钢带缠绕成线圈。??批量镀锌工艺流程如图１－３所示。在批量镀锌工艺中，在钢铁制品镀锌前，需对其??进行脱脂、酸洗和助镀。首先在碱溶液中进行钢铁制品的脱脂处理，然后在水中冲洗，??再在盐酸或硫酸中进行酸洗，并在流水中冲洗。随后对钢铁制品进行助镀处理，助镀处??理后的钢铁制品经烘干后就可以进行热浸镀锌。目前大部分热浸镀锌钢铁零件都是在商??业镀锌厂中进行批量镀锌完成。??Ｄｅｇｒｅａｓｉｎｇ?Ｒｉｎｓｉｎｇ?Ｐｉｃｋｌｉｎｇ?Ｒｉｎｓｉｎｇ?Ｆｌｕｘ?Ｄｒｙｉｎｇ?Ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ??图１－３批量镀锌工艺流程［６６］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ?ｉｎ?ａ?ｄｒｙ??ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｌｉｎｅ?［６６］．??１．４．２热镀锌层组织??当钢铁浸入到熔融的锌浴中，铁基体就会和液态锌发生剧烈反应，在钢铁表面形成??多种Ｆｅ－Ｚｎ金属间化合物［６７］。对于Ｆｅ－Ｚｎ金属间化合物层，其基本形成过程为：１）液态??锌中溶解固态铁；２）铁基体表面Ｆｅ－Ｚｎ金属间化合物的形成；３）自由锌层在Ｆｅ－Ｚｎ相层??表面的生成。Ｆｅ－Ｚｎ相图［６７］中，钢铁镀锌层中会存在的Ｆｅ－Ｚｎ化合物有ａ、丫、ｒ、ｎ、??５、Ｇ等以及自由锌Ｔ！相。镀锌层中形成的组织由铁基起依次为ｒ相、ｎ相、５相、Ｇ相??和表层１１相。典型组织形貌如图１－４所示。各相成分和结构参数及特点如下表所示［６７
本文编号：3048449
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