钢筋混凝土结构中Zn-Al合金牺牲阳极材料的电化学性能研究

发布时间：2022-09-30 11:41

　　阴极保护技术是解决氯盐侵蚀环境下混凝土结构中钢筋锈蚀的有效途径之一。目前锌及锌合金阳极材料由于其较高的电流效率,是在钢筋混凝土结构中应用最广泛的阴极保护材料。但是由于锌合金阳极材料本身含有Fe、Cu、Pb等杂质元素,严重影响了锌阳极材料的电流输出、电流效率等相关电化学性能。如何有效的降低杂质元素的影响,提高阳极材料腐蚀溶解性及电化学性能是当前研究的热点问题。此外,阴极保护材料的性能不仅与材料本身有关,而且易受应用环境的影响,对应用环境的改善有利于提高锌合金阳极的活化程度,提高其对钢筋的保护性。因此,本文以Zn-Al合金阳极材料为研究的对象,采用合金化改性的方法研究了混合稀土（0.3La,0.7Ce）对Zn-Al合金阳极腐蚀溶解性及电化学性能的影响,通过Zn-Al（RE）合金的碱活化研究制备高碱性预制砂浆包裹阳极,并进行氯盐侵蚀环境下的有效性评价研究,主要研究成果如下:（1）对Zn-Al合金阳极的合金化改性研究,采用金相显微镜、X射线荧光（XRF）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）和X射线衍射（XRD）分析,并结合恒电流腐蚀测试、极化曲线测试和电化学阻抗测试等手段,研究了不同稀土含量对... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 阴极保护材料国内外研究现状
        1.2.1 镁合金牺牲阳极材料
        1.2.2 铝合金牺牲阳极材料
        1.2.3 锌及锌合金牺牲阳极材料
        1.2.4 复合牺牲阳极材料
    1.3 钢筋混凝土结构中阴极保护的工作原理
        1.3.1 阴极保护的工作原理
        1.3.2 阴极保护技术的分类
        1.3.3 钢筋混凝土结构中阴极保护的必要性
    1.4 钢筋混凝土结构中的阴极保护材料
        1.4.1 混凝土用阴极保护材料的要求
        1.4.2 钢筋混凝土结构中常用阴极保护材料
    1.5 本课题的主要研究内容及技术路线
        1.5.1 主要研究内容
        1.5.2 技术路线
第2章 实验材料、仪器及研究方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 锌合金阳极材料的设计及制备
        2.3.2 恒电流腐蚀测试
        2.3.3 碱性环境下锌合金的腐蚀溶解性实验
        2.3.4 预制砂浆包裹阳极的制备
        2.3.5 锌合金阳极的有效性实验
    2.4 材料性能的表征方法
        2.4.1 阳极电流效率的计算
        2.4.2 微观组织分析及成分检测
        2.4.3 电化学测试
第3章 稀土La,Ce对 Zn-Al合金阳极组织及电化学性能的影响
    3.1 引言
    3.2 稀土(La,Ce)含量对Zn-Al合金阳极材料微观组织的影响
    3.3 恒电流腐蚀试验分析
        3.3.1 锌合金阳极电化学性能及腐蚀溶解形貌分析
        3.3.2 锌合金阳极腐蚀产物的XRD分析
    3.4 电化学测试分析
        3.4.1 Zn-Al合金在3.5%NaCl溶液中的极化曲线分析
        3.4.2 Zn-Al合金在3.5%NaCl溶液中的电化学阻抗谱分析
    3.5 Zn-Al合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀形貌及产物分析
    3.6 本章小结
第4章 Zn-Al合金阳极材料碱活化效果的评价研究
    4.1 引言
    4.2 高碱性环境下Zn-Al合金阳极材料的电化学性能研究
        4.2.1 高碱性环境下Zn-Al合金阳极材料的循环伏安曲线分析
        4.2.2 高碱性环境下Zn-Al合金阳极材料的极化曲线分析
        4.2.3 高碱性环境下Zn-Al合金阳极材料的电化学阻抗谱分析
    4.3 高碱性环境下Zn-Al合金阳极材料的腐蚀形貌分析
        4.3.1 腐蚀形貌分析
        4.3.2 腐蚀产物分析
    4.4 本章小结
第5章 Zn-Al合金阳极的有效性评价研究及工程应用
    5.1 引言
    5.2 盐溶液中Zn-Al合金阳极的有效性评价
        5.2.1 3.5%NaCl溶液中Zn-Al合金牺牲阳极的有效性评价
        5.2.2 3.5%NaCl-饱和Ca(OH)2溶液中Zn-Al合金牺牲阳极的有效性评价
    5.3 混凝土中Zn-Al合金牺牲阳极的有效性评价
        5.3.1 混凝土中牺牲阳极阴极保护电流的测试分析
        5.3.2 混凝土中阴极保护钢筋极化曲线的测试分析
        5.3.3 钢筋锈蚀的宏观分析
        5.3.4 Zn-Al合金阳极的腐蚀形貌分析
    5.4 牺牲阳极材料的工程应用
        5.4.1 工程概况
        5.4.2 施工工艺及效果评价
    5.5 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同Sn含量对Al-Zn-Ga-Si-Sn阳极性能的影响[J]. 胡崇巍,张海兵,郭建章,马力.  材料保护. 2019(04)
[2]Ga对Al-Zn-In-Mg-Ga-Sn合金阳极电化学性能的影响[J]. 张帅,邵刚勤,程旭东,张海兵,周娟,程文华.  电镀与精饰. 2018(12)
[3]牺牲阳极防腐材料的研究进展[J]. 施云芬,张世龙,王嘉浩,张宇,董晨星,王亮.  东北电力大学学报. 2017(04)
[4]混凝土中钢筋的腐蚀行为及腐蚀速率预测[J]. 余波,毋铭,杨绿峰.  建筑材料学报. 2014(05)
[5]Fe含量对Al-Zn-In-Mg-Ti-Si牺牲阳极电化学性能的影响[J]. 王树森,梁成浩,黄乃宝.  腐蚀科学与防护技术. 2014(05)
[6]阴极保护下X65钢在模拟海水中的氢脆敏感性研究[J]. 张体明,赵卫民,郭望,王勇.  中国腐蚀与防护学报. 2014(04)
[7]用交流阻抗谱研究活性砂浆胶结材料的电化学行为[J]. 李岩,蔡跃波,葛燕,朱锡昶.  硅酸盐学报. 2013(02)
[8]稀土对锌基牺牲阳极材料耐蚀性的影响[J]. 何顺荣,贾胜超,马中锋,蔡礼平.  金属功能材料. 2011(05)
[9]高电位镁牺牲阳极研究进展[J]. 侯军才,张秋美.  中国腐蚀与防护学报. 2011(02)
[10]牺牲阳极材料的研究、应用及展望[J]. 万冰华,费敬银,王少鹏,王磊,陈叶.  材料导报. 2010(19)

博士论文
[1]钢筋/混凝土体系腐蚀过程的电化学研究[D]. 胡融刚.厦门大学 2004

硕士论文
[1]铝合金牺牲阳极材料的电化学性能研究[D]. 吕镖.东北大学 2011
[2]模拟深海环境X70钢阴极保护过程及其氢脆敏感性研究[D]. 张林.中国海洋大学 2011
[3]钢在流动相下电化学腐蚀行为[D]. 郭长林.太原理工大学 2010
[4]分布式牺牲阳极对混凝土中钢筋的阴极保护作用初步研究[D]. 张桂扬.清华大学 2009
[5]强碱溶液中铋、铟对锌电极电化学行为的影响[D]. 王志林.厦门大学 2007
[6]镁包铝型复合牺牲阳极的研制及性能研究[D]. 张克.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2006
[7]热海水环境下铝/锌牺牲阳极电化学性能的研究[D]. 龙萍.哈尔滨工程大学 2006



本文编号：3683487