结构混凝土钢筋腐蚀评价方法及防腐技术研究

发布时间：2020-05-24 21:15

【摘要】：钢筋混凝土具有钢筋的高张力和混凝土良好的抗压性能,且造价较低,是建筑结构工程设计之中的首选形式,而在公路工程中,由于除冰盐及外部环境的综合作用,使得钢筋腐蚀问题日益严重,影响结构物服役寿命,钢筋混凝土腐蚀评价方法和防腐技术成为研究热点。目前,结构混凝土腐蚀评价方法还存在测量周期长、操作复杂、腐蚀环境单一等问题,基于此依托甘肃省交通运输厅重点科技项目《高速公路混凝土桥的防腐技术性能指标及施工工艺的研究》,本研究首先通过统计方法研究了甘肃河西地区土质中硫酸根离子,氯离子的浓度典型分布区间,划分了河西盐渍土环境腐蚀等级,确定了腐蚀实验条件。通过电化学评价方法和传统失重法的对比研究,分析了电化学评价法的可靠性,并基于电化学评估方法研究了腐蚀性离子浓度对钝化钢筋的影响,并且研究了钢筋阻锈剂和阴极保护系统的防腐效果,主要研究如下:(1)基于河西地区盐渍土中氯离子、硫酸根离子浓度的正态分布分析,氯离子典型分布区间为[1233-2276mg/L],硫酸根离子浓度典型分布区间为[1925-4078 mg/L],参照国内现有标准,划分该地区环境腐蚀等级为D级严重腐蚀。(2)通过干湿循环、电迁移加速实验加速腐蚀钢筋,通过对腐蚀后钢筋的腐蚀电流密度和失重率进行线性拟合后,钢筋在氯盐、硫酸盐、复合盐干湿循环加速后的相关性分别为0.8059、0.9433、0.8912,且随着腐蚀电流密度的减小,相关性越好;而钢筋在真实混凝土中电迁移加速实验表明,电流腐蚀密度和失重率的变化规律一致,所以电流腐蚀密度可以用来快速评价钢筋的腐蚀。(3)基于电化学评价方法,研究了钝化钢筋在不同氯离子浓度的混凝土模拟液孔隙液中,钢筋腐蚀的阈值为0.07mol/L;即使没有氯离子存在的情况下,硫酸根离子也能使混凝土模拟液中的钢筋开始腐蚀,且通过电流腐蚀密度可以得出,硫酸根离子浓度使钢筋腐蚀的阈值要低于氯离子的浓度。在复合盐离子中,硫酸盐对氯盐的腐蚀具有一定的抑制作用。(4)基于电化学评价方法,研究了钢筋阻锈剂和阴极保护防腐措施的效果,研究表明:添加钢筋阻锈剂能够明显提升钢筋的耐腐蚀性,降低钢筋的腐蚀电流密度并且降低电流效率值为70%左右;在电迁移加速实验中,阴极保护的防腐作用明显。
【图文】：

示意图,钢筋混凝土,示意图

轻则影响结构的实用性和耐久性，重则降低结构承载力，甚至导致结构失效，其潜藏的危害不言而喻[3]。《中国腐蚀调查报告》指出：我国 1998 年铁路隧道结构受腐蚀裂损的共有 734 座；1990-1997 年隧道修补费用达到了 3.56 亿元左右；2001 年调查显示我国有 3000 多孔钢筋混凝土梁发生了钢筋锈蚀，有 2300 多孔预应力混凝土梁发生了碱集料反应，加固和修补投资约 4 亿元；且建筑部门的腐蚀年损失约为 1000 亿人民币，其经济损失以及对社会安定性的冲击力之大不言而喻[4]。因此，钢筋混凝土防腐技术已成为工程界研究热点。目前公路工程中，由于除冰盐及外部环境的综合作用，使得钢筋腐蚀问题日益严重[5]。虽然在钢筋腐蚀初期，其对钢筋混凝土结构强度的影响不大，若腐蚀持续进行则会导致钢筋锈层膨胀，不但会加速钢筋的腐蚀速率，而且钢筋的腐蚀生成物会导致钢筋表面产生疏松物，当腐蚀产物发展到约为原钢筋体积的 2 倍以上甚至达 4 倍体积时，会产生膨胀张应力，当膨胀张应力远大于混凝土所能抵抗的张应力时，就会造成混凝土胀裂，甚至导致混凝土块剥落[6]。所以钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土结构物失效的重要原因之一。甘肃河西戈壁地区，由于氯化物-硫酸盐耦合腐蚀作用，造成钢筋混凝土结构锈蚀严重，如图 1.1 所示：

示意图,钢筋混凝土结构腐蚀,示意图

处环境的氯离子、硫酸根离子典型集中分布，，确定了甘肃省典型氯化的腐蚀环境作用等级，并且调研了甘肃冬季除冰盐环境下腐蚀性氯离化曲线和失重率两种评价方法，对钢筋混凝土在不同腐蚀影响因素进了极化曲线评价方法的可靠性。评估了钢筋阻锈剂和阴极保护这两种区钢筋混凝土结构物腐蚀评价和防腐研究提供了技术支持。内外研究现状筋混凝土锈蚀机理研究混凝土结构所处的腐蚀环境不同造成钢筋锈蚀的机理也不一样，一般土结构很稳定，如果使用得当，钢筋腐蚀很难发生，但是由于外层混，外界腐蚀性介质如C 、SO 、CO 由于扩散作用到达钢筋的表面，过程中，并且首先在钢筋表面产生点蚀[7]，随后加速钢筋的锈蚀，图结构腐蚀示意图。目前，钢筋混凝土锈蚀机理的研究主要集中在以下
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U445.7

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