滨海环境下杂散电流对砂浆中钢筋的电化学腐蚀行为研究

发布时间：2017-11-11 12:10

本文关键词：滨海环境下杂散电流对砂浆中钢筋的电化学腐蚀行为研究

【摘要】：杂散电流(Stray Current)是指在设计或规定回路以外流动的电流,也被称为“迷流”,最普遍来源是采用直流电力牵引的城市地铁。地铁的钢筋混凝土主体结构会受到杂散电流腐蚀的威胁,特别是滨海含氯地区,杂散电流腐蚀与氯离子侵蚀的叠加效应使得钢筋混凝土结构面临更为严重的耐久性问题,且二者共同作用下的腐蚀劣化机理也比单一因素作用更为复杂。本文采用自主设计杂散电流实验室模拟系统,研究了杂散电流和氯离子共同作用下混凝土中钢筋腐蚀行为及劣化机理,并对比分析了直流电流腐蚀与杂散电流腐蚀的差异,获得主要研究成果如下:1)区别于传统的直流模拟杂散电流方法,基于实测地铁杂散信号的双极性特征,创新性地自主设计了杂散电流实验室模拟系统,实现了与实测信号同频与双极性的等效模拟。该系统能确切地反映杂散电流的真实特性,并通过实验验证了模拟系统的稳定性和可靠性。2)基于离散数据的傅立叶变换方法,采用MATLAB编制杂散信号频谱特性分析程序对实测杂散信号进行频域分析,发现杂散电流以直流为主导成分,交流成分主要集中在0-0.1Hz之间。通过频数统计分析还发现杂散电流大小呈正态分布,杂散扰动幅度越大,其作用时间越短,且统计均值存在一定的非零偏移。3)以模拟混凝土孔溶液中裸露金属试件及砂浆中的钢筋试件为研究对象,进行了杂散电流和直流电流的腐蚀实验。结果表明:直流模拟杂散电流高估了杂散电流腐蚀的危害,同时,直流与杂散电流均和氯离子对钢筋腐蚀存在显著的叠加效应。此外,与直流腐蚀不同,杂散电流对砂浆中钢筋的腐蚀行为与杂散电流均值非零偏移方向密切相关,正偏移方向加速钢筋腐蚀,而负偏移方向则对钢筋形成阴极保护。4)借助线性极化(LPR)、扫描电镜及能谱(SEM/EDS)和X射线衍射(XRD)等测试方法,阐述了杂散电流与氯离子共同作用下砂浆中钢筋的腐蚀机理:当氯离子存在时,杂散电流的双极性使电源两端钢筋表面的钝化膜均快速破坏,在非零均值正偏移方向(A端),主要发生金属的阳极溶解反应,并出现羟基和氯离子在钢筋-砂浆界面区富集,而在非零均值负偏移方向(B端),主要发生阴极吸氧或析氢反应,并由于氢离子在钢筋-砂浆界面区富集而使界面区中性化。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528.571

【参考文献】

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