氯盐环境混凝土内部钢筋非均匀腐蚀机理与数值模拟研究

发布时间：2021-05-15 05:39

　　钢筋腐蚀是引起混凝土结构结构性能劣化、耐久性能降低、服役寿命下降的重要因素。实际工程中,相比于碳化引起的均匀腐蚀,氯盐侵蚀引起的钢筋非均匀现象更为普遍、危害程度更为严重。因而,研究钢筋非均匀腐蚀机理是指导工程中钢筋腐蚀检测、腐蚀防护以及耐久性能预测的重要基础。目前,钢筋腐蚀试验研究依旧是最常用的研究手段,但存在试验周期长、检测难度大等问题。随着腐蚀机理的研究以及相关数据的积累,经验模型及电化学模型等钢筋腐蚀预测模型的建立丰富了钢筋腐蚀机理的研究手段。其中,因混凝土内钢筋腐蚀是一种复杂的电化学反应过程,电化学模型能从机理上表征钢筋腐蚀的反应极化过程而被广泛应用。本文构建了物质传输-钢筋腐蚀区域界定-钢筋腐蚀全过程耦合的电化学模型,从钢筋横向、纵向两种角度、2维与3维两种维度上分析了钢筋非均匀腐蚀过程,揭示了氯盐作用下混凝土钢筋微、宏电池腐蚀的作用机理。详细研究如下:1.梳理了物质传输-腐蚀区域界定-钢筋腐蚀耦合的全过程;归纳了氯离子阈值、阴阳极面积比等钢筋腐蚀界定方法;探究了电极平衡电位、Tafel斜率、交换电流密度等电化学参数的影响。研究结果表明:阳极Tafel斜率修正是一种可行的、能... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：124 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
符号清单
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 混凝土内钢筋腐蚀预测模型
        1.2.1 混凝土内钢筋腐蚀机理
        1.2.2 混凝土内钢筋腐蚀经验模型
        1.2.3 混凝土内钢筋腐蚀电化学模型
    1.3 混凝土内钢筋腐蚀预测模型应用现状
        1.3.1 电化学模型应用
        1.3.2 电化学参数的取值
    1.4 本文的研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
第2章 物质传输-腐蚀区域界定-钢筋锈蚀耦合模型
    2.1 引言
    2.2 物质传输-腐蚀区域界定-钢筋锈蚀耦合模型构建
        2.2.1 混凝土内部物质传输过程
        2.2.2 钢筋/混凝土界面腐蚀区域界定
        2.2.3 混凝土内钢筋腐蚀过程
    2.3 腐蚀区域界定方法对混凝土内钢筋腐蚀模型的影响
        2.3.1 物质浓度分布
        2.3.2 钢筋表面阳、阴极区域分布
    2.4 电化学参数对混凝土内钢筋腐蚀模型的影响
        2.4.1 离子浓度
        2.4.2 腐蚀电流密度
        2.4.3 腐蚀电位
    2.5 本章小结
第3章 混凝土内钢筋横向非均匀腐蚀机理研究及表征
    3.1 引言
    3.2 混凝土内钢筋横向腐蚀模型构建及试验验证
        3.2.1 钢筋腐蚀试验
        3.2.2 钢筋横向腐蚀模型构建
        3.2.3 钢筋横向腐蚀模型验证
    3.3 混凝土内钢筋横向非均匀腐蚀模拟结果分析
        3.3.1 腐蚀电流密度
        3.3.2 物质浓度
        3.3.3 腐蚀形态
        3.3.4 腐蚀电位
    3.4 混凝土钢筋横向腐蚀影响因素分析
        3.4.1 混凝土水灰比
        3.4.2 骨料分布
        3.4.3 钢筋直径
        3.4.4 侵蚀条件
    3.5 本章小结
第4章 混凝土内钢筋纵向非均匀腐蚀机理研究及表征
    4.1 引言
    4.2 开裂混凝土钢筋纵向非均匀腐蚀模型研究
        4.2.1 开裂混凝土钢筋纵向腐蚀机理研究
        4.2.2 开裂混凝土钢筋纵向腐蚀模拟结果分析
        4.2.3 开裂混凝土钢筋纵向腐蚀模型参数分析
    4.3 修复混凝土钢筋纵向非均匀腐蚀模型研究
        4.3.1 修复混凝土钢筋纵向腐蚀机理研究
        4.3.2 修复混凝土钢筋纵向腐蚀模型试验验证
        4.3.3 修复混凝土钢筋纵向腐蚀模拟结果分析
        4.3.4 修复混凝土钢筋纵向腐蚀模型参数分析
    4.4 本章小结
第5章 混凝土内钢筋三维非均匀腐蚀模型研究
    5.1 引言
    5.2 混凝土内钢筋二、三维非均匀腐蚀模型对比分析
        5.2.1 二、三维模型对比分析
        5.2.2 横、纵向的耦合效应
    5.3 混凝土内钢筋三维非均匀腐蚀模型应用
        5.3.1 混凝土梁
        5.3.2 混凝土板
    5.4 本章小结
第6章 结论、创新点与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 本文主要创新点
    6.3 研究展望
参考文献
作者简历及在学期间所取得的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]港珠澳大桥混凝土结构耐久性设计原则与方法[J]. 王胜年,苏权科,范志宏,李全旺,周新刚,李克非.  土木工程学报. 2014(06)
[2]混凝土中钢筋锈蚀速率的时变模型[J]. 耿欧,袁迎曙,蒋建华,鲁彩凤,张风杰.  东南大学学报(自然科学版). 2010(06)
[3]混凝土表面氯离子浓度时变规律试验研究[J]. 赵羽习,王传坤,金伟良,许晨.  土木建筑与环境工程. 2010(03)
[4]混凝土内钢筋锈蚀层发展和锈蚀量分布模型研究[J]. 袁迎曙,姬永生,牟艳君.  土木工程学报. 2007(07)
[5]东南沿海公路桥梁耐久性现状[J]. 金伟良,吕清芳,潘仁泉.  江苏大学学报(自然科学版). 2007(03)
[6]钢筋混凝土结构的工作寿命设计-针对氯盐污染环境[J]. 赵筠.  混凝土. 2004(01)
[7]混凝土结构耐久性研究的回顾与展望[J]. 金伟良,赵羽习.  浙江大学学报(工学版). 2002(04)
[8]华南海港码头混凝土腐蚀情况的调查与结构耐久性分析[J]. 王胜年,黄君哲,张举连,潘德强.  水运工程. 2000(06)
[9]氧气在混凝土中扩散系数的确定[J]. 牛荻涛,王林科,王庆霖.  西安建筑科技大学学报. 1996(01)

博士论文
[1]混凝土结构钢筋锈蚀电化学表征与相关检/监测技术[D]. 许晨.浙江大学 2012
[2]氯离子在损伤及开裂混凝土内的输运机理及作用效应[D]. 延永东.浙江大学 2011
[3]混凝土构件中钢筋锈蚀速率预计模型研究[D]. 耿欧.中国矿业大学 2008



本文编号：3187058