鋼筋混凝土失效過程的電化學監(jiān)檢測及pH影響機制初探.pdf

1、鋼筋的銹蝕是造成混凝土結(jié)構(gòu)損傷的主要原因，因此對混凝土建筑物進行“健康”評估，預(yù)測其剩余壽命等問題必然很重要。導(dǎo)致混凝土中鋼筋腐蝕的最主要的兩個原因是混凝土的碳化和氯化物的侵蝕，碳化主要危害建筑物，而Cl-的污染主要是針對于使用除冰鹽和海洋環(huán)境中的混凝土。一般情況下，鋼筋由于混凝土的強堿性環(huán)境(pH≥13.5)而被保護免遭腐蝕，一旦碳化使這種堿性減弱或者有Cl-出現(xiàn)，鈍化膜遭到破壞，鋼筋也開始腐蝕。本工作的重點在于應(yīng)用電化學技術(shù)特別是電

2、化學噪聲技術(shù)研究鋼筋混凝土腐蝕發(fā)展的各個階段和酸性環(huán)境的影響。
　　 (1)研究了海洋環(huán)境全浸區(qū)與潮差區(qū)中鋼筋混凝土的失效行為，應(yīng)用電化學技術(shù)特別是電化學噪聲技術(shù)，結(jié)合掃描電鏡(SEM)和光學照片等形貌表征手段研究鋼筋混凝土腐蝕發(fā)展過程。實驗結(jié)果表明潮差區(qū)的混凝土中氧的傳輸和還原過程更加容易，各類離子的擴散迅速，導(dǎo)致潮差區(qū)的鋼筋混凝土的腐蝕速率大于全浸區(qū)，電化學阻抗譜(EIS)和掃描電鏡(SEM)的結(jié)果與電化學噪聲的分析結(jié)果一致

3、。
　　 (2)應(yīng)用電化學噪聲技術(shù)，結(jié)合電化學阻抗譜研究了干濕循環(huán)條件下3種不同pH值的3.5％NaCl溶液中鋼筋混凝土腐蝕過程。結(jié)果表明鋼筋的腐蝕分為3個階段：鈍化膜的溶解期、腐蝕活化期和腐蝕產(chǎn)物的累積期。在pH=1的溶液中經(jīng)過30個干濕循環(huán)后主要以均勻腐蝕為主，而對pH=3和pH=7溶液則主要以點蝕為主，散粒噪聲分析證實了混凝土中鋼筋在強酸性溶液中更容易發(fā)生腐蝕。電化學阻抗譜分析也進一步說明了混凝土中鋼筋的腐蝕經(jīng)歷了3個階段

4、，第1階段Nyquist譜圖中表現(xiàn)出兩個時間常數(shù)，高頻區(qū)為混凝土層的容抗性質(zhì)，低頻區(qū)為鋼筋與混凝土界面的電荷轉(zhuǎn)移電阻；第2階段中頻區(qū)增加一個時間常數(shù)，這與腐蝕產(chǎn)物的累積有關(guān)；第3階段，隨著腐蝕產(chǎn)物向混凝土中的擴散，中頻區(qū)容抗弧有所減小，特別是pH=1體系，中頻弧幾乎消失。SEM形貌表征觀察到隨著溶液酸度的增加鋼筋表面的銹層明顯增多。
　　 (3)通過對不同pH的混凝土模擬液中鋼筋表面鈍化膜的半導(dǎo)體類型及耐腐蝕性能的檢測，Mott