電化學(xué)除氯對混凝土性能影響規(guī)律的研究.pdf

1、鋼筋銹蝕是目前導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低和工作失效的主要原因，由此造成的直接和間接經(jīng)濟損失相當巨大。引起混凝土鋼筋銹蝕的原因有多方面，從目前工程破壞事例統(tǒng)計，各種氯鹽的侵入是引起鋼筋銹蝕的最主要原因。采用電化學(xué)方法可以在無需破壞原混凝土結(jié)構(gòu)保護層的條件下使侵入混凝土保護層的氯鹽排出，從而實現(xiàn)對受氯鹽污染的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行無損、低成本、快速修復(fù)，此技術(shù)已在國外發(fā)達國家得到一定工程應(yīng)用。
　　本文實驗采用自行研制的電化學(xué)除氯裝置，對水

2、灰比分別為0.45、0.38、0.32的不同水灰比混凝土，摻硅灰5％和10%、摻粉煤灰10%和20%、摻礦渣20%和40%等不同礦物摻合料的混凝土進行電化學(xué)除氯處理，同時考慮不同含鹽量和不同氯離子引入方式等的影響，研究這些因素對混凝土電化學(xué)除氯效率以及對除氯后殘留離子分布的影響規(guī)律。研究不同電壓（20V、40V、60V）、不同電解質(zhì)溶液（0.1mol/L Na3BO3溶液、飽和Ca(OH)2溶液、自來水）等電化學(xué)參數(shù)對電化學(xué)除氯效率以及

3、對除氯后殘留離子分布的影響規(guī)律。同時采用半電池電位法、電流階躍法和線性極化法對電化學(xué)除氯過程中的鋼筋自然電位、鋼筋腐蝕電流以及混凝土電阻的變化情況進行了跟蹤研究；最后，采用掃描電鏡對除氯前及除氯后水泥水化產(chǎn)物形貌進行了觀察，采用壓汞儀對除氯前后混凝土的孔結(jié)構(gòu)進行了測試，揭示電化學(xué)除氯對混凝土微觀結(jié)構(gòu)的影響。
　　研究結(jié)果表明：混凝土水灰比、礦物摻合料、引入氯鹽方式、試件齡期、電解質(zhì)溶液種類、通電電壓等對電化學(xué)除氯過程中氯離子的排出

4、量均有很大的影響。隨著水灰比的增大，氯離子排出量增加；礦物摻合料的加入，增加了混凝土的密實度，影響了氯離子的排出；氯離子引入方式相同時，氯離子含量（濃度）越高，通電量和氯離子排量越多；施加的電壓越高，混凝土的初期氯鹽排除率越高，但在14d后電壓對除氯量的影響不大。使用不同電解質(zhì)，除氯效率優(yōu)劣次序為：0.1mol/L的Na3BO3溶液＞飽和Ca(OH)2溶液＞自來水。
　　在外加電場作用下混凝土內(nèi)部陰陽離子發(fā)生明顯的遷移和聚集現(xiàn)象，

5、電化學(xué)除氯后的混凝土試件外層Cl-含量是鋼筋附近含量的2~3.5倍，鋼筋附近的K+含量最高能達到外層的25倍，Na+含量最高達到外層的35倍，且這種內(nèi)外層的離子濃度差隨外加電壓的提高、電解質(zhì)電解能力的提高而增加。
　　在除氯前，W/C越大的混凝土鋼筋自然電位越小、鋼筋腐蝕電流越大、混凝土電阻越??；幾種礦物摻合料的加入，均使鋼筋自然電位正移；摻入粉煤灰越多，鋼筋腐蝕電流越大，混凝土電阻無明顯變化；摻硅灰或礦渣使鋼筋腐蝕電流減小、混凝

6、土電阻變大；摻鹽量越多或浸泡鹽溶液濃度越高時，混凝土試件中的鋼筋自然電位越小、鋼筋腐蝕電流越大、混凝土電阻越大；養(yǎng)護齡期越長時，混凝土中鋼筋自然電位值越高、鋼筋腐蝕電流越小、混凝土電阻越大。在除氯過程中，所有混凝土試件的鋼筋自然電位顯著負移至-1V左右，然后自然電位基本保持不變。隨著電化學(xué)除氯時間的延長，所有試件的鋼筋腐蝕電流不斷增大；持續(xù)通電14d之后，鋼筋腐蝕電流基本穩(wěn)定。水灰比越大，腐蝕電流增長越快；摻粉煤灰使鋼筋腐蝕電流增長速率

7、加快，摻硅灰和礦渣使鋼筋腐蝕電流增長速率減小或接近于基準混凝土。28d齡期混凝土電阻率隨著電化學(xué)除氯發(fā)生不同程度的增大；W/C越小，混凝土電阻增長越快；摻硅灰和礦渣混凝土最終的電阻率明顯大于基準混凝土，摻粉煤灰混凝土最終電阻率與基準混凝土接近。
　　電化學(xué)除氯使Na+、K+離子在鋼筋附近聚集，從而造成鋼筋附近混凝土水化產(chǎn)物的軟化、鋼筋混凝土界面區(qū)域含水量增大，造成鋼筋與混凝土之間的潤滑能力增強，最終導(dǎo)致了電化學(xué)除氯后光面鋼筋與混凝