磷酸鎂水泥體系中鋼筋銹蝕行為研究.pdf

1、磷酸鎂水泥作為一種特種膠凝材料，具有流動(dòng)性好、凝結(jié)硬化快、早期強(qiáng)度高、粘結(jié)性能好、體積穩(wěn)定性好、耐磨及抗鹽侵蝕性能優(yōu)良等一系列普通硅酸鹽水泥無(wú)以比擬的性能，同時(shí)具備化學(xué)結(jié)合陶瓷屬性，已有研究將其在工程修補(bǔ)、軍工搶修搶建、有害物質(zhì)固化等方面進(jìn)行了推廣與應(yīng)用，展示了其在建筑材料利用中的廣闊前景。由于磷酸鎂水泥耐水性較差，出于安全性考慮，目前還未見(jiàn)其應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程和海洋建筑等長(zhǎng)期與水接觸的工程中，已有研究指出，其長(zhǎng)期浸水后的強(qiáng)度倒縮程度并不嚴(yán)

2、重，且隨著對(duì)其耐水性改進(jìn)研究的逐步深入和相關(guān)預(yù)防機(jī)制的完善，磷酸鎂水泥在結(jié)構(gòu)工程和海洋建筑等工程中存在巨大的發(fā)展?jié)摿?。鋼筋銹蝕是結(jié)構(gòu)工程和海洋建筑等工程中所必須面對(duì)的問(wèn)題，已有的研究結(jié)果表明磷酸鎂水泥對(duì)鋼筋具有優(yōu)異的保護(hù)作用，基體抗氯離子侵蝕能力優(yōu)于普通硅酸鹽水泥，但目前這方面的研究還比較少，研究結(jié)果缺乏系統(tǒng)性，研究方法仍值得商榷，特別是電化學(xué)手段測(cè)試和表征磷酸鎂水泥體系中的鋼筋銹蝕行為方面還處于空白階段。本文以磷酸鎂水泥體系中的鋼筋銹

3、蝕行為為研究對(duì)象，從探究磷酸鎂水泥體系中鋼筋銹蝕行為的電化學(xué)測(cè)試方法出發(fā)，探究了干濕循環(huán)制度下磷酸鎂水泥體系中鋼筋的銹蝕行為，以期獲得磷酸鎂水泥體系中鋼筋銹蝕行為規(guī)律及相關(guān)影響因素，為目前涉及鋼筋材料的工程應(yīng)用中的工藝改進(jìn)提供理論支撐和后續(xù)相關(guān)基礎(chǔ)理論研究提供參考。
　　對(duì)于普通鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕行為的測(cè)試與表征方法國(guó)內(nèi)外目前還沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，常用的無(wú)損檢測(cè)方法主要有分析法、物理法和電化學(xué)方法。混凝土中鋼筋銹蝕是一種電化學(xué)過(guò)

4、程，電化學(xué)測(cè)試技術(shù)是反映其本質(zhì)過(guò)程的有力手段。本文首先對(duì)電化學(xué)測(cè)試方法的相關(guān)參數(shù)和測(cè)試條件進(jìn)行了探究，明確了電化學(xué)測(cè)試體系中所用電解質(zhì)溶液；試驗(yàn)在分析MPC基體性質(zhì)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建磷酸鎂水泥體系中鋼筋電極系統(tǒng)的等效電路模型，并進(jìn)行了數(shù)值擬合和誤差分析。結(jié)果表明，試件在所選電解質(zhì)溶液中均能在測(cè)試時(shí)間內(nèi)達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)(100s內(nèi)電位變化在0.5mV以?xún)?nèi))，且溶液與孔溶液相似度越高越容易穩(wěn)定；不同電解質(zhì)溶液中同一試件測(cè)試數(shù)值存在差異，故OPC和MP

5、C工作電極的測(cè)試均選擇飽和Ca(OH)2溶液作為電解質(zhì)溶液；考慮到MPC基體的特殊性質(zhì)，構(gòu)建的電極系統(tǒng)的等效電路模型編碼為(CcRc)(CbRb)(Cdl(RpQ))，擬合結(jié)果表明等效電路精度較高，能夠完成本試驗(yàn)中的擬合任務(wù)。
　　基于對(duì)磷酸鎂水泥體系中鋼筋電極電化學(xué)測(cè)試的研究結(jié)果，通過(guò)對(duì)相同條件下MPC試件和OPC試件中鋼筋電極在干濕循環(huán)制度下銹蝕行為規(guī)律的測(cè)試，明確了MPC體系對(duì)鋼筋的優(yōu)異保護(hù)作用，并分析了保護(hù)作用機(jī)理；試驗(yàn)還

6、對(duì)不同MPC系統(tǒng)、不同干濕循環(huán)制度下的試件中鋼筋電極的銹蝕行為進(jìn)行了研究，探討了影響MPC基體性能的不同因素對(duì)銹蝕行為的影響。結(jié)果顯示，鋼筋在MPC體系中表面難以形成穩(wěn)定的保護(hù)膜層，具有較大的銹蝕傾向，且銹蝕反應(yīng)一直存在，由于基體的穩(wěn)定性和對(duì)電荷和物質(zhì)傳輸?shù)膹?qiáng)力阻礙作用，MPC較之OPC對(duì)鋼筋具有優(yōu)異的保護(hù)作用；MPC體系中凈漿、砂漿、混凝土試件對(duì)鋼筋的保護(hù)作用依次減弱；高濃度Cl-溶液和Cl-和SO42-混合溶液對(duì)MPC中鋼筋的銹蝕行

7、為影響顯著；一定范圍內(nèi)試件水灰比越大，對(duì)鋼筋的保護(hù)作用越弱，緩凝劑摻量為8~10％，M/P值在4時(shí)，對(duì)鋼筋的保護(hù)作用較為穩(wěn)定。
　　研究了不同影響因素對(duì)MPC體系中鋼筋銹蝕行為的影響，試驗(yàn)主要從不同的鋼筋類(lèi)型、基體材料組分、施工工藝及摻合料摻量四個(gè)方面進(jìn)行了研究，獲得的主要結(jié)果有：優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼在MPC體系中更為穩(wěn)定，耐銹蝕能力更強(qiáng)；鋼筋表面處理程度對(duì)鋼筋的銹蝕行為具有顯著影響，供貨狀態(tài)的鋼筋電極在MPC體系中更為穩(wěn)定，MPC基體對(duì)其