海水環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕問題與防護方法研究.pdf

1、海洋環(huán)境下浪濺區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕問題一直是國內(nèi)外研究得熱點，因浪濺區(qū)具有干濕交替、氧氣含量高、晝夜溫差大的特點，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋易發(fā)生較為嚴重的腐蝕，國內(nèi)外學(xué)者也對此進行了大量研究，形成了成熟的技術(shù)規(guī)范。但對處于海水環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，因溶解氧含量較低且在飽水的混凝土孔隙中擴散較慢，一般認為鋼筋的腐蝕速率極低，鋼筋腐蝕問題常被忽視。然而少量發(fā)表的實驗結(jié)果顯示，處于海水環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋也會發(fā)生腐蝕損傷。當腐蝕產(chǎn)

2、物累積到一定程度后會導(dǎo)致混凝土脹裂，一旦混凝土開裂，侵蝕性離子將沿著順筋裂縫“長驅(qū)直入”，鋼筋的腐蝕將迅速發(fā)展，結(jié)構(gòu)的承載能力隨之快速下降，從而縮短結(jié)構(gòu)的服役年限。因此，必須對處于海水環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕問題以及監(jiān)測與防護方法進行研究。
　　本文的研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　通過實海試驗，觀察了海水環(huán)境下混凝土試件中鋼筋的腐蝕情況，在分析和調(diào)研的基礎(chǔ)上進一步證實了處于海水環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋確實會發(fā)生腐蝕

3、，并通過對比鋼筋的腐蝕面積研究了保護層厚度及水灰比對鋼筋腐蝕的影響。
　　在分析鋼筋腐蝕基本過程的基礎(chǔ)上，通過電化學(xué)方法在實驗室條件下監(jiān)測了海水中硫酸根離子和氯離子對鋼筋腐蝕的交互影響。首先在模擬混凝土孔隙液中按照海水中的離子濃度分別單獨添加硫酸根離子、氯離子以及同時添加二者，并利用開路電位法(OpenCircuit Potential，OCP)、線性極化法（Linear Polarization，LPR）以及阻抗譜法(Elect

4、rochemical Impedance Spectroscopy，EIS)監(jiān)測了預(yù)鈍化的低碳鋼試片在不同溶液中的平均腐蝕速率。而后利用絲束電極（Wire Beam Electrode，WBE）觀察了不同溶液中試片局部腐蝕的過程，研究了模擬混凝土孔隙液中硫酸根離子和氯離子對鋼筋局部腐蝕過程的交互影響。
　　在充分調(diào)研傳統(tǒng)的鋼筋腐蝕監(jiān)測方法后，引入多電極電阻探針技術(shù)(ElectronicResistance Multi-electr

5、ode Sensor，ER-MES)用于對鋼筋的局部腐蝕進行準確、定量的原位監(jiān)測。為更加真實地模擬實際腐蝕過程并驗證該技術(shù)的可行性，進一步利用ER-MES研究了當鋼筋已經(jīng)在含氯離子的混凝土模擬孔隙液中發(fā)生局部腐蝕后硫酸根離子對鋼筋局部腐蝕的影響。
　　在綜合考慮鋼筋腐蝕的必要條件以及海水環(huán)境的特點后，提出了一種適用于對海水環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋進行腐蝕防護的電化學(xué)方法(Electrochemical DissolvedOxyge