高性能導電水泥基陽極材料開發(fā)及電化學除氯研究.pdf

1、隨著沿海城市地鐵建設與地下空間開發(fā)的持續(xù)進行，服役于含有高濃度腐蝕離子地下水環(huán)境的混凝土工程逐漸增加，海工混凝土結(jié)構腐蝕破壞案例不斷出現(xiàn)。與傳統(tǒng)的除氯方式相比，電化學除鹽是一種無損治理氯離子入侵、提高腐蝕混凝土耐久性能的有效措施。本文通過對各種導電相的對比試驗，以導電水泥基材料的電阻率、強度、韌性為控制指標，開發(fā)碳纖維基高性能導電水泥基陽極材料。通過傳統(tǒng)電化學除氯與導電水泥基材料為陽極的電化學除氯的對比研究，系統(tǒng)分析了電流密度、電解質(zhì)溶

2、液等對電化學除氯效率及混凝土性能影響規(guī)律，提出了以導電水泥基材料為陽極的電化學除氯方法。
　　(1)用碳纖維做為導電相制備導電水泥基材料，并從電阻率、抗壓強度、抗折強度、斷裂能及干燥收縮五個方面研究了碳纖維導電水泥基材料物理力學性能;探討了高吸水樹脂對導電水泥基材料電阻率、收縮量影響規(guī)律;開發(fā)了高性能導電水泥基陽極材料。
　　(2)選用不銹鋼網(wǎng)做為陽極材料，研究了電解質(zhì)溶液種類、電流密度、保護層厚度及混凝土類型對電化學除氯效

3、率的影響。選用普通碳素鋼與耐蝕鋼筋兩種材料進行除氯研究，探究了含不同鋼筋種類的混凝土在進行除氯后的差異。分析了電化學除氯前后混凝土微觀結(jié)構演變規(guī)律。試驗結(jié)果表明:以不銹鋼網(wǎng)為陽極的電化學除氯效率隨電流密度增加除氯效率逐漸增強，最佳電流密度為2A/m2，電解質(zhì)溶液宜選用飽和Ca(OH)2溶液;混凝土保護層厚度和密實度的增加都會導致除氯效率的下降;除氯后混凝土中鋼筋附近Ca(OH)2含量明顯增高，且孔隙增多無明顯水化產(chǎn)物，而中外層混凝土密實

4、度增加;不同鋼筋類型對除氯效率無明顯影響。
　　(3)以高性能導電水泥基材料為陽極，采用2A/m2的電流密度，研究10mm、20mm、30mm的導電層涂覆厚度對除氯效率的影響。并研究了混凝土類型、保護層厚度、鋼筋類型對以導電水泥基材料為陽極的電化學除氯效率的定量影響規(guī)律。通過SEM、XRD、熱重等技術手段對除氯后混凝土微觀結(jié)構及成分演變進行相關分析。試驗結(jié)果表明:導電水泥基材料涂覆厚度的減少能有效降低混凝土-導電材料界面區(qū)及導電水