遷移性阻銹劑及其在混凝土中傳輸過程數(shù)值分析與試驗研究.pdf

1、處于海洋和撒除冰鹽環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋易遭受氯鹽腐蝕，造成混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低和服役壽命縮短。目前在混凝土結(jié)構(gòu)表面涂覆遷移性阻銹劑（MCI）已成為一種公認的提升損傷混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的有效措施。本文通過對鋼筋電極的電化學阻抗譜（EIS）、線性極化電阻（LPR）的解析和腐蝕電流（Icorr）時變過程的分析，系統(tǒng)研究了在氯鹽溶液中添加三種典型的遷移性阻銹劑（AMA、C12和PCI-2010）對鋼筋腐蝕過程的影響，評價了三種有機阻銹劑在氯鹽

2、溶液中抑制碳鋼銹蝕的效果；利用原子力顯微鏡（AFM）和X-光電子能譜（XPS）對添加三種有機阻銹劑的鋼片表面進行成像觀察和元素組成分析，結(jié)果表明添加C12和PCI-2010后的鋼片基本不存在銹蝕，納米級范圍內(nèi)表面形貌圖可觀察到阻銹劑分子吸附形成的致密的保護膜。運用吸附熱力學研究了阻銹劑在碳鋼表面的吸附特性，建立了相應(yīng)的吸附模型，分析了多組分分子通過競爭吸附成膜的吸附特性與吸附本質(zhì)，獲得了MCI的成膜穩(wěn)定性情況，結(jié)合量子化學計算結(jié)果，提出

3、遷移性阻銹劑的阻銹機理。同時探明了阻銹劑在碳鋼表面穩(wěn)定成膜后對使鋼筋脫鈍化的氯離子閾值的影響規(guī)律和不同氯鹽濃度下使銹蝕鋼筋得以修復(fù)的MCI閾值濃度，確定了在防護和修復(fù)兩種條件下MCI合理使用濃度范圍。
　　本文將混凝土視為均質(zhì)的多孔介質(zhì)材料，選取含固體、液體和氣體組成的具有一定尺度的代表性體積單元，基于水分在混凝土中的傳輸模型，根據(jù)表面涂覆MCI在混凝土中的傳輸機制與水分的相似性，建立混凝土中液相和氣相兩相混合的MCI的傳輸方程。

4、利用數(shù)學方法求解方程，并使用MATLAB語言編制程序?qū)崿F(xiàn)了模型計算。通過開展不同水灰比、不同MCI品種在不同濕度的混凝土中的傳輸實驗，根據(jù)試驗結(jié)果對傳輸模型計算結(jié)果進行了驗證，結(jié)果顯示該模型用于AMA等不反應(yīng)型阻銹劑在混凝土中的傳輸過程模擬較為合適。針對傳輸試驗中發(fā)現(xiàn)的MCI與水泥中氫氧化鈣反應(yīng)生成鈣鹽堵孔問題，對傳輸模型進行了理論修正，引入了一個反映混凝土孔隙連通性和曲折度受到的影響的參數(shù)對模型做出修正，修正后的傳輸模型計算結(jié)果與試驗

5、實測值基本吻合，表明修正后模型用于表達反應(yīng)型阻銹劑在混凝土內(nèi)傳輸過程較為合理。根據(jù)所建立的MCI在混凝土中的傳輸模型，采用SPSS統(tǒng)計軟件中的多因素方差分析對MCI的粘度、表面張力、飽和蒸汽壓及混凝土孔隙率等參數(shù)進行了多個變量對因變量的影響分析，得到了各參數(shù)對MCI在混凝土中傳輸系數(shù)的影響規(guī)律及其影響的顯著性。結(jié)果表明混凝土孔隙率是影響傳輸系數(shù)的最顯著因素，模型計算結(jié)果即吸入的MCI質(zhì)量濃度值對孔隙率非常敏感，孔隙率增大，吸入MCI質(zhì)量