鋼筋混凝土界面局部腐蝕發(fā)展與抑制機理研究.pdf

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受氯鹽、CO2、SO42-、氧含量、溫濕度、混凝土微觀結(jié)構(gòu)和施工缺陷等多方面影響，導(dǎo)致混凝土綜合性能劣化，進而造成鋼筋表面發(fā)生局部或者全面腐蝕。而銹蝕層的發(fā)展又會引起混凝土層脹裂，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的強度受損，使服役壽命降低。
　　由于混凝土為高堿性環(huán)境，鋼筋表面往往優(yōu)先發(fā)生以點蝕為代表的局部腐蝕。盡管工程上為延緩鋼筋銹蝕時間，常在新拌混凝土內(nèi)加入鋼筋阻銹劑，但阻銹劑對混凝土下鋼筋點蝕的抑制機理目前尚無定論。特別是采用常規(guī)電化

2、學(xué)方法難以獲取混凝土覆蓋層下鋼筋局部腐蝕的萌發(fā)、生長或阻銹劑修復(fù)等細節(jié)。本文以阻銹劑在混凝土中的擴散以及對鋼筋點蝕的抑制機理為研究重點，取得了如下認識：
　　1）以絲束電極(WBE)技術(shù)研究了混凝土下鋼筋穩(wěn)態(tài)及亞穩(wěn)態(tài)點蝕的演變過程，模擬了侵蝕性粒子與阻銹劑在鋼筋/混凝土界面層內(nèi)的遷移、競爭吸附行為。研究了烯胺類，醇胺類與無機型亞硝基阻銹劑在模擬孔隙液內(nèi)和混凝土內(nèi)對碳鋼點蝕的抑制機理，發(fā)現(xiàn)二甲基乙醇胺(DMEA)在混凝土中的遷移效率

3、高于三乙烯四胺(TETA)，但對鋼筋點蝕的抑制作用不及TETA顯著。此外，有機型阻銹劑對銹層覆蓋下的點蝕修復(fù)存在明顯滯后，反而會在一定時間內(nèi)加劇腐蝕的不均勻性。通過WBE表面陽極電流的統(tǒng)計分析，建立了局部腐蝕因子(LF)，實現(xiàn)了腐蝕不均勻程度以及阻銹劑對局部腐蝕修復(fù)能力的定量表征。
　　2）干濕循環(huán)加速實驗表明：在干周期內(nèi)，氧在混凝土微孔內(nèi)擴散迅速，并將先期形成的腐蝕產(chǎn)物如FeO和Fe3O4氧化為FeOOH，而在濕周期，陽極釋放的

4、電子將其再還原為Fe(Ⅱ)，即銹蝕產(chǎn)物在缺氧條件下代替O2參與了腐蝕的陰極去極化過程，使腐蝕過程得以延續(xù)。
　　3）借助3D顯微鏡、電化學(xué)噪聲(ECN)、電化學(xué)阻抗和激光拉曼等方法，研究了模擬孔隙液中鋼筋表面亞穩(wěn)態(tài)蝕點誘發(fā)、生長或死亡的動態(tài)過程，探討了腐蝕產(chǎn)物對亞穩(wěn)態(tài)向穩(wěn)態(tài)蝕點轉(zhuǎn)變的催化機理，原位監(jiān)測了阻銹劑分子對亞穩(wěn)態(tài)蝕點的阻滯過程，發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)蝕點產(chǎn)生的電流峰幅值及壽命可反映鈍化膜的破裂與修復(fù)難易程度，基于噪聲峰數(shù)值模擬，用鈍化

5、膜電容充放電模型解釋了亞穩(wěn)態(tài)點蝕電流與電位峰快速上升/緩慢衰減的成因，發(fā)展了鋼筋銹蝕產(chǎn)物對蝕點生長的促進模型。
　　4）通過SEM、XPS、AFM、ECN和Mott-Schottky圖，研究了阻銹劑分子在裸鋼和銹蝕產(chǎn)物表面的吸附行為差異。發(fā)現(xiàn)NO2-與TEPA均能降低碳鋼鈍化膜中的載流子濃度，提高鈍化膜的抗Cl-侵蝕能力。TEPA傾向以鈍化膜中氧空位為吸附中心，預(yù)膜條件下可增強鋼筋的抗點蝕能力，但難以抑制銹層覆蓋下的點蝕發(fā)展。NO