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，具有流動性好、凝結硬化快、早期強度高、粘結性能好、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以比擬的性能，同時具備化學結合陶瓷屬性，已有研究將其在工程修補、軍工搶修搶建、有害物質固化等方面進行了推廣與應用，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，目前還未見其應用于結構工程和海洋建筑等長期與水接觸的工程中，已有研究指出，其長期浸水后的強度倒縮程度并不嚴

2、重，且隨著對其耐水性改進研究的逐步深入和相關預防機制的完善，磷酸鎂水泥在結構工程和海洋建筑等工程中存在巨大的發(fā)展?jié)摿?。鋼筋銹蝕是結構工程和海洋建筑等工程中所必須面對的問題，已有的研究結果表明磷酸鎂水泥對鋼筋具有優(yōu)異的保護作用，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，研究結果缺乏系統(tǒng)性，研究方法仍值得商榷，特別是電化學手段測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、蝕行為為研究對象，從探究磷酸鎂水泥體系中鋼筋銹蝕行為的電化學測試方法出發(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)律及相關影響因素，為目前涉及鋼筋材料的工程應用中的工藝改進提供理論支撐和后續(xù)相關基礎理論研究提供參考。
　　對于普通鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕行為的測試與表征方法國內外目前還沒有形成統(tǒng)一的標準，常用的無損檢測方法主要有分析法、物理法和電化學方法。混凝土中鋼筋銹蝕是一種電化學過

4、程，電化學測試技術是反映其本質過程的有力手段。本文首先對電化學測試方法的相關參數(shù)和測試條件進行了探究，明確了電化學測試體系中所用電解質溶液；試驗在分析MPC基體性質的基礎上，構建磷酸鎂水泥體系中鋼筋電極系統(tǒng)的等效電路模型，并進行了數(shù)值擬合和誤差分析。結果表明，試件在所選電解質溶液中均能在測試時間內達穩(wěn)定狀態(tài)(100s內電位變化在0.5mV以內)，且溶液與孔溶液相似度越高越容易穩(wěn)定；不同電解質溶液中同一試件測試數(shù)值存在差異，故OPC和MP

5、C工作電極的測試均選擇飽和Ca(OH)2溶液作為電解質溶液；考慮到MPC基體的特殊性質，構建的電極系統(tǒng)的等效電路模型編碼為(CcRc)(CbRb)(Cdl(RpQ))，擬合結果表明等效電路精度較高，能夠完成本試驗中的擬合任務。
　　基于對磷酸鎂水泥體系中鋼筋電極電化學測試的研究結果，通過對相同條件下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)律的測試，明確了MPC體系對鋼筋的優(yōu)異保護作用，并分析了保護作用機理；試驗還

6、對不同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行了研究，探討了影響MPC基體性能的不同因素對銹蝕行為的影響。結果顯示，鋼筋在MPC體系中表面難以形成穩(wěn)定的保護膜層，具有較大的銹蝕傾向，且銹蝕反應一直存在，由于基體的穩(wěn)定性和對電荷和物質傳輸?shù)膹娏ψ璧K作用，MPC較之OPC對鋼筋具有優(yōu)異的保護作用；MPC體系中凈漿、砂漿、混凝土試件對鋼筋的保護作用依次減弱；高濃度Cl-溶液和Cl-和SO42-混合溶液對MPC中鋼筋的銹蝕行

7、為影響顯著；一定范圍內試件水灰比越大，對鋼筋的保護作用越弱，緩凝劑摻量為8~10％，M/P值在4時，對鋼筋的保護作用較為穩(wěn)定。
　　研究了不同影響因素對MPC體系中鋼筋銹蝕行為的影響，試驗主要從不同的鋼筋類型、基體材料組分、施工工藝及摻合料摻量四個方面進行了研究，獲得的主要結果有：優(yōu)質結構鋼在MPC體系中更為穩(wěn)定，耐銹蝕能力更強；鋼筋表面處理程度對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基體對其