海水環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕問題與防護(hù)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(guó)內(nèi)外研究得熱點(diǎn)，因浪濺區(qū)具有干濕交替、氧氣含量高、晝夜溫差大的特點(diǎn)，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(yán)重的腐蝕，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也對(duì)此進(jìn)行了大量研究，形成了成熟的技術(shù)規(guī)范。但對(duì)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(kuò)散較慢，一般認(rèn)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(shí)驗(yàn)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(huì)發(fā)生腐蝕損傷。當(dāng)腐蝕產(chǎn)

2、物累積到一定程度后會(huì)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(zhǎng)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(duì)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(cè)與防護(hù)方法進(jìn)行研究。
　　本文的研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　通過實(shí)海試驗(yàn)，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(jìn)一步證實(shí)了處于海水環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋確實(shí)會(huì)發(fā)生腐蝕

3、，并通過對(duì)比鋼筋的腐蝕面積研究了保護(hù)層厚度及水灰比對(duì)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(shí)驗(yàn)室條件下監(jiān)測(cè)了海水中硫酸根離子和氯離子對(duì)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(dú)添加硫酸根離子、氯離子以及同時(shí)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(cè)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(duì)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(cè)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(duì)鋼筋的局部腐蝕進(jìn)行準(zhǔn)確、定量的原位監(jiān)測(cè)。為更加真實(shí)地模擬實(shí)際腐蝕過程并驗(yàn)證該技術(shù)的可行性，進(jìn)一步利用ER-MES研究了當(dāng)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(duì)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(diǎn)后，提出了一種適用于對(duì)海水環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋進(jìn)行腐蝕防護(hù)的電化學(xué)方法(Electrochemical DissolvedOxyge