混凝土中鋼筋脫鈍的氯離子臨界濃度影響因素研究

針對(duì)目前混凝土中鋼筋銹蝕的氯離子臨界濃度值范圍廣，離散性大的現(xiàn)狀，本項(xiàng)目研究了混凝土中鋼筋脫鈍的氯離子臨界濃度值影響因素，確定了鋼筋銹蝕的氯離子臨界濃度關(guān)鍵影響因素。首先基于X 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描成像和電子探針微區(qū)元素分析技術(shù)探明氯鹽對(duì)水泥漿體碳化速度的影響，測(cè)定碳化作用下水泥漿體內(nèi)Cl、S、Na元素的濃度分布，闡明了碳化過(guò)程中含氯鹽水泥凈漿的微結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，研究了碳化作用下內(nèi)摻氯鹽混凝土鋼筋的腐蝕面積率和腐蝕等級(jí)，并與單一腐蝕因子相比較，闡明了碳化和氯鹽復(fù)合作用下的鋼筋混凝土腐蝕特征，進(jìn)一步明確碳化對(duì)水泥石內(nèi)氯離子分布的影響。研究結(jié)果表明：氯鹽細(xì)化水泥漿體的早期孔結(jié)構(gòu)，提高密實(shí)度，減緩水泥漿體的碳化速度；碳化過(guò)程中水泥漿體已碳化區(qū)易于出現(xiàn)裂縫，二氧化碳?xì)怏w通過(guò)這些裂縫擴(kuò)散到水泥漿體內(nèi)部先行碳化，致使水泥漿體內(nèi)碳化深度不均勻；碳化過(guò)程中Cl、S、Na元素均向未碳化區(qū)遷移和濃縮，致使這些離子在碳化區(qū)含量減少，非碳化區(qū)含量升高；碳化作用下含氯鹽水泥石非碳化區(qū)Friedel復(fù)鹽衍射峰大量存在，而碳化區(qū)未見(jiàn)Friedel復(fù)鹽衍射峰；碳化過(guò)程中Friedel復(fù)鹽分解后產(chǎn)生的氯離子向非碳化區(qū)遷移和濃縮，氯離子在碳化區(qū)濃度降低，在碳化界面則明顯升高。氯鹽含量為1%的水泥石在碳化之前的氯離子分布比較均勻，其相對(duì)濃度峰值為68，碳化2周后最高峰值為151，碳化4周時(shí)峰值達(dá)到298，說(shuō)明碳化與氯鹽復(fù)合作用會(huì)顯著降低鋼筋腐蝕的初始氯離子含量，提高碳化前沿的鋼筋腐蝕幾率，加快鋼筋腐蝕速度。碳化和氯鹽復(fù)合作用下的混凝土鋼筋腐蝕面積率和腐蝕等級(jí)均大于單一因素作用下腐蝕面積率和腐蝕等級(jí)；隨著n(NO2－)/n(Cl－)的增加，碳化與氯鹽復(fù)合作用下的鋼筋腐蝕面積率和腐蝕等級(jí)逐漸降低，當(dāng)n(NO2－)/n(Cl－)為1.2時(shí)，可以有效抑制鋼筋腐蝕。 2100433B

針對(duì)目前混凝土中鋼筋銹蝕的氯離子臨界濃度值范圍廣，離散性大的現(xiàn)狀，本項(xiàng)目研究混凝土中鋼筋脫鈍的氯離子臨界濃度值影響因素，并運(yùn)用正交設(shè)計(jì)方法進(jìn)行氯離子臨界濃度的顯著性影響因素分析，確定鋼筋銹蝕的氯離子臨界濃度關(guān)鍵影響因素；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究鋼筋脫鈍時(shí)混凝土孔溶液中氯離子和氫氧根離子濃度的影響因素，確立孔溶液的氯離子、氫氧根離子濃度與混凝土結(jié)構(gòu)氯離子臨界濃度之間的相互關(guān)系，完善氯離子臨界濃度值的表達(dá)方式，結(jié)合鋼筋開(kāi)始腐蝕時(shí)混凝土與鋼筋界面處產(chǎn)物與微細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征分析，闡明混凝土中鋼筋脫鈍的真實(shí)機(jī)理；通過(guò)鋼筋混凝土腐蝕的電化學(xué)測(cè)試方法研究，提出混凝土中鋼筋表面脫鈍的快速評(píng)定方法，建立電化學(xué)腐蝕參數(shù)與氯離子臨界濃度影響因素之間的相關(guān)關(guān)系，揭示多因素作用下鋼筋混凝土腐蝕的氯離子臨界濃度值變化規(guī)律，預(yù)測(cè)混凝土中鋼筋銹蝕的起始時(shí)間，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)、規(guī)范制訂和壽命預(yù)測(cè)提供科學(xué)的理論依據(jù)。

氯鹽環(huán)境中工作的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，氯離子侵入是誘發(fā)鋼筋銹蝕的主要原因?；炷林械穆入x子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度研究對(duì)確保氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和提高工程使用壽命具有十分重要的意義。項(xiàng)目從影響氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命最為關(guān)鍵的氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度入手，針對(duì)影響較大而研究又較少的溶液組成這一因素，分模擬溶液和混凝土兩個(gè)層次，研究了溶液組成對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度影響的理論、規(guī)律和測(cè)試方法，探索了阻銹劑、礦物外加劑對(duì)提高氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的作用，研究?jī)?nèi)容包括離子相互作用對(duì)氯離子擴(kuò)散的影響、常見(jiàn)離子種類和濃度對(duì)氯離子擴(kuò)散的影響、考慮溶液組成影響的氯離子擴(kuò)散模型、鋼筋脫鈍檢測(cè)和判定方法、溶液組成對(duì)氯離子臨界濃度值的影響以及提高氯鹽環(huán)境下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法。項(xiàng)目在與混凝土中鋼筋腐蝕發(fā)生的自然屬性相一致的鋼筋活性腐蝕的起始臨界點(diǎn)無(wú)損綜合判別方法，阻銹劑、氯離子來(lái)源和礦物外加劑對(duì)混凝土中鋼筋腐蝕臨界氯離子濃度的影響規(guī)律，結(jié)合氯離子參與混凝土中鋼筋的腐蝕過(guò)程，混凝土中鋼筋腐蝕臨界氯離子濃度的表示方法，溶液成份對(duì)氯離子擴(kuò)散遷移特性的影響規(guī)律等方面取得了創(chuàng)新成果。項(xiàng)目揭示了溶液組成對(duì)混凝土中氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度影響的規(guī)律和機(jī)理，為氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全度分析提供了科學(xué)依據(jù)。項(xiàng)目共發(fā)表論文42篇，其中SCI收錄論文11篇，EI收錄論文12篇，申請(qǐng)發(fā)明專利5項(xiàng)，培養(yǎng)博士4名，碩士4名。 2100433B

研究混凝土中的氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度對(duì)確保氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和提高工程使用壽命具有十分重要的意義。本項(xiàng)目從影響氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命最為關(guān)鍵的氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度入手，針對(duì)影響較大而研究又少的疲勞作用這一因素，分模擬溶液和混凝土兩個(gè)層次，系統(tǒng)研究疲勞作用對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度影響的理論、測(cè)試方法和定量計(jì)算模型，探索提高氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法，內(nèi)容包括混凝土的疲勞損傷、疲勞作用荷載形式和損傷程度對(duì)氯離子擴(kuò)散的影響及其敏感性、考慮疲勞作用影響的氯離子擴(kuò)散模型、鋼筋脫鈍檢測(cè)和判定方法、疲勞作用對(duì)氯離子臨界濃度值的影響以及提高氯鹽環(huán)境受疲勞作用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法。本項(xiàng)目旨在揭示疲勞作用對(duì)混凝土中氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度影響的規(guī)律和機(jī)理，為氯鹽環(huán)境受疲勞作用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和安全度分析提供科學(xué)依據(jù)。

混凝土中的氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度研究對(duì)確保氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和提高工程使用壽命具有十分重要的意義。本項(xiàng)目從影響氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命最為關(guān)鍵的氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度入手，針對(duì)影響較大而研究又較少的溶液組成這一因素，分模擬溶液和混凝土兩個(gè)層次，系統(tǒng)研究溶液組成對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)和臨界氯離子濃度影響的理論、測(cè)試方法和定量計(jì)算模型，探索提高氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法，內(nèi)容包括離子相互作用對(duì)氯離子擴(kuò)散的影響、常見(jiàn)離子種類和濃度對(duì)氯離子擴(kuò)散影響的敏感性、考慮溶液組成影響的氯離子擴(kuò)散模型、鋼筋脫鈍檢測(cè)和判定方法、溶液組成對(duì)氯離子臨界濃度值的影響以及提高氯鹽環(huán)境下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的新方法。本項(xiàng)目旨在揭示溶液組成對(duì)混凝土中氯離子擴(kuò)散和臨界氯離子濃度影響的規(guī)律和機(jī)理，為氯鹽環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全度分析提供科學(xué)依據(jù)。