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混凝土中钢筋的腐蚀机理及腐蚀速率实用预测模型研究

作　者: 毋铭
导　师: 杨绿峰
学　校: 广西大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 混凝土钢筋腐蚀保护层厚度电阻率空气相对湿度腐蚀速率
分类号: TU528.571
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

由氯盐侵蚀和混凝土碳化引起的钢筋腐蚀,是在役钢筋混凝土结构性能劣化的主要原因之一。钢筋腐蚀不仅会引起钢筋截面损失,而且会引起混凝土保护层开裂和剥落,甚至导致结构承载能力不足而发生破坏。由于钢筋腐蚀速率表征了结构性能劣化的快慢,所以针对混凝土中钢筋的腐蚀机理和腐蚀速率预测等问题开展研究,对于在役钢筋混凝土结构的承载能力评估、维护加固决策和服役寿命预测等具有重要意义。本文基于混凝土中钢筋的腐蚀机理,结合腐蚀电化学原理,建立了混凝土中钢筋腐蚀的宏电池模型,进而以混凝土的水灰比、氯离子含量、保护层厚度以及空气相对湿度等便于量测的工程物理量作为控制参数,建立了均匀腐蚀情况下钢筋的腐蚀速率实用预测模型,为在役钢筋混凝土的承载力评定和服役寿命预测提供了科学依据。主要研究内容包括：1、基于混凝土中钢筋的腐蚀机理,结合腐蚀电化学原理,建立了混凝土中钢筋腐蚀的宏电池模型；2、根据混凝土中钢筋腐蚀的宏电池模型,定量分析了电化学参数、结构参数和环境参数对钢筋腐蚀的影响规律,并揭示了混凝土保护层厚度、电阻率和空气相对湿度等因素对钢筋腐蚀过程控制方式的影响规律；3、基于混凝土中钢筋腐蚀的宏电池模型,以混凝土的水灰比、氯离子含量、保护层厚度以及空气相对湿度等便于测量的工程物理量作为控制参数,建立了钢筋腐蚀速率的实用预测模型,进而推导了钢筋腐蚀对钢筋截面积和钢筋混凝土梁抗弯承载力的影响,为在役钢筋混凝土结构的承载力评定提供了科学依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-19
    1.2.1 钢筋腐蚀速率的理论模型  11-14
    1.2.2 钢筋腐蚀速率的经验模型  14-17
    1.2.3 钢筋腐蚀速率的混合模型  17-19
  1.3 主要研究内容  19
  1.4 主要创新点  19-20
第二章混凝土中钢筋的腐蚀机理及宏电池模型  20-33
  2.1 混凝土中钢筋的腐蚀机理  20-22
    2.1.1 混凝土碳化引起的钢筋腐蚀机理  20-21
    2.1.2 氯离子侵蚀引起的钢筋腐蚀机理  21-22
  2.2 钢筋腐蚀的影响因素  22-25
    2.2.1 结构影响因素  22-23
    2.2.2 环境影响因素  23-25
  2.3 混凝土中钢筋腐蚀过程的控制方式  25
  2.4 钢筋腐蚀的电化学参数  25-29
    2.4.1 交换电流密度  25-26
    2.4.2 极限电流密度  26-27
    2.4.3 平衡电位  27-28
    2.4.4 极化电位  28-29
    2.4.5 腐蚀电位  29
  2.5 混凝土中钢筋腐蚀的宏电池模型  29-31
    2.5.1 宏电池模型的建立  29-30
    2.5.2 宏电池模型的求解  30-31
  2.6小结  31-33
第三章电化学参数对钢筋腐蚀的影响  33-44
  3.1 引言  33
  3.2 电化学参数对腐蚀电位和腐蚀电流密度的影响  33-39
    3.2.1 塔菲尔斜率的影响  33-35
    3.2.2 交换电流密度的影响  35-36
    3.2.3 平衡电位的影响  36-37
    3.2.4 极限电流密度的影响  37-39
  3.3 电化学参数对平均腐蚀电流密度的影响  39-43
    3.3.1 塔菲尔斜率的影响  39-40
    3.3.2 交换电流密度的影响  40
    3.3.3 平衡电位的影响  40-41
    3.3.4 极限电流密度的影响  41-43
  3.4 小结  43-44
第四章结构参数与环境参数对钢筋腐蚀行为及腐蚀速率的影响  44-54
  4.1 引言  44
  4.2 阳阴极面积比的影响  44-46
    4.2.1 阳阴极面积比对钢筋腐蚀电位和腐蚀电流密度的影响  45
    4.2.2 阳阴极面积比对腐蚀电流强度和平均腐蚀电流密度的影响  45-46
  4.3 空气相对湿度的影响  46-48
    4.3.1 空气相对湿度对腐蚀电位和腐蚀电流密度的影响  46-47
    4.3.2 空气相对湿度对腐蚀电流强度和平均腐蚀电流密度的影响  47-48
  4.4 混凝土保护层厚度的影响  48-51
    4.4.1 混凝土保护层厚度对钢筋腐蚀电位和腐蚀电流密度的影响  48-49
    4.4.2 混凝土保护层厚度对平均腐蚀电流密度的影响  49-51
  4.5 混凝土电阻率的影响  51-53
    4.5.1 混凝土电阻率对钢筋腐蚀电位和腐蚀电流密度的影响  51-52
    4.5.2 混凝土电阻率对平均腐蚀电流密度的影响  52-53
  4.6 小结  53-54
第五章混凝土中钢筋的腐蚀速率实用预测模型  54-71
  5.1 钢筋腐蚀速率实用预测模型的建立  54-60
    5.1.1 混凝土电阻率的修正模型  55-56
    5.1.2 钢筋腐蚀速率实用预测模型  56-60
  5.2 腐蚀速率预测模型的对比验证  60-64
    5.2.1 腐蚀速率预测模型的对比  60-62
    5.2.2 腐蚀速率预测模型的验证  62-64
  5.3 钢筋截面损失的预测模型  64-66
    5.3.1 腐蚀引起的钢筋质量损失  64
    5.3.2 钢筋腐蚀截面损失的预测模型  64-66
  5.4 腐蚀钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力  66-69
  5.5 小结  69-71
第六章结论及展望  71-73
参考文献  73-80
致谢  80-81
攻读硕士学位期间完成的学术论文目录  81-82
攻读硕士学位期间参与的科研项目  82

混凝土中钢筋的腐蚀机理及腐蚀速率实用预测模型研究

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