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混凝土中钢筋锈蚀的氯离子临界浓度及阻锈剂影响的研究

作　者: 张猛
导　师: 赵亚丁
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢筋混凝土氯离子临界浓度极化电阻氯离子传感器阻锈
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

耐久性是现在钢筋混凝土结构面临的最大的挑战，而其中氯离子引起的混凝土中钢筋的锈蚀是混凝土结构破坏的主要因素之一。国内外目前关于混凝土中使钢筋锈蚀的氯离子临界浓度值的确定还存在不同的声音。因此，本课题在实验室的条件下模拟氯离子对钢筋混凝土结构的入侵，采用氯离子加速渗透方法，研究了不同水灰比和矿物掺合料对氯离子临界浓度值的影响。探索了利用线性极化法、阳极极化曲线法、极化电阻变化曲线以及自腐蚀电位4种监测方法判断钢筋锈蚀的标准。研究表明：水灰比越大，混凝土中使钢筋锈蚀的氯离子临界浓度值越低；加入矿物掺合料虽然降低了氯离子临界浓度值，但是却可以提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能；综合利用以上4种监测方法可以有效的判断钢筋的锈蚀与否。通过在混凝土试件中预埋自制的氯离子传感器，对于不同水灰比和不同掺合料的混凝土，建立自制氯离子传感器电位与氯离子浓度的对应关系，即能斯特响应方程。为此种传感器在实际混凝土结构中的应用提供了理论上依据。研究表明：此种氯离子传感器足有良好的能斯特响应特性；水灰比和掺合料的添加几乎对氯离子传感器的响应方程没有影响。对于不同水灰比和不同矿物掺合料及不同掺量的混凝土，此氯离子传感器适用于同一方程，即y=126.8x+80.8。本课题同时也研究了亚硝酸钠（NaNO₂）、甲基苯并三氮唑（TTA）、2-巯基苯并噻唑（MBT）和复合亚硝酸钠与甲基苯并三氮唑（NT）4种阻锈剂在混凝土中和在模拟空隙溶液中的腐蚀行为，利用线性极化方法和交流阻抗谱法进行阻锈剂效果的比较。研究表明：在试验所采用的阻锈剂掺量条件下，混凝土中阻锈剂的效果由好到差的排序为NaNO₂>NT>TTA>MBT；交流阻抗谱法作为一种辅助判断钢筋锈蚀与否的方法，主要以线性极化电阻为判断依据，可以比较准确的判断钢筋的锈蚀状态。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-11
  1.2 氯离子侵蚀钢筋的机理  11-13
    1.2.1 钢筋的钝化与去钝化  11-12
    1.2.2 混凝土中钢筋锈蚀的原理  12-13
  1.3 钢筋锈蚀氯离子临界浓度的研究  13-16
    1.3.1 氯离子临界浓度表达方式  13-16
  1.4 氯离子临界浓度研究现状  16-18
  1.5 钢筋阻锈剂  18-19
  1.6 本文主要研究内容  19-20
第2章原材料及研究方案  20-29
  2.1 混凝土原材料  20-22
    2.1.1 水泥  20
    2.1.2 矿物掺合料  20-21
    2.1.3 碎石  21
    2.1.4 砂  21-22
    2.1.5 高效减水剂  22
    2.1.6 水  22
  2.2 电极原材料  22-23
    2.2.1 钢筋  22
    2.2.2 Ag/AgCl 电极  22
    2.2.3 MnO_2参比电极  22-23
    2.2.4 化学试剂  23
  2.3 研究方案  23-27
    2.3.1 影响氯离子临界浓度的因素  23-27
  2.4 实验仪器  27-29
第3章混凝土中钢筋锈蚀的氯离子临界浓度  29-48
  3.1 试验方案  29-37
    3.1.1 加速渗透试验方法  29-30
    3.1.2 配合比设计  30-32
    3.1.3 试验检测  32-34
    3.1.4 试验过程  34-37
  3.2 钢筋锈蚀的判断  37-42
    3.2.1 线性极化法  37-39
    3.2.2 阳极极化曲线  39-40
    3.2.3 自腐蚀电位  40-42
    3.2.4 实际腐蚀状况  42
  3.3 钢筋锈蚀的氯离子临界浓度  42-47
    3.3.1 混凝土对氯化物抵抗性指标  42-44
    3.3.2 水灰比影响  44-45
    3.3.3 矿物掺合料影响  45-47
  3.4 本章小结  47-48
第4章氯离子传感器在混凝土中的能斯特响应  48-59
  4.1 试验方案  48-49
    4.1.1 试验设计  48-49
    4.1.2 取样与氯离子含量的测定  49
  4.2 氯离子传感器的稳定性  49-50
  4.3 传感器的能斯特响应  50-58
    4.3.1 不同水灰比试件中的响应  51-53
    4.3.2 不同掺合料试件中的响应  53-56
    4.3.3 不同掺合料比例试件中的响应  56-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章几种阻锈剂对氯离子临界浓度的影响  59-72
  5.1 试验设计  59-61
    5.1.1 配合比  59
    5.1.2 阻锈剂  59-60
    5.1.3 试件成型及测试  60
    5.1.4 等效电路模型  60-61
  5.2 混凝土中的阻锈结果  61-69
    5.2.1 亚硝酸钠的阻锈效果  61-63
    5.2.2 2-巯基苯并噻唑的阻锈效果  63-66
    5.2.3 甲基苯并三氮唑的阻锈效果  66-67
    5.2.4 亚硝酸钠与甲基苯并三氮唑复合的阻锈效果  67-68
    5.2.5 几种阻锈剂效果的比较  68-69
  5.3 混凝土模拟孔溶液中的阻锈结果  69-71
  5.4 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-78
攻读学位期间发表的学术论文  78-80
致谢  80

混凝土中钢筋锈蚀的氯离子临界浓度及阻锈剂影响的研究

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