盐渍土环境钢筋混凝土恒电流加速腐蚀试验研究及寿命评定

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我国西部盐渍土地区土壤中含有高浓度的SO42-、Cl-、Mg2+等强腐蚀性离子,加之强风沙、干燥环境、强紫外线等特殊服役环境,导致当地钢筋混凝土结构出现了开裂、腐蚀等耐久性病害问题,极大的降低了服役寿命。国内外学者虽对恶劣环境作用下钢筋混凝土的腐蚀破坏开展了一定的研究,但现阶段钢筋混凝土室内恒电流加速试验方法还存在一些不足,腐蚀机理尚未清楚且缺乏针对性。因此,针对西部盐渍土地区,开展腐蚀破损过程及机理研究。鉴于此,开展了不同电流密度、不同保护层厚度、不同活性矿物掺合料条件下钢筋混凝土恒电流加速腐蚀试验。以腐蚀电流密度、最大裂缝宽度、相对动弹性模量、相对质量、氯离子含量等为耐久性劣化评价指标,建立了盐渍土环境下耐久性劣化规律的综合评定体系。结合钢筋混凝土宏观、细观、微观结构损伤演变过程,分析不同试验条件下的腐蚀劣化规律。基于概率分布函数建立了西部盐渍土环境恒电流加速钢筋混凝土耐久性劣化模型并进行了寿命评定。本文主要研究结论如下:(1)盐渍土环境钢筋混凝土恒电流加速腐蚀试验劣化规律为:恒电流加速试验早期,盐渍土中腐蚀性离子未抵达钢筋表面,外加电流单独导致钢筋腐蚀,钢筋混凝土腐蚀劣化速度缓慢;恒电流加速试验中期,氯离子在自由扩散和电迁移叠加效应下逐渐抵达钢筋表面,外加电流与氯离子共同作用导致钢筋腐蚀速率加快;恒电流加速试验后期,钢筋腐蚀产生的腐蚀产物堆积膨胀导致钢筋混凝土出现裂缝,为腐蚀离子的进入提供了通道,钢筋混凝土腐蚀更快。(2)本文设置182μA/cm~2、364μA/cm~2和546μA/cm~2恒电流密度条件,研究表明,在364μA/cm~2条件下,钢筋混凝土加速效率最大;而在182μA/cm~2条件下,钢筋混凝土腐蚀劣化速度最慢;546μA/cm~2条件下,钢筋混凝土腐蚀劣化速度居中。腐蚀劣化速度并非随恒电流密度的增大而增大,而是存在拐点。(3)本文设置25mm和50mm混凝土保护层条件,研究结果表明,保护层厚度与盐渍土环境恒电流加速腐蚀条件下钢筋混凝土的耐久性能紧密关联,保护层越厚,劣化速度就越小,试验寿命越长。(4)本文设置四个混凝土配合比,分别为普通、粉煤灰、矿粉和粉煤灰+矿粉钢筋混凝土。结果表明,内掺30%粉煤灰腐蚀劣化速度最快,加速效率最大;内掺15%粉煤灰和15%矿粉劣化速度次之;内掺30%矿粉腐蚀劣化速度更低;普通钢筋混凝土劣化速度最慢,加速效率最小。
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