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钢筋混凝土是当今土木工程领域用途最为广泛的结构材料,然而钢筋混凝土也存在着耐久性的问题。钢筋腐蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素,腐蚀严重时将导致混凝土结构的破坏。引起钢筋腐蚀的因素主要源于氯离子和碳化。本文以直径为10mm的HPB300光圆钢筋为研究对象,选择模拟混凝土孔溶液和实际混凝土两种介质,采用XPS、XRD、SEM等微结构测试手段,对碳化与氯盐引起的钢筋锈蚀物组成、结构、厚度和稳定性等微结构特征进行研究,阐明碳化与氯盐腐蚀作用下钢筋表面微结构特征对腐蚀失效机制的影响。同时结合钢筋的自然电位测试技术以及宏观验证等方法,研究了钢筋表面形貌、混凝土水灰比、钢筋保护层厚度等因素对混凝土中临界氯离子浓度的影响,揭示了不同条件下使钢筋脱钝的临界氯离子浓度。主要研究成果如下:1、模拟氯盐溶液中钢筋的锈蚀物主要是Fe OOH和Fe O;模拟碳化溶液中钢筋的锈蚀物主要是FeOOH、Fe3O4和Fe2O3;模拟碳化氯盐复合溶液中钢筋的锈蚀物主要是FeOOH、Fe3O4和FeCl3;无论何种模拟溶液中FeOOH的含量总是最高,都达到了60%以上。2、钢筋在混凝土结构中的腐蚀周期相对于模拟溶液中的腐蚀周期长,且钢筋锈蚀物微观形貌以及成分都有所不同。当钢筋混凝土结构处于腐蚀环境中,且随着钢筋锈蚀的进行,钢筋表面的Fe O和Fe3O4等比较致密的钝化膜结构会转化为Fe3+,且Fe3+会与水泥的水化产物Ca2SiO4形成Fe3+-Ca2SiO4复盐。而随着钢筋腐蚀程度的加剧Fe3+-Ca2SiO4复盐含量会逐渐减少,则Fe3+会转化为其他形式的锈蚀物。3、氯盐环境下混凝土中钢筋的锈蚀物主要有FeOOH,FeO,Fe3O4,FeCl2和Ca2FeOCl3;碳化环境下混凝土中钢筋的锈蚀物主要有Fe3O4,Fe2O3和FeO,另外锈蚀物表面会附着一层CaCO3;碳化氯盐复合环境下混凝土中钢筋的锈蚀物主要为FeO,Fe3O4和Fe2O3和Ca2Fe2O5复盐。4、混凝土的保护层厚度越大临界氯离子浓度越大,水灰比越大临界氯离子浓度越小。钢筋表面自带的灰黑色氧化皮,能有效延缓钢筋腐蚀,同等条件下,增大了临界氯离子浓度。本文研究了钢筋锈蚀后表面的微结构特征以及不同影响因素下的临界氯离子浓度,对提前预防钢筋锈蚀导致混凝土结构失效有着重要的指导性意义。