钢筋混凝土结构电迁移加速锈蚀法研究

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在混凝土结构耐久性问题中,钢筋锈蚀是首当其冲的核心问题,是结构性能劣化的主要原因之一。为研究锈蚀对钢筋力学行为、钢筋与混凝土粘结性能以及构件失效模式的影响,实现对锈蚀钢筋混凝土结构耐久性的可靠评估,获取与自然锈蚀相似好的试件是首要前提。因此,研究一种在短时间内、与自然锈蚀相似的加速锈蚀方法甚为必要。  通过对目前几种加速钢筋锈蚀试验方法的对比分析,提出了电迁移锈蚀法的基本原理,并通过试验沿氯盐侵蚀至钢筋锈蚀全过程定量研究了电场与氯盐耦合作用下,各阶段两者的相互影响规律。具体而言,可分为以下三方面。  首先,探讨了电流大小对氯离子在混凝土中传输进程的影响,通过数据拟合分析得到了表面氯离子浓度与时间和电流强度的函数关系式、混凝土表面和钢筋表面氯离子浓度随时间分布的公式、电流强度与氯离子达到稳态传输时的初始时间关系以及电流强度与达到稳态时的氯离子浓度关系式等。  其次,通过进行有无氯离子参与的对比试验,定量分析了电迁移加速锈蚀法中杂散电流与氯盐对钢筋锈蚀所起作用的大小,得到了电迁移锈蚀法的电化学当量,以及通电时间与锈蚀率比值关系式;并通过对锈胀裂试件的细致观察,发现混凝土保护层的胀裂过程可分为内裂、外裂和内外裂缝贯通三个阶段。  最后,通过动电位极化试验,研究了不同类型钢筋的点蚀电位和电流大小,比较发现,光圆钢筋的点蚀电位比变形钢筋的点蚀电位略小;并据点蚀电流值和电化学当量得到了有无氯离子环境下,采用电迁移法锈蚀混凝土中钢筋所需施加的最小电流值。  研究表明,电迁移锈蚀法能较好的模拟自然环境中的锈蚀情况,锈蚀机理为杂散电流与氯离子耦合作用下对钢筋腐蚀的过程,锈蚀过程中可用法拉第电解定律进行预估。希望相关结论能为锈蚀钢筋混凝土结构耐久性评估提供参考。
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