鋼筋混凝土界面局部腐蝕發(fā)展與抑制機(jī)理研究.pdf

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受氯鹽、CO2、SO42-、氧含量、溫濕度、混凝土微觀結(jié)構(gòu)和施工缺陷等多方面影響，導(dǎo)致混凝土綜合性能劣化，進(jìn)而造成鋼筋表面發(fā)生局部或者全面腐蝕。而銹蝕層的發(fā)展又會(huì)引起混凝土層脹裂，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度受損，使服役壽命降低。
　　由于混凝土為高堿性環(huán)境，鋼筋表面往往優(yōu)先發(fā)生以點(diǎn)蝕為代表的局部腐蝕。盡管工程上為延緩鋼筋銹蝕時(shí)間，常在新拌混凝土內(nèi)加入鋼筋阻銹劑，但阻銹劑對(duì)混凝土下鋼筋點(diǎn)蝕的抑制機(jī)理目前尚無定論。特別是采用常規(guī)電化

2、學(xué)方法難以獲取混凝土覆蓋層下鋼筋局部腐蝕的萌發(fā)、生長或阻銹劑修復(fù)等細(xì)節(jié)。本文以阻銹劑在混凝土中的擴(kuò)散以及對(duì)鋼筋點(diǎn)蝕的抑制機(jī)理為研究重點(diǎn)，取得了如下認(rèn)識(shí)：
　　1）以絲束電極(WBE)技術(shù)研究了混凝土下鋼筋穩(wěn)態(tài)及亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕的演變過程，模擬了侵蝕性粒子與阻銹劑在鋼筋/混凝土界面層內(nèi)的遷移、競爭吸附行為。研究了烯胺類，醇胺類與無機(jī)型亞硝基阻銹劑在模擬孔隙液內(nèi)和混凝土內(nèi)對(duì)碳鋼點(diǎn)蝕的抑制機(jī)理，發(fā)現(xiàn)二甲基乙醇胺(DMEA)在混凝土中的遷移效率

3、高于三乙烯四胺(TETA)，但對(duì)鋼筋點(diǎn)蝕的抑制作用不及TETA顯著。此外，有機(jī)型阻銹劑對(duì)銹層覆蓋下的點(diǎn)蝕修復(fù)存在明顯滯后，反而會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)加劇腐蝕的不均勻性。通過WBE表面陽極電流的統(tǒng)計(jì)分析，建立了局部腐蝕因子(LF)，實(shí)現(xiàn)了腐蝕不均勻程度以及阻銹劑對(duì)局部腐蝕修復(fù)能力的定量表征。
　　2）干濕循環(huán)加速實(shí)驗(yàn)表明：在干周期內(nèi)，氧在混凝土微孔內(nèi)擴(kuò)散迅速，并將先期形成的腐蝕產(chǎn)物如FeO和Fe3O4氧化為FeOOH，而在濕周期，陽極釋放的

4、電子將其再還原為Fe(Ⅱ)，即銹蝕產(chǎn)物在缺氧條件下代替O2參與了腐蝕的陰極去極化過程，使腐蝕過程得以延續(xù)。
　　3）借助3D顯微鏡、電化學(xué)噪聲(ECN)、電化學(xué)阻抗和激光拉曼等方法，研究了模擬孔隙液中鋼筋表面亞穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)誘發(fā)、生長或死亡的動(dòng)態(tài)過程，探討了腐蝕產(chǎn)物對(duì)亞穩(wěn)態(tài)向穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)轉(zhuǎn)變的催化機(jī)理，原位監(jiān)測(cè)了阻銹劑分子對(duì)亞穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)的阻滯過程，發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)蝕點(diǎn)產(chǎn)生的電流峰幅值及壽命可反映鈍化膜的破裂與修復(fù)難易程度，基于噪聲峰數(shù)值模擬，用鈍化

5、膜電容充放電模型解釋了亞穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕電流與電位峰快速上升/緩慢衰減的成因，發(fā)展了鋼筋銹蝕產(chǎn)物對(duì)蝕點(diǎn)生長的促進(jìn)模型。
　　4）通過SEM、XPS、AFM、ECN和Mott-Schottky圖，研究了阻銹劑分子在裸鋼和銹蝕產(chǎn)物表面的吸附行為差異。發(fā)現(xiàn)NO2-與TEPA均能降低碳鋼鈍化膜中的載流子濃度，提高鈍化膜的抗Cl-侵蝕能力。TEPA傾向以鈍化膜中氧空位為吸附中心，預(yù)膜條件下可增強(qiáng)鋼筋的抗點(diǎn)蝕能力，但難以抑制銹層覆蓋下的點(diǎn)蝕發(fā)展。NO