混凝土中钢筋腐蚀数值模拟.pdfVIP

文章编号：1009—944l(2010)11—0006—03 ：日 ，丘匕 凝土中钢筋腐蚀的数值模拟 口口林 刚 (广东省电力设计研究院，广东广州510663) 摘要：腐蚀电流密度是腐蚀钢筋混凝土结构安全评估的一 蚀电位偏离各自电极反应的平衡电位(极化)。极 个很重要的因素。基于Butler—Volmer腐蚀动力学，发展了 化现象在很大程度上决定阳极和阴极反应腐蚀动力 混凝土中钢筋腐蚀的数值模型，对腐蚀电化学参数进行了分 析，研究了各电化学腐蚀参数对钢筋腐蚀速率的影响。 极钢筋腐蚀的速率和阴极氧气消耗的速率与各自反 关键词：混凝土；钢筋腐蚀；腐蚀动力学 应的电位密切相关。阳极腐蚀电流密度i。可以表 503 中图分类号：TG174．3；TU 文献标识码：A 示为： 引言 。泗2．303竿)(1) 混凝土中钢筋腐蚀导致的混凝土结构的过早破 式中：i棚——阳极反应交换电流密度； 坏，已成为伞世界普遍关注并日益突出的一大灾害。 E胡——阳极反应平衡电位； 通常来讲，混凝土中的碱性环境使钢筋表面生成一 届。——阳极反应塔菲尔参数。 层很薄的钝化膜，阻止钢筋腐蚀。当有害物质入侵 (1)式假设混凝土中钢筋腐蚀阳极反应速率主 到钢筋表面，破坏钢筋表面的钝化膜时，钢筋脱钝腐 要由带电荷的离子穿越双电层而实现电荷转移这一 蚀。混凝土中钢筋腐蚀导致钢筋横截面面积变小、 步骤所控制。 钢筋力学性能退化、混凝土保护层开裂、剥落甚至脱 层、钢筋与混凝土粘结强度降低、混凝土结构承载力 降低，严重影响混凝土结构的正常使用。混凝土中 应活化极化和氧气浓度极化，阴极反应电流密度i。 钢筋腐蚀速率的计算对钢筋混凝土结构安全评估和 可以表示为： 寿命预测有着极其重要的意义，国内外学者对混凝 ．咖xp(2．303譬) 土中钢筋腐蚀进行了大量研究。一些学者考虑相对 … k ‘2’ 湿度、环境温度、混凝土水灰比、混凝土保护层厚度、 2巧两 混凝土中氯离子含量和钢筋腐蚀时间等因素对钢筋 式中：i田——阴极交换电流密度； 腐蚀速率的影响，提出了混凝土中钢筋由于氯离子 E胡——阴极反应平衡电位； 入侵脱钝腐蚀的经验模型一‘2o；部分学者认为，氧气 扩散为混凝土中钢筋腐蚀速率的速度控制步骤，建 反——阴极反应塔菲尔参数； 立了混凝土中钢筋腐蚀速率的理论模型【3“o；还有 i。——极限扩散电流密度。 部分学者为了更好地了解混凝土中钢筋腐蚀信息， 2混凝土中钢筋腐蚀数值模拟 建立了钢筋腐蚀速率数值模型口。7J。但由于混凝土 中钢筋腐蚀机理复杂，腐蚀速率受很多因素的影响， 混凝土中钢筋腐蚀数值模拟本质上是求解具有 如混凝土水灰比、水泥种类、混凝