钢筋混凝土构件通电锈蚀试验适用性研究-结构工程专业论文.docxVIP

三 峡 大 学 硕 士 学 位 论 文 万方数据 内 容 摘 要 钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性丧失的首要原因，目前，对钢筋锈蚀的研究都 采用方法简单、周期短、成本低的通电加速锈蚀法，但众多学者对此法的控制因素及 锈蚀效果说法不一。因此，有必要对通电加速锈蚀法进行系统地研究，并提出锈蚀效 果与自然锈蚀最为相似的控制指标。 在混凝土保护层开裂前后两个阶段，通过控制三个变量即不同的钢筋类型、不同 的电流密度、不同的通电方式对通电加速锈蚀试验方法进行了研究，同时用同种材质 的裸筋对比分析了法拉第电解定律对钢筋锈蚀率预估的准确性。试验过程中，发明了 一种防水效果较好的混凝土表面防水应变片，并专门设计了一种多功能混凝土试件劈 拉装置使得试验顺利进行。 研究结果表明，在相同的通电条件下，混凝土中钢筋通电锈蚀后实测锈蚀率均低 于理论锈蚀率，而裸筋通电加速锈蚀后，实测值均高于理论值，但实测锈蚀率与用法 拉第电解定律计算所得理论锈蚀率具有很好的相关性，不同工况下的实测锈蚀率可由 理论锈蚀率乘以相应系数得出。 在相同氯盐浓度和电流密度下，光圆裸筋在通电加速锈蚀后锈蚀效率比变形裸筋 更高，造成二者锈蚀效率不同的本质原因主要是两种钢筋的表面形状不同。在相同氯 盐浓度和钢筋类型下，低电流密度时裸筋的锈蚀效率比高电流密度更高；在相同的钢 筋类型和电流密度下，氯盐浓度的不同对裸筋锈蚀效率的影响并不明显。 钢筋混凝土试件通电锈蚀保护层开裂前和开裂时两个锈蚀阶段，在其他条件都相 同的情况下，全浸泡通电方式加速锈蚀时钢筋的锈蚀效率最高，半浸泡次之，电迁移 锈蚀效率最低；在相同氯盐浓度和电流密度下，光圆钢筋的锈蚀效率比变形钢筋更高， 与裸筋通电锈蚀结论相同。 针对试验过程中产生的锈蚀钢筋及其产物分别进行了锈蚀形态和锈蚀成分的分 析，分析结果表明：混凝土中钢筋的锈蚀部位与负极放置位置及电流走向相关，因此， 在通电过程中，可人为控制钢筋的锈蚀效果。钢筋混凝土试件通电加速锈蚀保护层开 裂前锈蚀产物含有更多的 Fe3O4，而保护层开裂时各工况的锈蚀产物含有更多的 Fe2O3 和 FeO(OH)；全浸泡通电方式下锈蚀产物多为 Fe2O3，半浸泡通电方式下锈蚀产物多 为 Fe3O4，电迁移通电后锈蚀产物成分主要为 Fe(OH)2、FeO(OH)；三种不同通电方 式下得到的锈蚀产物的形貌特征也存在差异；通电锈蚀产物密实度低于自然锈蚀产 物，且自然锈蚀产物主要为 Fe 和 O 的化合物，而通电锈蚀产物主要为铁锈和水泥凝 胶体的混合体。根据相关公式推导，得到锈蚀产物体积膨胀率的计算公式，由此公式 可知其体积膨胀率仅与各锈蚀成分的密度、膨胀率以及质量百分比有关，不同工况下 钢筋锈蚀产物的体积膨胀率较为接近，约为 2.05~2.63 之间。 关键词：钢筋混凝土 耐久性 通电锈蚀 法拉第电解定律 锈蚀产物 II  PAGE 5 万方数据 Abstract The primary reason for the loss of durability of concrete structures is steel corrosion. Currently, the researches on the steel corrosion use the electrifying accelerated corrosion method which is simple, short cycle, low-cost and so on. But many scholars have different views about controlling factors and corrosion effects of this method. Therefore, it is necessary to study this method systematically and propose the control targets whose corrosion effects are most similar to natural corrosion. In the two-stage of concrete protective layer crack, the electrifying accelerated corrosion method have been researched by controlling three variables who are different steel types, different current densities, different power modes. And the accuracy of faradays law of electrol