原文传递
基于电化学方法的水泥砂浆-球墨铸铁结构腐蚀过程分析及寿命评估
| 论文题名： | 基于电化学方法的水泥砂浆-球墨铸铁结构腐蚀过程分析及寿命评估 |
| 关键词： | 输水管道;水泥砂浆;球墨铸铁;腐蚀行为;寿命评估;电化学法 |
| 摘要： | 长期处于输水环境中的内衬水泥砂浆球墨铸铁管，由于水中的钙离子少、碱度低并含有一定的氯离子，导致水泥砂浆发生氢氧化钙溶解或CSH凝胶脱钙而引起孔溶液碱度降低，造成球墨铸铁表面孔溶液中氯离子浓度升高。球墨铸铁表面孔溶液碱度降低或氯离子浓度升高到一定程度，将引起球墨铸铁表面脱钝并逐渐锈蚀破坏，导致内衬水泥砂浆球墨铸铁管耐久性下降、服役寿命缩短。因此，研究球墨铸铁临界氯离子浓度，分析内衬水泥砂浆球墨铸铁管在输水过程中的腐蚀过程，建立钙溶蚀条件下水泥基材料的氯离子传输方程，对预测水泥砂浆-球墨铸铁结构的服役寿命具有重要意义。 本文通过设计实验，利用电化学测试方法，研究了球墨铸铁临界氯离子浓度与球墨铸铁表面碱度的关系以及内衬水泥砂浆球墨铸铁管在输水过程中的腐蚀过程，分析了钙溶蚀对水泥基材料中氯离子传输进程的影响，主要研究内容及结果如下: (1)开展模拟孔溶液中球墨铸铁表面钝化膜特性试验，并运用电化学测试方法，分析球墨铸铁电极的腐蚀电位和电化学阻抗谱随溶液碱度和氯离子含量的变化规律，获得球墨铸铁表面钝化膜形成和脱钝过程，建立了孔溶液碱度和氯离子浓度[Cl-]/[OH-]相关的球墨铸铁表面脱钝氯离子阈值方程。结果表明:球墨铸铁表面形成稳定钝化膜的时间随溶液碱度的增加而减小;球墨铸铁脱钝的氯离子浓度随溶液碱度的增加而增加。 (2)采用加速钙溶蚀的方法，开展低流速的循环输水侵蚀试验和浸泡侵蚀实验，采用电化学测试方法，研究三种内衬球墨铸铁管试件的加速腐蚀过程，分析腐蚀时间、腐蚀溶液及内衬种类对反映球墨铸铁管试件腐蚀程度的腐蚀电流密度和电化学阻抗谱等电化学参数的影响规律。结果表明:三种内衬的球墨铸铁管腐蚀程度均随腐蚀时间的延长而增大。内衬普通硅酸盐水泥打磨+水性环氧密封层的球墨铸铁管抗腐蚀能力最强。 (3)研究了钙溶蚀对水泥砂浆中氯离子传输进程的影响，建立了钙溶蚀条件下的氯离子传输模型，开展了水泥砂浆内衬各层自由氯离子浓度测试实验，并将测试值与模型结果进行对比分析，进行了6M氯化铵加速腐蚀情况下的数值模拟分析。结果表明，模型计算值与实验测试值结果较为一致;6M氯化铵腐蚀117天时，铸铁表面孔溶液中自由氯离子浓度达到球墨铸铁临界氯离子浓度。 (4)基于电化学测试方法与钙溶蚀下氯离子传输模型，对内衬水泥砂浆球墨铸铁管进行寿命评估。结果表明，输送含有0.4、0.5和0.6mol/L氯离子的水质时，普通硅酸盐水泥砂浆内衬的球墨铸铁管服役寿命分别为5910天、5650天和3750天。 |
| 作者： | 冯禹翔 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 左晓宝;焦启贵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
