详情

原文传递桥梁混凝土耐久性的研究进展负荷下水泥基材料的离子渗透及腐蚀的研究

论文题名：	桥梁混凝土耐久性的研究进展负荷下水泥基材料的离子渗透及腐蚀的研究
关键词：	桥梁混凝土;载荷;渗流结构;氯离子扩散;钢筋锈蚀;噪声谱
摘要：	本文在对桥梁混凝土耐久性作研究总结的基础上，模拟桥梁混凝土构筑物的实际状况，在载荷和环境的复合作用下，采用电化学等方法研究混凝土渗流结构、离子渗透的变化，研究混凝土中钢筋锈蚀的变化；据此得到提高混凝土密实性和抗渗性的有效方法，从而提出了混凝土中抗钢筋锈蚀的防护措施；研究了矿物掺合料对改善混凝土耐久性的作用，并与混凝土表面涂膜(涂刷有机硅渗透型防水剂)和钢筋涂层等措施复合以提高混凝土的耐久性。 1、在混凝土中掺加高性能粉煤灰辅料和混凝土表面涂覆有机硅渗透型防水剂，可有效地提高混凝土的抗渗透性，降低有害离子在混凝土表面的吸附、滞留、渗透和侵蚀，改善混凝土的抗钢筋锈蚀性能，从而提高混凝土的耐久性，有利于混凝土构筑物的延年益寿。 2、良好的环氧树脂涂层钢筋混凝土，在长期恒电压作用下其电流接近于零，几乎绝缘，具有极其良好的抗氯离子渗透和抗钢筋锈蚀性能。 3、混凝土中钢筋锈蚀测定的Kramers-Kronig积分变换法可以通过阻抗虚部的频谱了解影响钢筋极化电阻Rp的因素及其随不同条件和时间的变化规律，便于采取对策改善钢筋的抗锈蚀能力。与传统的线性极化法只能唯象地测得极化电阻Rp的数值相比，有了一大进步；本文在试验基础上提出了一个简单易行而准确的计算方法。 4、在混凝土强度等级C20～C50范围内，混凝土阻抗参数—混凝土阻抗Rc、钢筋表面钝化膜电阻Rf、钝化膜电容Cf、极化电阻Rp、扩散阻抗系数σ均随混凝土强度等级的增大而增大，混凝土抗钢筋锈蚀能力随强度的增大而依次增强。 5、通过研究混凝土渗流结构得知，混凝土受长期持续或短暂载荷和腐蚀溶液复合作用下的渗流结构参数高频电阻Rs和扩散阻抗系数σ均有所降低，其中C40掺粉煤灰混凝土试件的Rs和σ降低较小，C30掺粉煤灰混凝土试件降低较大。C40掺粉煤灰混凝土试件的Rs和σ最大，C30f掺高性能粉煤灰辅料混凝土试件其次，C30掺粉煤灰混凝土试件最小；而C40掺粉煤灰混凝土试件的高频电容CHF和并联电容(C-S-H凝胶电容)Cp最小，C30f掺高性能粉煤灰辅料混凝土试件其次，C30掺粉煤灰混凝土试件最大。短暂载荷与持续载荷的作用情况基本相似，短暂载荷下混凝土的性能略好于持续载荷，可能与短暂载荷引起的微裂缝有自愈现象、而持续载荷没有自愈现象产生有关。对于C30掺粉煤灰混凝土试件，负荷腐蚀28天后Rs和σ的减小、CHF和Cp有较大增长，意味着此时在细观结构中产生了微裂缝，从而导致渗流结构参数的急剧变化。 6、通过研究混凝土超声波声速衰减得知，无载荷的试件声速快于有载荷的试件；与无载荷的试件声速相比，C30试件声速衰减量最大，C30f试件其次，C40试件最小。短暂载荷与持续载荷的作用情况基本相似，持续载荷的试件声速衰减比短暂载荷略大。声速试验结果与渗流结构参数试验结果完全吻合。从而，进一步验证了用电化学方法测定混凝土性能的可能性和准确性。 7、C30f掺高性能粉煤灰辅料混凝土涂覆有机硅渗透型防水剂后，其渗流结构参数高频电阻Rs和扩散阻抗系数σ均有了很大的提高，而且它们均随时间的增长而增长；其在长期持续和短暂载荷条件下的Rs、σ变化很小，声速衰减量也很小；可见，其在负荷和腐蚀双重作用下显现出极其优异的性能。 8、由于在长期持续载荷条件下混凝土中钢筋的锈蚀行为呈非线性状，钢筋腐蚀电位产生长周期振荡和短周期振荡。短周期振荡可用噪声谱方法进行测量，它可用来表征钢筋因短周期振荡而引起的腐蚀效应，混凝土的腐蚀电阻在持续载荷条件下均随腐蚀龄期的增长而下降，其中C30试件腐蚀电阻Rcorr最小，C40试件腐蚀电阻Rcorr最大。非线性特征还可用二次谐波方法，可同时测得腐蚀电流的线性项和二次谐波项，即可完整地反映钢筋锈蚀的非线性过程；同时，可测得微裂缝开展的初始时间及随后的发展。二次谐波试验结果与渗流结构参数的试验结果相一致，在高频电阻Rs和扩散阻抗系数σ由大到小的转折点，正是二次谐波电流急剧上升的时刻，显示了微裂缝的开始产生。这对混凝土耐久性的实时监测意义重大。综上所述，在混凝土中掺加粉煤灰、矿渣、硅粉等矿物掺合料，并与有机类外加剂复合可配制高性能混凝土，改善混凝土耐久性，特别是负荷和腐蚀复合作用下混凝土耐久性能的改良；在高性能混凝土表面涂刷有机硅渗透型防水剂能更进一步提高混凝土的耐久性能；良好的环氧树脂涂层钢筋混凝土几乎能隔绝离子渗透和钢筋腐蚀。
作者：	贺鸿珠
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	范立础
授予学位：	博士后
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文