文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
钢筋腐蚀临界氯离子浓度的试验研究
姓名:陈卿
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:宋晓冰
20080101
钢筋腐蚀临界氯离子浓度的试验研究
摘要
钢筋混凝土结构是当前世界上应用最广泛的结构形式之一。钢筋混
凝土结构并不是坚不可摧的,许多现役的钢筋混凝土结构因为耐久性不
足而导致提前失效,造成了重大的经济损失。混凝土结构设计过程中,
也常常只注重承载力设计而忽视耐久性设计。因此,耐久性研究是当前
混凝土结构研究的重要课题之一。
在引起钢筋混凝土耐久性退化的诸多因素中,混凝土中的钢筋腐蚀
是一个普遍现象。引起钢筋腐蚀的诱因主要包括混凝土碳化和氯离子入
侵,由于氯离子引起的腐蚀速度更快、危害更大而成为目前耐久性研究
的重点。氯离子腐蚀研究的主要内容包括:氯离子渗透速度、开始腐蚀
条件和钢筋腐蚀速度,本文主要针对开始腐蚀条件——临界氯离子浓度
进行研究,该数值的合理确定对耐久性设计和结构使用寿命预测有重要
意义。
虽然前人已对临界氯离子浓度作了较为深入的研究,但是由于影响
因素众多,文献中公布的临界氯离子浓度在数值上离散性非常大。为确
保混凝土结构的可靠性,各国规范常采用保守的下限取值。这是在还没
有完全揭示临界氯离子浓度变化规律之前的权宜之计。
本文紧扣钢筋脱钝的本质问题:“腐蚀电位超越点蚀电位是钢筋脱
钝的充分必要条件”这条主线,综合考虑混凝土孔隙液 pH 值及温度的
影响,在混凝土模拟孔隙液中,采用恒电位方法,进行试验研究,得到
了不同电位、pH 值及温度下钢筋腐蚀时的氯离子浓度均值、变异系数
及具有 95%保证率的临界值,分析发现:
1. 自然腐蚀电位是影响钢筋腐蚀状态的综合性控制因素。随着自然腐
蚀电位的降低,临界氯离子浓度升高。试验结果表明,基于电位对
临界氯离子浓度的影响程度,可将电位分为两个区段,且两个区段
的分界点与溶液的 pH 值有关。钢筋腐蚀时的氯离子浓度均值的对数
与钢筋电位近似呈线性关系。
I
2. 孔隙液的 pH 值是影响临界氯离子浓度的重要因素之一,钢筋腐蚀时
的氯离子浓度均值与溶液的 pH 值近似呈指数关系;同时,孔隙液的
碳化程度也影响了临界氯离子浓度,当碳化程度超过一定界值时,
临界氯离子浓度可能随碳化程度的增加而增加。
3. 温度也是影响临界氯离子浓度的重要因素之一。温度从 5oC 增加到
25oC,钢筋腐蚀时的氯离子浓度均值下降约 50%。温度主要通过影
响电化学过程速率、钢筋腐蚀微环境等途径对临界氯离子浓度产生
影响。
本文最后针对自主研发的钢筋腐蚀监测传感器,在实验室内对混凝
土中钢筋的腐蚀状态进行测试,并同国外同类传感器进行比较,发现该
传感器可较好地监测临界氯离子浓度侵入混凝土中的深度,并具有简单
易行、占用空间小及监测数据比较可靠等优点。
关键词:钢筋混凝土,耐久性,临界氯离子浓度,pH 值影响,温度影
响
II
EXPERIMENTAL RESEARCH ON CHLORIDE
THRESHOLD LEVEL FOR REINFORCEMENT
CORROSION
ABSTRACT
. structure is one form of structures which are applied most
extensively worldwide nowadays. Lots of . structures in use lose their
functions ahead because of their inadequate durability, thus results in great
loss in economy. On the other hand, in the . structure design process,
more attentions are paid to bearing-capacity design, and durability design is
often ignored. Therefore, research on durability is very important in the .
structure research.
Corrosion of reinforcements in concrete is a general event among the
factors inducing durab