氯氧镁涂层—钢筋混凝土性能研究与竞争失效分析摘要
盐渍土、盐湖地区的混凝土基础设施建设,是我国“一带一路”战略中不可避免的问题之一。盐渍土、盐湖地区因含有大量的影响建筑寿命的硫酸盐、氯盐、重碳酸盐等有害盐类,使普通硅酸盐水泥混凝土基础设施难以满足此地区的耐久性要求,在设计规定的年限以内发生破坏。氯氧镁水泥混凝土因自身不经改性就具有优异的抗盐卤性能,使其在盐渍土、盐湖地区的应用成为可能。氯氧镁水泥作为一种MgO-MgCl2-H 2O体系组成的镁质胶凝材料,由于自身对钢筋的腐蚀使其在承重结构中的应用大大受限。如若解决氯氧镁水泥混凝土对钢筋的腐蚀问题,将解决盐渍土、盐湖地区的混凝土基础设施建设问题,大大提高氯氧镁水泥混凝土的应用领域,减轻盐湖地区因钾盐开发造成的“镁害”问题。本文在国家自然基金(基于西部盐湖“镁害”问题的镁水泥钢筋混凝土基础研究,项目编号:51468039)的资助下,对氯氧镁涂层钢筋混凝土进行了长达3年的电化学研究,对氯氧镁水泥混凝土中涂层钢筋的防腐机理进行了研究并对氯氧镁水泥(涂层)钢筋混凝土进行竞争失效分析。本文主要研究内容:(1)模拟盐渍土、盐湖地区的实际情况,设计了氯盐溶液、硫酸盐溶液、自然环境以及潮湿环境中氯氧镁水泥涂层钢筋混凝土快速腐蚀试验(其中氯氧镁水泥混凝土中涂层钢筋分为五种,裸露钢筋作为对照组)。通过对Nyquist图高频区阻抗弧半径大小和低频区阻抗弧特征、Bode图时间参数情况、单位测试周期内韦伯效应出现的情况、极化阻抗的大小、参与腐蚀的介质进行研究。结果表明:各涂层对钢筋都具有一定的保护作用,且涂层保护效果等级为,自然环境下GH>GMT>MGL>BNC>DKL、潮湿环境下GH>MGL>GMT>DKL>BNC、硫酸盐、氯盐环境下GH>GMT>MGL>DKL>BNC。(2)通过HC-U83多功能混凝土超声波检测仪对氯氧镁涂层钢筋水泥混凝土进行无损检测进而得出各时期试块的相对动弹性模量评价参数,通过电子天平对氯氧镁水泥混凝土进行质量检测从而确定各时期试块质量损失。结果表明:氯氧镁水泥涂层钢筋混凝土中,涂层作为牺牲阳极提供阴极保护的过程,其锈蚀产物并未使镁水泥涂层钢筋混凝土内部产生较大的裂缝。在加速试验过程中氯氧镁水泥(涂层)钢筋混凝土的质量损失相对较小。(3)采用回归分析对(涂层)钢筋腐蚀电流密度、极化阻抗、相对动弹性模量评价参数、相对质量评价参数进行竞争失效分析。结果表明:钢筋腐蚀电流密度、极化阻抗、相对动弹性模量评价参数、相对质量评价参数可以用两个项数的指数函数表示。涂层钢筋腐蚀电流密度、极化阻抗可以用五个项数的傅里叶函数表示。氯盐环境下氯氧镁涂层钢筋混凝土的失效时间为40000d。
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