氯鹽環(huán)境下混凝土內(nèi)部鋼筋的腐蝕機(jī)理和模擬研究.pdf

1、鋼筋腐蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素之一，混凝土內(nèi)部鋼筋的腐蝕機(jī)理研究、腐蝕速率的預(yù)測(cè)以及腐蝕的發(fā)展過程是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性領(lǐng)域的幾大難點(diǎn)。氯離子侵蝕被認(rèn)為是引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋過早腐蝕的主要原因之一，其可以破壞混凝土內(nèi)部鋼筋周圍的高堿性環(huán)境，造成鋼筋的脫鈍，繼而引發(fā)腐蝕。氯離子侵蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋的腐蝕是沿海地區(qū)或除冰鹽使用區(qū)普遍面臨的難題。
　　本文分析總結(jié)了氯離子等侵蝕性介質(zhì)在混凝土內(nèi)的輸運(yùn)機(jī)理，并進(jìn)行了理論闡

2、述。通常情況下，有害介質(zhì)在混凝土內(nèi)的輸運(yùn)方式主要有擴(kuò)散過程、滲透、毛細(xì)吸收以及電遷移過程等。氯離子等有害介質(zhì)在開裂混凝土內(nèi)的輸運(yùn)過程與在完好混凝土內(nèi)有所不同，目前通常采用修正的雙重孔隙介質(zhì)模型對(duì)其進(jìn)行分析?；炷羶?nèi)部鋼筋表面發(fā)生的腐蝕有宏電池腐蝕與微電池腐蝕兩種，分別使鋼筋呈現(xiàn)出坑蝕與均勻腐蝕兩種形態(tài)。當(dāng)混凝土表面存在橫向裂縫時(shí)，裂縫處的鋼筋較早地進(jìn)入活化狀態(tài)，此時(shí)鋼筋主要以宏電池腐蝕為主，同時(shí)伴隨著裂縫區(qū)域少量的微電池腐蝕。
　

3、　本文依據(jù)能斯特-普朗克等式與Tafel等式分別建立了電解質(zhì)內(nèi)的凈電流密度il、電極內(nèi)凈電流密度is以及電極-電解質(zhì)界面的腐蝕電流密度ia與ic的表達(dá)式。針對(duì)氯離子含量對(duì)鋼筋腐蝕速率的影響問題，本文提出了基于氯離子含量的影響因子fCl和FCl，從而對(duì)鋼筋表面陽(yáng)極腐蝕電流密度模型進(jìn)行了修正。利用上述模型并采用COMSOL軟件對(duì)氯鹽環(huán)境下混凝土內(nèi)部鋼筋腐蝕過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果與已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較好的吻合度，可為氯鹽環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久

4、性分析提供參考。
　　本文對(duì)受氯鹽侵蝕的完好與開裂鋼筋混凝土構(gòu)件中離子的輸運(yùn)過程與鋼筋腐蝕過程進(jìn)行了耦合模擬，得到了鋼筋表面氯離子含量、鋼筋表面腐蝕電流密度、鋼筋腐蝕深度以及鋼筋表面電勢(shì)隨位置和暴露時(shí)間的變化關(guān)系。結(jié)果表明，愈靠近侵蝕邊界，鋼筋表面的氯離子含量愈大，導(dǎo)致鋼筋表面的腐蝕電流密度、鋼筋腐蝕深度愈大，鋼筋表面電勢(shì)愈低。隨著暴露時(shí)間的進(jìn)行，鋼筋表面氯離子含量、鋼筋表面的腐蝕電流密度與鋼筋腐蝕深度不斷增大，而鋼筋表面電勢(shì)不斷