复合离子作用下钢筋腐蚀行为研究开题报告

 2023-10-17 10:45:32

1. 研究目的与意义

一、研究背景

近年来,钢筋在复合离子作用下腐蚀是很常见的情况,而复合离子中又多以氯离子、硫酸根离子、镁离子等复合为主。我国青海、新疆、内蒙古、宁夏、甘肃等地就分布着1000多个盐湖,其腐蚀离子浓度大约为海水的5~10倍,主要包括氯离子、镁离子和硫酸根离子等。如我国青海的察尔汗盐湖中氯离子浓度高达 241 g/L,硫酸根离子浓度为 6.23 g/L;在其周围的超重盐渍土中,氯离子浓度高达220 g/L,硫酸根离子浓度为4.2 g/L[1]。

综合国内外的统计资料发现:现有的钢筋混凝土结构普遍存在由于氯化物污染腐蚀钢筋和混凝土碳化而导致结构耐久性下降问题,腐蚀钢筋结构的耐久性破坏所引发的重大安全事故不在少数,造成巨大经济损失[2]。1967年建于美国明尼苏达州的跨密西西比河标号135W钢筋混凝土公路拱桥,使用了仅仅20多年就出现桥体严重腐蚀现象,在采用局部修补方法进行修复后不久又出现了腐蚀和混凝土裂缝问题,最终于2007年发生重大坍塌事故;台湾地区不断发生的“海砂屋”事件和滨海桥梁建筑受损问题,也是由于氯盐导致钢筋混凝土腐蚀所造成的;于1979年建成的北京西直门立交桥,在常年冬季撒盐除冰的“盐害”下使用不到20年就被迫拆除重建,直接造成经济损失3 000万元。“五倍定律”是由国外学者提出的概念:即如果设计初期忽视钢筋防护技术要求而少投入1美元,后续在锈蚀问题暴露后将投入费用5美元用以维修,而在保护层混凝土表面发生顺筋开裂后则需要花费25美元用以加固修复,最后当结构严重破坏时所投入的维修费将高达125美元[3]。因此,钢筋腐蚀已成为威胁结构安全的最大因素。在大量已建成钢筋混凝土结构中,由于建造时重视度不够,采用了大水灰比、薄保护层、掺加氯化物作为早强剂等较差的护筋技术条件直接引起了钢筋的腐蚀破坏,同时加上一些极端恶劣侵蚀条件下施工技术质量的控制不到位加剧了病害的发展,急需经济有效的防护措施[4]。

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2. 研究内容和预期目标

随着我国“一带一路”和“海洋强国”战略推进,越来越多的工业及民用建筑、重大基础设施和军事工程建设正在或即将在沿海地区、远海岛礁和西部盐湖盐渍土等地区进行。实际工程中,上述钢筋混凝土结构不仅面临荷载作用,同时也受到环境中氯离子、硫酸根离子等有害侵蚀介质的危害。本课题拟针对氯盐-硫酸盐环境中钢筋混凝土的劣化行为规律和腐蚀机理开展研究,为钢筋混凝土结构在复杂环境中的设计施工、耐久性提升和寿命预测提供试验依据和理论支撑。

主要研究内容:

(1)研究不同混凝土模拟孔溶液中普通建筑钢筋钝化行为与规律;

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3. 研究的方法与步骤

一、 研究方法

对比实验、控制变量法、经典三电极法。

二、 研究步骤

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4. 参考文献

[1] 余红发,盐湖地区高性能混凝土的耐久性、机理与使用寿命预测方法[D]. 东南大学,2004.

[2] 袁华建,田华.钢筋锈蚀的原因与预防措施[J].建筑科学,2005(2) :75-77.

[3] 王军.荷载作用下钢筋混凝土结构耐久性分析方法研究[D].天津: 天津大学,2008.

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5. 计划与进度安排

(1)第1周~第2周(2.13~2.26):查阅文献,撰写文献综述以及开题报告;

(2)第3周~第5周(2.27~3.19):实验原材料及器材收集、整理,学习实验和软件基本操作方法,进行宏观和计算机模拟实验;

(3)第6周~第10周(3.20~4.23):对宏观和模拟实验数据进行分析和总结,并设计微观实验方案,进行微观性能测试。

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