混凝土中鋼筋鈍化與去鈍化機理的研究

《混凝土中鋼筋鈍化與去鈍化機理的研究》是依託廈門大學，由杜榮歸擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：混凝土中鋼筋鈍化與去鈍化機理的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：杜榮歸
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

鋼筋腐蝕是當今世界混凝土結構提前失效而造成巨大經濟損失的首要原因，是迫切需要研究的課題。混凝土中鋼筋的耐蝕性取決於其表面鈍化膜的穩定性。鋼筋表面的去鈍化是其發生腐蝕的先決條件。本項目擬套用多種電化學技術和現代表面分析方法，特別是發展原位ECSTM和掃描微電極技術，開發適用於測試混凝土中鋼筋腐蝕狀態的新技術，研究鋼筋在混凝土和模擬混凝土孔隙液中表面鈍化膜組成、結構、微觀形貌、電化學性質等；揭示鋼筋鈍化、去鈍化和再鈍化機理及其發生腐蝕的臨界條件；探明混凝土中鋼筋腐蝕發生和發展過程的主要控制因素和動力學規律以及影響鋼筋耐蝕性的關鍵參數。項目的開展對探明鋼筋腐蝕機理有重要意義，其成果對混凝土中鋼筋的保護和腐蝕監測有重要套用價值。

結題摘要

混凝土中鋼筋鈍化膜的穩定性決定了鋼筋的耐蝕性。鋼筋鈍化與去鈍化的研究是了解鋼筋腐蝕機理的前提。本項目按照制定的研究計畫，發展和套用多種電化學測試技術和現代表面分析方法，研究了鋼筋的鈍化與去鈍化機理。在執行年限內完成了計畫，達到了預期目標。取得的重要進展和主要成果有：（1）發展原位拉曼光譜與電化學測試相結合技術，通過檢測鐵化合物拉曼信號變化，探測了鋼筋鈍化膜組成及其變化，揭示鋼筋的去鈍化機理和Cl-的影響作用。（2） 以X射線光電子能譜分析與電化學技術相結合，檢測鋼筋鈍化膜的組成，表明鋼筋鈍化膜主要由Fe3+氧化合物組成。當鈍化膜被破壞，生成以Fe2+化合物為主的腐蝕產物。因此，可根據鋼筋表面膜中二價鐵和三價鐵含量的變化判斷鋼筋的鈍化與去鈍化的變化趨勢。模擬液中Cl-濃度為0.6 mol/L或pH值降至11.31時，鋼筋表面處於活化狀態。（3） 以掃描微參比電極技術（SMET）等電化學測試法，結合電化學掃描隧道顯微鏡（ECSTM）和掃描電鏡等多種表面分析技術，研究和獲得了不同條件下引起鋼筋腐蝕的介質中臨界pH值和Cl-濃度。（4） 發展掃描微電極與掃描隧道顯微鏡（SMET-STM）聯用技術，探測了鋼筋的局部腐蝕行為，實現對鋼筋電極表面腐蝕活性點的定位、跟蹤及監測，測定了引起鋼筋去鈍化的Cl-臨界濃度和評價了緩蝕劑的阻銹作用。（5）成功研製了埋置式多功能複合感測器和開發了適用於測試混凝土中鋼筋腐蝕狀態的新技術並獲得了實際套用。感測器可以同步測量混凝土孔隙液中的pH值和Cl-濃度，現場無損地檢測混凝土中鋼筋的腐蝕狀態和腐蝕速度，可用於研究混凝土中鋼筋的腐蝕行為及其pH值和Cl-濃度的影響機制。以上結果對於鋼筋腐蝕機理的認識和腐蝕控制有重要意義。 　　項目組在執行期內共發表SCI或EI收錄的論文19篇。申請中國發明專利5項，其中有1項獲得授權。培養博士研究生和碩士研究生分別有3人和10人，其中已有2人和７人分別獲得博士學位和碩士學位。