《碳化與氯鹽複合作用下鋼筋混凝土腐蝕特徵研究》是柳俊哲為項目負責人，寧波大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：碳化與氯鹽複合作用下鋼筋混凝土腐蝕特徵研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：柳俊哲
- 依託單位：寧波大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對目前單一研究碳化或氯鹽引起的鋼筋混凝土腐蝕機理，本項目提煉出一個新的科學問題作為研究內容，即碳化與氯鹽雙重因子複合作用下鋼筋混凝土結構與腐蝕特徵。研究涉及土木工程、材料學、電化學和冶金學，具有多學科交叉的性質。本項目首先研究氯鹽對混凝土孔溶液組成與碳化速度的影響、碳化與氯鹽複合作用下混凝土中Friedel復鹽分解與生成循環過程中的氯離子存在狀態、以及混凝土孔溶液組成、孔結構和產物特徵。此基礎上進一步確定考慮氯離子遷移時鋼筋鈍化膜脫鈍的氯離子臨界濃度，揭示碳化與氯鹽複合作用下鋼筋混凝土腐蝕規律，並與單一腐蝕因子引起的鋼筋腐蝕性能相比較闡明鋼筋混凝土腐蝕特徵，使研究結論具有廣泛的適用性和理論深度。本項目的完成可望在科學和套用層次取得多點原創成果：在科學層次上明確碳化與氯鹽複合作用下鋼筋混凝土微觀結構及腐蝕特徵；在工程層次上為鋼筋混凝土結構耐久性設計、規範制訂和壽命預測提供科學的理論依據。
結題摘要
針對目前單一研究碳化或氯鹽引起的鋼筋混凝土腐蝕機理，本項目提出一個新的科學問題作為研究內容，即碳化與氯鹽雙重因子複合作用下鋼筋混凝土結構與腐蝕特徵。研究涉及土木工程、材料學、電化學和冶金學，具有多學科交叉的性質。本項目首先研究了氯鹽對混凝土孔溶液組成與碳化速度的影響、碳化與氯鹽複合作用下混凝土中Friedel 復鹽分解與生成循環過程中的氯離子存在狀態、以及混凝土孔溶液組成、孔結構和產物特徵。此基礎上進一步確定考慮氯離子遷移時鋼筋鈍化膜脫鈍的氯離子臨界濃度，揭示碳化與氯鹽複合作用下鋼筋混凝土腐蝕規律，並與單一腐蝕因子引起的鋼筋腐蝕性能相比較闡明鋼筋混凝土腐蝕特徵，使研究結論具有廣泛的適用性和理論深度。研究結果表明：碳化作用下含氯鹽水泥石非碳化區Friedel復鹽衍射峰大量存在，而碳化區未見Friedel復鹽衍射峰；碳化過程中Friedel復鹽分解後產生的氯離子向非碳化區遷移和濃縮，氯離子在碳化區濃度降低，碳化界面氯離子濃度明顯升高。氯鹽含量為1%的水泥石碳化之前氯離子分布比較均勻，相對濃度峰值為68，碳化2周后最高峰值為151，碳化4周時峰值達到298，顯著降低鋼筋腐蝕的初始氯離子含量，提高了碳化前沿的鋼筋腐蝕幾率，加快鋼筋腐蝕速度。氯鹽細化水泥石的孔結構，減少孔隙率和有害孔數量，提高了水泥石的密實度，減緩水泥石的碳化速度；氯離子含量0.3%的試件在碳化過程中，灰度平均值從碳化前的303到碳化7天時的339，到21天時的354，增長幅度不明顯，尤其是氯離子含量1.0%的試件從碳化7天到21天的平均灰度幾乎未增長，這是因為水泥石在碳化過程中碳化生成物增多，裂縫體積增大，碳化產物的灰度值高，裂縫的灰度值小，致使灰度平均值增幅不明顯。碳化與氯鹽複合作用下保護層厚度對混凝土中鋼筋腐蝕性能的影響較小；碳化與氯鹽複合作用下鋼筋腐蝕面積率和腐蝕等級均大於單一因素作用下腐蝕面積率和腐蝕等級；隨著亞硝酸根離子和氯離子摩爾比n(NO2-)/n(Cl-)的增加，碳化與氯鹽複合作用下鋼筋腐蝕面積率和腐蝕等級逐漸降低，當n(NO2-)/n(Cl-)為1.2時幾乎完全抑制鋼筋腐蝕。本項目的完成可望在科學和套用層次取得多點原創成果：在科學層次上明確碳化與氯鹽複合作用下鋼筋混凝土微觀結構及腐蝕特徵；在工程層次上為鋼筋混凝土結構耐久性設計、規範制訂和壽命預測提供科學的理論依據。
