《CFRP加固鋼筋混凝土柱的陰極保護機制研究》是依託武漢大學，由李杉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：CFRP加固鋼筋混凝土柱的陰極保護機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李杉
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於CFRP具有良好的導電性能和耐腐蝕性，將CFRP用於加固混凝土柱同時兼作陰極保護的陽極材料，實現補強加固和阻止鋼筋鏽蝕的雙重目的。其思路是採用導電性膠把CFRP貼上到混凝土柱表面，CFRP作為陽極，鋼筋作為陰極，通過外部直流電源設備給鋼筋持續施加一定密度的電流從而使得在鋼筋上的陽極反應降低到最小程度，抑制鋼筋的鏽蝕；同時，CFRP約束作用能顯著提高柱承載力和抗震性能，充分發揮CFRP的優點。本項目採用溶液共混法將納米石墨片添加到聚合物基體中製備導電膠粘劑，系統研究不同納米石墨片摻量對導電膠導電性能、力學性能、粘接性能和耐久性能的影響規律；確定能滿足加固和陰極保護用導電膠的合理配比。在此基礎上，研究採用導電膠貼上CFRP加固混凝土柱的陰極保護特性，分析極化電阻、電荷轉移電阻等參數的變化規律，鋼筋表面鏽蝕產物的物相組成和鋼筋/混凝土界面形貌，揭示CFRP加固混凝土柱的陰極保護機制。
結題摘要
由於CFRP具有良好的導電性能和耐腐蝕性，將CFRP用於加固混凝土柱同時兼作陰極保護的陽極材料，實現補強加固和阻止鋼筋鏽蝕的雙重目的。其思路是採用導電性膠把CFRP貼上到混凝土柱表面，CFRP作為陽極，鋼筋作為陰極，通過外部直流電源設備給鋼筋持續施加一定密度的電流從而使得在鋼筋上的陽極反應降低到最小程度，抑制鋼筋的鏽蝕；同時，CFRP約束作用能顯著提高柱承載力和抗震性能，充分發揮CFRP的優點。本項目採用原位聚合法將超導電炭黑添加到環氧樹脂基體中製備兼具高強度和優異導電性能的導電膠粘劑，系統地研究了不同超導電炭黑摻量對導電膠粘劑的導電性能、力學性能、粘接性能和耐久性能的影響規律。結果表明炭黑/環氧樹脂的滲流閾值為4%，考慮到長期陰極保護作用下對導電膠的影響，最終確定炭黑摻量為7%，體積電阻率達到4.90×102Ω·m，炭黑/環氧樹脂/碳纖維布複合材料的抗拉強度達到3147MPa。確定能同時滿足工程加固和陰極保護用導電膠的合理配比。在此基礎上，研究採用導電膠貼上CFRP加固混凝土柱的陰極保護特性，通過分析其半電池電位、腐蝕電流密度、噪聲電阻、電荷轉移電阻等電化學參數的變化規律、鋼筋表面鏽蝕產物的物相組成和鋼筋/混凝土界面形貌，結果表明本項目的提出的陰極保護法能夠顯著降低鋼筋的腐蝕速率，降低幅度可以達到51.8%，其腐蝕電流能量密度圖和微觀損傷分析顯示該陰極保護法對鋼筋表面的均勻腐蝕和孔蝕現象均有顯著改善，揭示CFRP加固混凝土柱的陰極保護機制。本項目首次將工程結構加固和陰極保護技術相結合，不僅發揮了現有的碳纖維布加固混凝土技術優點，實現混凝土結構的補強加固；同時充分利用了碳纖維布導電性好、電極電位高的電化學特性，在不需要額外陽極材料的情況下，有效防止鋼筋鏽蝕，節約成本，簡化施工。
