论文部分内容阅读
钢筋锈蚀引起的结构性能劣化关系到结构的安全、适用、经济等要求。钢筋锈蚀一方面降低了自身的力学性能,另一方面使得保护层顺筋胀裂、剥落,引起钢筋与混凝土之间粘结性能的降低,最终导致钢筋混凝土结构使用性能提前失效。如何提高结构性能是各国学者都非常关注的问题,而从材料的性能入手是提高结构耐久性的有效措施,采用低合金耐蚀钢是提升结构性能的一种有效的方法,因此开发和研制低合金耐蚀钢筋对提高结构使用寿命具有重大意义。本文结合国家自然科学基金项目《海洋环境下耐蚀钢筋与普通钢筋混凝土柱服役性能演变规律及差异研究》(编号:51678513),对比研究了H B400普通低碳钢、5Cr的低合金耐蚀钢和5Cr1Ni的低合金耐蚀钢在混凝土中的的耐蚀性能,采用电化学的方法以及X射线衍射、SEM环境电镜扫描等微观测试手段对三种钢筋的腐蚀行为进行了研究,揭示三者在锈蚀脱钝临界氯离子浓度、腐蚀速率、腐蚀产物及形态等方面的差异性。主要研究工作如下:(1)通过氯离子自然渗透的方法对混凝土中的普通低碳钢和低合金耐蚀钢的脱钝临界氯离子浓度进行研究,采用开路电位和阳极极化电流相结合来判断钢筋的脱钝情况,研究了钢筋脱钝前后的极化曲线,最后对脱钝后的钢筋表层粉末进行磨取,用RCT氯离子测定法得出三种试验钢的临界氯离子浓度。结果表明:低合金耐蚀钢脱钝时间更长,普通钢与5Cr钢和5Cr1Ni钢的临界氯离子浓度比值为1:1.06:1.19。(2)通过氯离子自然渗透并辅以干湿循环加速腐蚀的方法研究了普通低碳钢和低合金耐蚀钢在混凝土中腐蚀速率,采用电化学方法对三种试验钢的极化曲线进行分析,在弱极化区通过塔菲尔外推法拟合得出钢筋的自腐蚀电位及腐蚀电流,最后以腐蚀电流密度来表征钢筋的腐蚀速率,分析了三种试验钢在混凝土中的腐蚀速率差异。结果表明:三种试验钢在混凝土中的腐蚀速率随时间呈先变大后减小最后趋于稳定的规律,普通钢的腐蚀速率最快,5Cr钢其次,5Cr1Ni钢的最慢,比值大约为4:2:1。(3)通过实验室内浸泡干湿循环,通电锈蚀的方式研究了混凝土内普通低碳钢和低合金耐蚀钢在混凝土内的腐蚀形态及产物的组成,采用X射线衍射和SEM环境电镜扫描的微观测试方法对锈蚀产物组成及锈后微观样貌进行分析。结果表明:普通钢的锈蚀产物较多,其中以Fe2O3、Fe3O4居多,并含有α-FeOOH、γ-FeOOH等,锈后表面成块腐蚀,沟壑较多,裂缝较宽、较深;5Cr钢的腐蚀产物比普通钢少,不含不稳定的γ-FeOOH,锈后钢筋表面富集了 Cr的晶粒,裂缝较普通钢的窄和浅;5Cr1Ni钢锈蚀过程最慢,腐蚀产物最少,锈后钢筋表面为致密的小蚀坑,裂缝较浅。