基本信息
- 项目名称：
- 氯盐环境下混凝土中钢筋腐蚀性能的试验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 随着我国经济建设的发展，新型港口码头工程建设与海洋工程建设方兴未艾，沿海建筑物得老化尤其是钢筋混凝土结构的腐蚀逐渐带来了不可估量的损失。 本为立足于解决钢筋混凝土结构中钢筋的耐久性问题，利用科学的实验方法，探索选用不同材料是混凝土建筑的耐久性，最后得出了具有规律性的结论，为沿海氯盐环境下混凝土中钢筋的选用提供依据。
- 详细介绍：
- 经济社会的发展为沿海建筑物的大力发展提供了很好的机会，这些大型工程中钢筋混凝土中各种材料，包括钢筋、混凝土、防腐剂等的选用会对建筑的耐久性产生巨大的影响。研究氯盐环境中各种材料的腐蚀规律，并未建筑物中各种材料的选用提供建议，将产生极大地经济效益，减小损失，保证耐久性和安全性。 本文着重于利用实验的方法研究混凝土中各项材料的耐腐蚀性能，基本思想是控制变量法，在实验手段上则进行了一系列创新。下面分别就实验研究内容和实验创新点进行如下介绍： 一、实验研究内容 本实验在保证其他各项材料、配比及外部环境不变的前提下，分别进行了以下研究： 1、同种混凝土中不同钢筋（低碳冷拔钢筋、高强调质钢筋及不锈钢钢筋）的耐腐蚀性能 2、同种钢筋在不同水泥（普通硅酸盐水泥、掺假粉煤灰的硅酸盐水泥、掺假亚硝酸钠的硅酸盐水泥以及复掺粉煤灰和亚硝酸钠的水泥）制作的钢筋混凝土中的耐腐蚀性能。 通过对实验结论的对比得出结论： 1采用施加阳极电流加速锈蚀的试验方法，能加速模拟氯盐环境中干湿交替作用区域，氯离子对普通硅酸盐水泥混凝土、及其中掺加粉煤灰、NaNO2的4种混凝土内不锈钢钢筋、低碳冷拔钢筋和高强调质钢筋的锈蚀作用。 2在氯盐环境中加速腐蚀的试验条件下，对同种钢筋，混凝土中无论单掺或复合掺加粉煤灰及NaNO2后，钢筋的失重率、电流密度均比普通硅酸盐水泥混凝土中的钢筋有所增加，即减弱了钢筋的耐腐蚀性能。 二、实验方法创新 本实验还在实验方法上进行了两点创新： 1、实验进程控制方法创新；在检测钢筋锈蚀过程时，采用了钢筋锈蚀仪，它能在不破坏混凝土的条件下实时监控钢筋的锈蚀程度，方便了解和控制实验进程； 2、利用阳极电流法加速锈蚀。本实验利用施加阳极电流的方法对钢筋进行锈蚀，大大加速了实验的进程，缩短实验周期。 这些实验方法上的创新对后继的研究具有很大的参考价值。 本文的实验方法科学，实验研究有丰富的价值，实验方法科学，论文已经已被收录于2010 年9 月在上海同济大学举办的首届全国高校土木工程专业大学生论坛论文集，同时本项目以最高分通过了所在学院的第一期科技立项的终审答辩。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本文采用djxs-05 型钢筋锈蚀仪，并结合失重率、及混凝土开裂情况，研究粉煤灰、NaNO2 的掺加对混凝土中钢筋的耐腐蚀性能的影响；研究不锈钢钢筋、低碳冷拔钢丝以及高强调质钢筋在相同的氯盐环境下的腐蚀特性。
科学性、先进性及独特之处
- 本文通过施加阳极电流法加快腐蚀，并用djxs-05 型钢筋锈蚀仪跟踪检测锈蚀情况。综合分析了各种判别钢筋锈蚀程度的要素，最后选择通过失重率的变化来判别，是最合适的判别方式。除失重率外，其他因素如混凝土开裂情况等作为验证，更保证了准确性。
应用价值和现实意义
- 氯盐侵蚀是产生混凝土劣化和钢筋腐蚀的重要原因，特别是在桥墩、码头等海洋工程环境中的干湿交替部位，由于干湿交替作用，从而导致钢筋锈蚀的氯离子、氧气和水分往往同时存在，破坏也最严重。 我们将通过实验研究粉煤灰、防腐剂的掺加对混凝土中钢筋的耐腐蚀性能的影响，为钢筋混凝土的钢筋、水泥材料和防腐剂的选用提供依据，可减小以后在实际工程中因腐蚀造成的损失。
学术论文摘要
- 摘要：采用施加阳极电流的加速锈蚀方法，对3 种钢筋，在分别单掺、复掺粉煤灰和NaNO2 制成的4 种钢筋混凝土梁中进行试验，测试暴露10d 后的混凝土保护层的裂缝宽度和钢筋失重率，并利用djxs-05 钢筋锈蚀仪测锈蚀后各梁的电位。结果表明掺入粉煤灰或NaNO2 均明显降低了3 钢筋的抗 锈蚀性能；对于同种混凝土，含碳量越高的钢筋抗锈蚀能力越弱。分析认为粉煤灰的二次水化能降低混凝土中氢氧化钙的数量，破坏碱性环境，加速钢筋锈蚀；防腐剂（NaNO2）的掺加使腐蚀液离子浓度提高，导电性增强，腐蚀加速；碳含量在一定范围内由于破坏氧化膜加速钢筋锈蚀，但当氧化物和碳均过量时，碳又有利于氧化膜的积累而减缓蚀。
获奖情况
- 已被收录于2010 年9 月在上海同济大学举办的首届全国高校土木工程专业大学生论坛论文集 本项目以最高分通过学院第一期科技立项的终审答辩 已向《天津大学学报》投稿，正在等待审核
鉴定结果
- 作品情况属实
参考文献
- [1] 湖南大学等合编．土木工程材料[M]．北京：中国建筑工业出版社，2002 Hunan University, eds. Civil Engineering Materials [M]. Beijing:China Building Industry Press, 2002 [2] 刘春生，朱涵，陈雷．氯盐侵蚀环境下橡胶集料掺量对钢筋混凝土梁耐久性的影响[J]，天津大学学报，2009,9（233-238） Liu Chunsheng, Zhu Han, Chen Lei. Under chloride corrosion of rubber aggregate content on the durability of reinforced concrete beams [J], Journal of Tianjin University, 2009,9 (233-238) [3] 北京华安恒业科技有限公司．DJ XS-05 钢筋锈蚀仪使用说明书 Beijing Hua Anheng Technology Limited. DJ XS-05 steel corrosion meter manual [4] 杨勇涛．混凝土电阻率及钢筋腐蚀速度的研究[D]．大连：大连理工大学，2009 Yang Yongtao. Concrete resistivity and corrosion rate of steel [D].Dalian: Dalian University of Technology, 2009 [5] 大掺量粉煤灰混凝土试验研究[D]．河北：河北工程大学土木工程学院，2008 Study of High Volume Fly Ash Concrete [D]. Hebei: Hebei University of Engineering School of Civil Engineering, 2008 [6] 于福洲编著．金属材料的耐腐蚀性．北京：科学出版社，1982 Yu Fuzhou. Corrosion resistance of metallic materials. Beijing:Science Press, 1982
同类课题研究水平概述
- 钢筋混凝土结构是目前应用较广的结构形式之一。随着建筑物的老化和环境污染的加重，钢筋混凝土结构耐久性问题越来越引起国内外广大研究者的关注。从1987 年世界第一次混凝土耐久性会议召开以来，到2003年第六次国际混凝土耐久性会议在希腊召开，数年来，混凝土耐久性问题一直是世界关注的焦点之一。在第二届国际混凝土耐久性会议上，Mehta 教授指出：“当今世界混凝土破坏原因，按递减顺序是：钢筋腐蚀、冻害、物理化学作用。”他明确地将钢筋腐蚀排在影响混凝土耐久性因素的首位。而来自海洋环境的氯盐和用于化冰雪的除冰盐，又是造成钢筋腐蚀的主要原因。许多国家投入大量人力、物力，以期望解决这个世界性问题与难题，同时也取得了一定的进展。 目前，对受腐蚀钢筋混凝土结构的研究方法主要是试验研究和有限元分析。试验研究中，腐蚀试件的模拟一是通过实验室试验，包括快速腐蚀试验（电化学腐蚀、加氯盐腐蚀等）和盐雾试验；二是长期自然暴露试验；三是替换构件法。有限元分析中，大多采用钢筋混凝土非线性有限元方法对受腐蚀钢筋混凝土构件进行非线性模拟。运用各种研究方法，国内外学者对钢筋锈蚀的研究进行了大量的试验研究、工程调查和理论分析。但目前为止，还没有既有充分理论根据，又全面考虑了各种影响因素的实用数学模型，因此将预测混凝土中钢筋锈蚀尚有不少工作要做。混凝土中钢筋锈蚀的研究还需全世界的专家学者继续深入研究。
