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环氧涂层钢筋在海工混凝土结构中的腐蚀行为研究

2020-12-02阅读(305)

环氧涂层钢筋在海工混凝土结构中的腐蚀行为研究

论文摘要

海工混凝土结构中的钢筋腐蚀对混凝土结构耐久性有重要的影响。作为海工混凝土结构防止钢筋锈蚀的主要措施之一,环氧涂层钢筋在实际工程应用中还存在一些亟待解决的问题。国内外相关研究成果显示,环氧涂层钢筋在运输、堆放、加工、绑扎、振捣过程中涂层容易受到局部破损。相对于其他完好部位,局部破损部位作为小阳极可能形成宏电池,加速破损部位钢筋的腐蚀(坑状腐蚀)。也就是说,当环氧涂层钢筋发生破损时,非但对混凝土结构耐久性的提高没有帮助,反而会使钢筋的局部腐蚀加快,致使混凝土结构的耐久性下降得更快。所以针对在役环氧钢筋的涂层破损无损识别及腐蚀行为机理等问题开展研究,对海工混凝土结构耐久性、后期维护保养及服役寿命预测具有比较重要的意义。有鉴于此,本文的主要研究内容为:(1)针对海洋工程中混凝土结构中的环氧涂层钢筋表面涂层的破损情况开展实地调研,分析其破损原因,并结合涂层破损原因进行腐蚀机理分析,通过腐蚀机理来对钢筋的腐蚀进行识别与腐蚀行为分析。(2)通过绝缘电阻、开路电位和EIS对环氧涂层钢筋的涂层破损0cm、2cm、4cm进行电化学行为检测,分析比较每种破损程度下的开路电位值及阻抗谱的变化过程,从而定性判断环氧涂层是否出现局部破损。(3)基于自行设计的实验装置对实验试块通电从而加速钢筋的腐蚀,使用CS354多通道电化学工作站对涂层破损0cm、2cm、4cm的环氧钢筋的腐蚀电流密度、腐蚀电位值及极化电阻进行测量并且运用线性极化法来计算腐蚀速率,并且对钢筋在腐蚀过程中的电化学行为进行研究分析。(4)基于腐蚀模型理论,使用Abaqus模拟环氧钢筋涂层在局部破损2cm和4cm情况下的腐蚀行为,并通过温度加载方式计算出不同时间下钢筋的膨胀位移,将此方法计算出来的结果与电化学工作站计算出来的结果进行对比分析。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 环氧钢筋的性能分析及破损原因
  •     1.2.1 环氧钢筋性能
  •     1.2.2 环氧钢筋的破损原因
  •   1.3 国内外的研究现状
  •     1.3.1 （涂层）金属局部腐蚀分析现状
  •     1.3.2 涂层金属破损无损检测现状
  •   1.4 课题研究的意义
  •   1.5 本文主要的研究内容
  •   1.6 本文主要的研究技术路线
  • 第二章 环氧钢筋表面破损锈蚀机理
  •   2.1 海工混凝土结构腐蚀环境
  •     2.1.1 大气区腐蚀
  •     2.1.2 浪溅区腐蚀
  •     2.1.3 水位变动区腐蚀
  •     2.1.4 水下区腐蚀
  •   2.2 海洋环境下环氧钢筋腐蚀类型
  •     2.2.1 化学腐蚀
  •     2.2.2 电化学腐蚀
  •   2.3 环氧钢筋腐蚀控制过程
  •     2.3.1 阳极腐蚀控制
  •     2.3.2 阴极腐蚀控制
  •     2.3.3 混凝土电阻控制
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 环氧钢筋局部破损无损识别
  •   3.1 实验目的
  •   3.2 实验原理
  •     3.2.1 开路电位
  •     3.2.2 工作电极的阻抗
  •   3.3 实验仪器
  •     3.3.1 CorrTest电化学检测系统
  •     3.3.2 Fluke289 真有效值工业用记录万用表
  •     3.3.3 VICTOR60F绝缘电阻测试仪
  •   3.4 实验材料
  •     3.4.1 混凝土原材料
  •     3.4.2 环氧钢筋制作材料
  •     3.4.3 其他材料
  •   3.5 实验内容
  •     3.5.1 混凝土浇筑及养护
  •     3.5.2 多功能盒制作
  •     3.5.3 三电极体系制作
  •     3.5.4 实验装置的组装
  •     3.5.5 仪器调试
  •   3.6 实验结论及分析
  •     3.6.1 绝缘电阻分析
  •     3.6.2 开路电位分析
  •     3.6.3 电化学阻抗谱分析
  •   3.7 本章小节
  • 第四章 环氧钢筋局部破损腐蚀实验研究
  •   4.1 实验目的
  •   4.2 实验原理
  •     4.2.1 线性极化法
  •     4.2.2 钝化原理
  •   4.3 实验仪器
  •     4.3.1 可调式直流稳压稳流电源
  •     4.3.2 CS354 多通道电化学工作站
  •   4.4 实验装置
  •   4.5 电加速腐蚀实验设置
  •   4.6 加速腐蚀后环氧钢筋的电化学表现
  •     4.6.1 极化曲线形态
  •     4.6.2 腐蚀电位变化
  •     4.6.3 极化电阻
  •     4.6.4 腐蚀电流密度
  •   4.7 腐蚀速率计算
  •   4.8 本章小结
  • 第五章 钢筋局部腐蚀下的数值模型分析
  •   5.1 理论腐蚀模型的建立
  •   5.2 钢筋局部腐蚀有限元模型建立
  •     5.2.1 材料及参数的选择
  •     5.2.2 单元选取
  •     5.2.3 材料模型的定义
  •     5.2.4 约束与加载
  •     5.2.5 基本假定
  •     5.2.6 网格的划分图
  •     5.2.7 有限元计算结果分析
  •   5.3 混凝土锈胀开裂寿命研究
  •     5.3.1 理论开裂模型的建立
  •     5.3.2 理论模型分析
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  •   6.1 结语
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 硕士期间研究成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 董伟

    导师: 干伟忠,任伟

    关键词: 钢筋腐蚀,环氧涂层破损,开路电位,电化学阻抗谱,极化曲线,有限元分析

    来源: 长安大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 海洋学,建筑科学与工程

    单位: 长安大学

    分类号: P75;TU37

    总页数: 110

    文件大小: 5958K

    下载量: 217

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