杂散电流和氯离子共同作用下钢筋混凝土的劣化特征研究

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1、摘要随着城市轨道交通的发展，地铁中的杂散电流腐蚀问题已经引起入们的广泛关注，而实际上地铁工程混凝土结构往往处于杂散电流与氯离子共存的环境中，二者都能够加速结构中钢筋的锈蚀，导致混凝土开裂，降低结构强度；与单一因素相比，二者对混凝土中钢筋锈蚀并不是简单的叠加效果，而是具有相互促进的作用，使混凝±的劣化机理比单因素更失复杂。本文固绕该环境条件下氯离子极限浓度值、钢筋锈蚀特征及混凝土物理力学性能三个方面进行了系统的研究，取褥的主要成果有：研究了无杂散电流和杂散电流存在情况下，氯离子极限浓度值的变化规律，探

2、明了不同杂散电流强度条件下钢筋锈蚀时表面氯离子浓度与钝化膜破坏时击穿电位之间的关系，提出了该环境条件下表征氯离子极限浓度值的方法：笪盟：2．33e舢一【a醪一】式中：彳一电流强度，mA。通过对杂散电流与氯离子共存环境下混凝土内部钢筋锈蚀时各腐蚀电化学参数的时变特征的研究，探明了该环境条件下矿物掺合料对混凝土内部钢筋锈蚀的影响规律：粉煤灰和矿粉的掺入均能够明显的抑制杂散电流对钢筋的腐蚀，其腐蚀电流密度和钢筋的锈蚀程度将随着矿物掺合料掺量的增加而降低，腐蚀程度均比纯水泥配置的混凝土降低一个级别，其中矿粉

3、比粉煤灰更能有效的抑制杂散溆流对钢筋的腐蚀；研究了该环境条件下混凝土抗压强度和弹性模量的变化规律，结果表明：矿物掺合料的掺入能够有效的抑制力学性能的退化，其中矿粉能够更好的发挥火山灰活性，对物理力学性能退化的改善作用更好，并且探明了混凝土物理力学性能的退化机理，建立了锈蚀藤混凝土力学性能退化与杂散电流强度和氯离子浓度之间的关系式。本文的研究成果可以提高我国地下工程设施的设计水平，为我国城市地铁工程提供关键技术支撑，对推动我雷科学技术进步和经济发展具有重大意义。关键词：杂散电流；氯离子；极限浓度值；劣

4、化特征；力学性能AbstractWiththerapiddevelopmentofurbantransitsystem，straycurrentinducedcorrosioninsubwayhasattractedmuchattention．Concretestructuresofthesubwayengineeringaretypicallyexposedtoaggressiveenvironmentwherestraycurrentandchlorideionscoexist．Eitherof

5、thetwofactorsiscapableofacceleratingthereinforcementcorrosion，thusgeneratingcracksandunderminingmechanicalperformance．Thecombineeffectofstraycurrentandchlorideionsonreinforcementcorrosionisnotasimplesuperposition，butamutual—enhancingprocess，makingthede

6、gradingmechanismmorecomplex．Thispaperisorganizedintothreesections，basedonasystematicstudyonthelimitconcentrationofchlorideions，characteristicsofreinforcementcorrosionandPHysicalandmechanicalpropertiesofconcreteinthepresenceofstraycurrentandchlorideions

7、．Mainresultswerebrieflygivenasfollows：Thefirstsectionexaminedthevariationofthelimitconcentrationofchlorideionswithandwithoutstraycurrent，investigatedtherelationshipbetweensurfacechlorideionsconcentrationandthebreakdownpotentialuponpassivefilmdamagewhen

8、differentintensitiesofstraycurrent，andproposedamethodtoindicatethelimitconcentrationofchlorideions：坚旦：2．33P-o．·：爿——oZ．jjP【OH一]Intheformula：A——Currentintensity，mA．Thesecondsectiondiscussedthevariationofelectrochemicalparameterswithinconc