碱激发无机涂层的制备及其对钢筋混凝土的腐蚀防护作用

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1、硕士学位论文碱激发无机涂层的制备及其对钢筋混凝土的腐蚀防护作用作者姓名胡衍志学科专业材料学指导教师胡捷教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年4月Preparationofalkali-activatedinorganiccoatinganditscorrosionprotectiveeffectonreinforcedconcreteADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuYanZhiSupervisor：ProfHuJie

2、SouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TG174.45学校代号：10561学号：201520114479华南理工大学硕士学位论文碱激发无机涂层的制备及其对钢筋混凝土的腐蚀防护作用作者姓名：胡衍志指导教师姓名、职称：胡捷教授申请学位级别：硕士学科专业名称：材料学研究方向：钢筋混凝土结构耐久性论文提交日期：年月日论文答辩日期：年月日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：韦江雄教授委员：余其俊教授胡捷教授李方贤副研究员

3、李建新教高祝雯高工摘要钢筋表面涂层可以阻隔侵蚀性介质（如氯离子）与钢筋的直接接触，有效提高钢筋的耐腐蚀性，因此特别适用于远海离岸等严酷环境下钢筋混凝土的腐蚀防护。但是目前钢筋表面涂层还存在钢筋与混凝土界面粘结性能下降、因涂层缺陷而引发点蚀等问题，严重制约其在实际工程中的应用。本文基于碱激发材料的优良特性，设计制备了碱激发无机涂层。并通过研究碱激发无机涂层对钢筋的腐蚀行为以及钢筋/混凝土界面粘结性能的影响，揭示了碱激发无机涂层对钢筋的腐蚀防护机理和抑制钢筋/混凝土粘结性能下降的作用机制。本文的具体研究内容和

4、取得的成果主要包括：（1）基于适用于钢筋表面涂层的施工要求，提出了碱激发无机涂层配合比参数选择、优化以及制备等原则。通过研究水玻璃的模数和Na2O含量对碱激发粉煤灰/矿渣凝结时间、粘度以及流动性的影响，筛选出两组适用于碱激发无机涂层制备的碱激发剂配比：水玻璃模数1.5、Na2O含量6%，水玻璃模数2.0、Na2O含量5%。制备的碱激发粉煤灰/矿渣钢筋表面涂层的初凝时间为10-20min、终凝时间为45-60min、粘度0.8-1.5Pa.s，此外涂层各项基本性能均满足涂层施工的相关要求。（2）研究了碱激发

5、粉煤灰/矿渣涂层对钢筋腐蚀行为的影响。在模拟混凝土孔溶液中，一方面，碱激发粉煤灰/矿渣涂层可以有效提高诱发钢筋腐蚀的临界氯离子浓度（提高约16倍），延迟钢筋腐蚀诱发的时间；另一方面，该涂层可以使钢筋的腐蚀电位正移，降低钢筋的腐蚀速度，在浸泡28d时碱激发粉煤灰/矿渣涂层的阻锈效率仍高于85%。在钢筋混凝土中，碱激发粉煤灰/矿渣涂层同样可以有效的延迟钢筋腐蚀诱发时间，降低钢筋的腐蚀速度，使得钢筋表面腐蚀产物的累积显著减少，在203d时碱激发粉煤灰/矿渣涂层仍具有68.3%的阻锈效率。（3）揭示了碱激发粉煤灰

6、/矿渣涂层对钢筋的腐蚀防护机理。本文中碱激发粉煤灰/矿渣涂层提高钢筋的耐腐蚀性可以认为主要来自于：（a）涂层的稳定性。碱激发粉煤灰/矿渣涂层在混凝土的高碱性环境下自身的稳定性较好，使得涂层能够提供长期的物理屏蔽作用，有效地抵抗Cl-侵蚀。（b）涂层内部的高碱度。碱激发粉煤灰/矿渣涂层内部的高碱度（pH约为13.58）能够为钢筋表面的钝化膜提供稳定存在的环境，提高诱发钢筋腐蚀的临界氯离子浓度，降低钢筋的腐蚀速度，延缓钢筋腐蚀诱发的时间。（c）抑制腐蚀产物的累积。碱激发粉煤灰/矿渣涂层可以降低钢筋腐蚀破坏时由

7、于腐蚀产物的体积膨胀给涂层带来的应力，能够防止钢筋腐蚀后，腐蚀破坏的进一步加剧。I（4）研究了碱激发涂层钢筋与混凝土的粘结性能。与无涂层钢筋相比，环氧树脂涂层钢筋与混凝土的界面粘结力下降约15-37%，而碱激发粉煤灰/矿渣涂层钢筋与混凝土的界面粘结力仅下降约5%。因此，碱激发粉煤灰/矿渣涂层能够有效地抑制钢筋/混凝土界面粘结性能的下降，其作用主要是来自于高碱性环境下涂层自身的稳定性以及涂层与混凝土良好的相容性。关键词：碱激发粉煤灰/矿渣；钢筋表面涂层；腐蚀防护；钢筋/混凝土的界面粘结性能；氯离子侵蚀IIA

8、BSTRACTBecausesteelsurfacecoatingcanpreventaggressivesubstances(e.g.chlorides)fromdirectlycontactingwithsteelreinforcementandefficientlyincreasethecorrosionresistanceofsteelrebar,itisspeciallysuitbaleforthecorrosion