环境作用下结构材料的侵蚀机理ppt课件.ppt

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1、2013-10-21结构全寿命维护第5章环境作用下结构材料的侵蚀机理5.1结构耐久性病害与环境作用调查5.2混凝土碳化机理与预测5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测5.4混凝土中的钢筋锈蚀机理与预测5.5钢材锈蚀机理与预测5.6思考题第5章环境作用下结构材料的侵蚀机理5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测海洋环境潮差区海水全浸区海水潮差区海水浪溅区平均低潮位平均高潮位海底底面海泥区影响腐蚀性的因素有海盐含量、湿度、风速、雨量、温度、太阳辐射等海水大气区潮湿、充分充气的表面海水飞溅，无海生物污损周期沉浸，供氧充分，有海

2、生物污损浅海区：海水通常为氧饱和影响因素有海生物污损、海水流速、水温等。往往存在细菌，如硫酸盐还原菌。海底沉积物的特征和性状不同影响腐蚀性的因素有海盐含量、太阳辐射等深海区：氧含量不一，温度接近0度，海水流速低，pH值比表层低海风带来细小的海盐颗粒5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测高低tw/td时间(h)潮位(cm)tw潮差区浪溅区浸泡区湿周期潮周期：T湿周期：tw干周期：td=T-tw潮差区5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测除冰盐侵蚀环境5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测外渗型和内掺型氯离子含量内掺型外渗型

3、内掺氯盐侵蚀环境外渗化冰盐海洋环境盐湖盐碱地工业环境海砂海水减水剂粉煤灰PVC受火距混凝土表面深度5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测饱和混凝土中的氯离子传输液相孔隙部分固相部分固相部分固态产物固态产物热传导热传导Cl-扩散传输氯离子的结合：(1)吸附于CSH凝胶和内部孔隙表面；(2)与水化产物反应生成Friedel盐。生成Friedel盐：Cl-的结合3CaO·Al2O3·6H2O+Ca2++2Cl-+4H2O→3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O热量5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测未饱和混凝土中的孔

4、隙饱和状体大气相对湿度10%时大气相对湿度60%时大气相对湿度100%时未饱和混凝土孔隙中总是小孔隙达饱和，而大孔隙未饱和。5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测未饱和孔隙中的氯离子传输孔隙水膜液相气相液相孔隙固相固相固态产物固态产物热传导热传导Cl-传输热量Cl-传输气态水扩散Cl-的结合5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测饱和孔隙中的氯离子传输液相孔隙部分固相部分固相部分固态产物固态产物热传导热传导Cl-传输液态水传输氯离子的传输包括：(1)氯离子随液态水的流动而运动的对流；(2)液态水中氯离子浓度差驱动的分子扩

5、散。Cl-的结合5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测氯离子侵蚀混凝土的几个重要过程气态水扩散液态水传输Cl-在孔隙水中扩散CO2溶解气液转换水蒸气压差驱动毛细压力差驱动水头压差驱动浓度差驱动热力学平衡至钢筋表面Cl-的电化学迁移电势差驱动Cl-结合物理化学结合局部酸化作用“活化—钝化”腐蚀原电池催化剂作用促成去极化Cl-随孔隙水流动对流作用降低混凝土电阻5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测混凝土中氯离子传输的主要机制扩散Diffusion渗透Permeation对流Convection迁移Migration浓度梯度

6、水压梯度电位梯度湿度梯度氯离子传输5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测环境分类氯离子传输类型扩散腐蚀危险高低低海床低潮高潮海水全浸区海水潮差区海水大气区海水浪溅区海洋环境海洋环境不同部位的腐蚀危险性毛细吸附毛细吸附5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测相对湿度对氯离子侵蚀速度的影响固态产物固态产物孔隙相对湿度过高或潮湿环境相对湿度过低或干燥环境固相固相固态产物固态产物孔隙固相固相水膜厚水膜薄扩散系数与相对湿度的关系5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测温度对氯离子侵蚀速度的影响温度↑，离子的扩散速度↑，氯离子侵蚀速度↑

7、温度对不同胶凝材料组成混凝土表观扩散系数的影响5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测氯离子侵蚀速度与时间的关系时间↑，水化程度↑，孔隙率↓，氯离子侵蚀速度↓n取0.2~0.3扩散系数随时间的变化关系曲线（n=0.2）时间↑，孔隙吸附离子且Cl-结合量↑，孔隙率↓，氯离子侵蚀速度↓5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测混凝土表面氯离子浓度混凝土中氯离子含量外渗型混凝土表层不同深度的氯离子含量距混凝土表面深度/mm不到6mm浸泡区：混凝土表面氯离子浓度一般与海水中的氯盐浓度接近，迅速达到最大值。大气区：氯离子源主要是周围的

8、海洋大气环境，有个累积过程，会受风力、风向、雨水等自然环境变化的影响。潮差区和浪溅区：氯离子源来源于波浪或喷沫，随着波浪而周期性变化。CsCs表层氯离子含量实测值实测氯离子含量5.3混凝土中的氯离子侵蚀机理与预测饱和混凝土中氯离子侵蚀深度的预测假定1混凝土混凝土为半无限大（一维）的各向同性均质材料。基本假定：假定2扩散是混凝土中氯离子传输的唯一方式。假定3氯