混凝土与水泥制品
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  • 文章内容

基于电化学腐蚀的桥梁钢筋混凝土耐腐蚀性试验研究

作者:何 勇,唐先习,孙拴虎,张景伟    单位:兰州理工大学土木工程学院,730050

关键词:桥梁工程;钢筋混凝土;耐腐蚀性;极化曲线;腐蚀速率

摘  要:针对沿海地区以及冬季除冰盐大量使用所造成的氯盐腐蚀桥梁的情况,以沿海沪通铁路工程为依托,使用施工现场的钢筋、水泥等原材料,制作三组钢筋混凝土试件,将其分别浸泡在摩尔质量分数为1 mol/L、2 mol/L和3.5 mol/L的氯化钠溶液中,利用电化学方法在不同时间点测出溶液中钢筋混凝土试件中钢筋的腐蚀极化曲线,然后再使用塔菲尔外推法对测出的数据进行拟合计算得到腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率值,最后利用上述三种腐蚀状态的评价指标对比分析浸泡在不同氯离子含量溶液中钢筋混凝土的腐蚀状况。

 0   前言

  21世纪以来,我国基础设施的建设飞速发展,国家大力投资,使得国内经济充满活力,人民生活水平更是稳步提升。近几年,我国提出了 “一带一路”倡议,在国际间战略合作的基础上,我国坚持“走出去”,将更多产能向国外输送。在新的时代环境下,国际市场竞争对我国工程建设水平提出了更高的要求[1-2]。基础设施的建设必定是贸易来往的基础,交通运输也必是国际交流来往的生命线,而桥梁作为交通运输的枢纽、关键节点,更是起着至关重要的作用。在所建设的桥梁中,钢筋混凝土桥梁占据了大半壁江山。因此,研究钢筋混凝土桥梁的耐腐蚀性刻不容缓,这对减少后期桥梁维护投入,提升我国工程建设的国际竞争力具有重大作用。
  在英国、日本、新西兰等海湾国家中,诸多海洋工程混凝土结构服役15~30年就会发生耐久性问题[3]。大量钢筋混凝土桥梁的腐蚀都是以氯盐为主,这主要是因为海洋环境中大量腐蚀性氯离子的存在[4-5]。在我国,一份1994年铁路秋检统计报告显示,我国铁路中损坏的钢筋混凝土桥梁为2 675座,其中,27%是由于钢筋锈蚀导致桥梁墩台及桥面的破坏[6]。于1979年建成的北京西直门立交桥,因为冬季大量撒除冰盐导致桥梁混凝土被大量氯离子侵入腐蚀,造成混凝土结构破坏,在使用不到20年后就由于破坏严重,承载能力大幅下降,安全性大大降低而被拆除重建,造成了重大经济损失[7]
  此外,氯化钙、氯化钠等氯盐常作为混凝土的外加剂,它们可以促进混凝土早期凝固,增强早期强度,且廉价方便。但这无疑也成为了后期混凝土氯盐腐蚀的隐患。大岛久次的试验结果表明,混凝土泌水时,氯盐含量在混凝土中会发生移动变化,即混凝土不同部位的氯盐含量不同;且王春发等[8]也认为氯盐含量不均匀所产生的浓度差腐蚀电池是混凝土氯盐腐蚀的原因之一。张培雷等[9]于2009年对天津市内189座桥梁进行安全检查并分析发现,天津位于沿海地区,氯盐侵入导致钢筋腐蚀的现象最为普遍,即氯离子从混凝土表面扩散到钢筋位置,积累并达到临界浓度后钝化膜被破坏,使得钢筋发生锈蚀。
  由此可见,钢筋混凝土桥梁在服役过程中不可避免的会遭受到来自环境中氯离子的腐蚀破坏,例如除冰盐、混凝土外加剂以及沿海地区的高浓度氯离子环境等。本次试验设计将钢筋混凝土试块分别长期浸泡在三种不同浓度的氯盐溶液中,对其进行长期监测,并应用多参数指标去对比分析钢筋混凝土在氯盐侵蚀过程中的腐蚀变化。 
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