本文關(guān)鍵詞：濱海環(huán)境下雜散電流對(duì)砂漿中鋼筋的電化學(xué)腐蝕行為研究

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【摘要】：雜散電流(Stray Current)是指在設(shè)計(jì)或規(guī)定回路以外流動(dòng)的電流,也被稱(chēng)為“迷流”,最普遍來(lái)源是采用直流電力牽引的城市地鐵。地鐵的鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)會(huì)受到雜散電流腐蝕的威脅,特別是濱海含氯地區(qū),雜散電流腐蝕與氯離子侵蝕的疊加效應(yīng)使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)面臨更為嚴(yán)重的耐久性問(wèn)題,且二者共同作用下的腐蝕劣化機(jī)理也比單一因素作用更為復(fù)雜。本文采用自主設(shè)計(jì)雜散電流實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng),研究了雜散電流和氯離子共同作用下混凝土中鋼筋腐蝕行為及劣化機(jī)理,并對(duì)比分析了直流電流腐蝕與雜散電流腐蝕的差異,獲得主要研究成果如下:1)區(qū)別于傳統(tǒng)的直流模擬雜散電流方法,基于實(shí)測(cè)地鐵雜散信號(hào)的雙極性特征,創(chuàng)新性地自主設(shè)計(jì)了雜散電流實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了與實(shí)測(cè)信號(hào)同頻與雙極性的等效模擬。該系統(tǒng)能確切地反映雜散電流的真實(shí)特性,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模擬系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。2)基于離散數(shù)據(jù)的傅立葉變換方法,采用MATLAB編制雜散信號(hào)頻譜特性分析程序?qū)?shí)測(cè)雜散信號(hào)進(jìn)行頻域分析,發(fā)現(xiàn)雜散電流以直流為主導(dǎo)成分,交流成分主要集中在0-0.1Hz之間。通過(guò)頻數(shù)統(tǒng)計(jì)分析還發(fā)現(xiàn)雜散電流大小呈正態(tài)分布,雜散擾動(dòng)幅度越大,其作用時(shí)間越短,且統(tǒng)計(jì)均值存在一定的非零偏移。3)以模擬混凝土孔溶液中裸露金屬試件及砂漿中的鋼筋試件為研究對(duì)象,進(jìn)行了雜散電流和直流電流的腐蝕實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:直流模擬雜散電流高估了雜散電流腐蝕的危害,同時(shí),直流與雜散電流均和氯離子對(duì)鋼筋腐蝕存在顯著的疊加效應(yīng)。此外,與直流腐蝕不同,雜散電流對(duì)砂漿中鋼筋的腐蝕行為與雜散電流均值非零偏移方向密切相關(guān),正偏移方向加速鋼筋腐蝕,而負(fù)偏移方向則對(duì)鋼筋形成陰極保護(hù)。4)借助線性極化(LPR)、掃描電鏡及能譜(SEM/EDS)和X射線衍射(XRD)等測(cè)試方法,闡述了雜散電流與氯離子共同作用下砂漿中鋼筋的腐蝕機(jī)理:當(dāng)氯離子存在時(shí),雜散電流的雙極性使電源兩端鋼筋表面的鈍化膜均快速破壞,在非零均值正偏移方向(A端),主要發(fā)生金屬的陽(yáng)極溶解反應(yīng),并出現(xiàn)羥基和氯離子在鋼筋-砂漿界面區(qū)富集,而在非零均值負(fù)偏移方向(B端),主要發(fā)生陰極吸氧或析氫反應(yīng),并由于氫離子在鋼筋-砂漿界面區(qū)富集而使界面區(qū)中性化。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TU528.571

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本文編號(hào)：1171325