混凝土电化学除氯过程钢筋周围氯离子迁移规律试验研究.pdf
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1、2 0 1 5年第 2期 (总 第 3 0 4 期) N u mb e r 2 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 0 4 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEoRET I CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 2 0 0 9 混凝土 电化学除氯过程钢筋周围 氯 离子迁移规律试验研 究 俞凯奇 , 毛江鸿 。 ,陈佳 芸 , 金伟 良 , 任旭初 。吴波明。 ( 1 浙江大学 宁波理工学院, 浙江 宁波 3 1 5 1 0 0 ; 2 浙江大学 结
2、构工程研究所 , 浙江 杭州 3 1 0 0 5 8 ; 3 浙江舟山跨海大桥有限公司, 浙江 宁波 3 1 5 0 4 0 ) 摘要 : 随着服役年限增长 , 氯盐环境中钢筋混凝土结构的耐久性劣化 问题越来越突 出。 电化学除氯技术是钢筋混凝土耐久性 修复重要方法, 可有效排除保护层中氯离子 , 然而电化学除氯过程混凝土内部氯离子迁出规律有待研究。 重点研究 了电化学 除 氯过程中钢筋周围氯离子迁 出的空间规律。 结果表明, 电化学除氯结束后 , 钢筋周围氯离子浓度降低显著 , 保护层 内随着距离钢 筋径 向距离的增加, 残余氯离子浓度增大 , 表现出明显的非均匀分布 研究成果可为进一步完善
3、钢筋混凝土 电化学除氯后的耐 久性评估和寿命预测提供依据。 关键词 : 钢筋混凝土 ; 耐久性 ;电化学除氯 ; 空间分布 中图分类号 : T U 5 2 8 0 1 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 2 0 0 3 3 0 3 E x p e r i me n t a l r e s e a r c h o n c h l o r i d e m i g r a t ion r e g u l a r i t y a r o un d s t e e l - b a r d u r i n g elec t r ochemi c aI
4、 chl or i de exI I lac t i c ,n f or r ei nf or c ed conc r e t e yU Ka i q i , M AO a n g ho n g , CHEN i a y u n。 ,J I N We i l i a n g , REN Xu c h u , W U Bo mi n g ( 1 N i n g b o i n s ti t u t e o f T e c h n o l o g y , Z h e j i a n g U n i v e r s i t y , N i n g b o 3 1 5 1 0 0 , C h i n
5、a ; 2 I n s t i t u t e o f S t r u c t u r a l E n g i n e e ri n g , Z h i a n g U n i v e r s i t y , H a n g z h o u 3 1 0 0 5 8 , C h i n a ; 3 Z h a n g Z h o u s h a n C r o s s s e a B ri d g e C , L t d , Ni n g b o 3 1 5 0 4 0, C h i n a ) Ab st r a ct : W i t h t h e i n c r e a s e o f s
6、 e r v i c e l i f e, the d u r a b i l i t y de t e rio r a ti o n e f r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s i n c hl o rid e e n v i r o n me n t ha s b e c o me i n c r e a s i n g l y o u t s t a n d i n g nl e e l e c t r o c h e mi c a l c h l o ri d e e x tr a c ti o n t e c
7、 h n o l o g y i s a n e s s e n ti a l me tho d f o r RC d u r a b i l i ty r e s t o r a ti o n wh i c h C an r e mo v e the c h l o ri d e i n c o n c r e c o v e r e ff e c t i v e l y Ho we v e r , t h e r e g u l a r i ty o f c h l o ri d e mi g r a ti n g o u t s i d e o f t h e c o n c r e m
8、 d u r i n g t he e l e c t r o c h e mi c a l c hl o rid e e x t r a c tio n s h o u l d be s t u d i e d f ur t h e r Th i s p a p e r s tud i e d o n t he s pa t i a l c h a r a c t e ris t i c s o f the c h l o r i d e mi gra t i o n d u rin g the e l e c t r o c he mi c a l c h l o ride e x tra
9、 c tio n Th e r e s u l t s s h o we d tha t a f t e r e l e c tro c h e mi c a l c hl o rid e e x tra c tio n the c h l o rid e c o n c e n t r a t i On d e c r e a s e d s i g n i fic a n t l y M o r e o v e r wi th the g r o wth o f r a di a l d i s t a n 3 e f r o m the r e i n f o r c e me n t
10、。 the c o n c e n tra tio n o f r e s i d ua l c h l o rid e b e c a me h iig b e r wh i c h r e p r e s e n t e d the n o n u n i f o r m di s t r i b u tio n o f c hl o rid e o b v i ou s l y Tl l i s r e s e arc h r e s u l t s C an p r o v i d e f u r t h e r r e f e r e nc e f o r d u r a b i l
11、 i t y e va l ua tio n a n d l i f e p r e dic ti o n a f t e r e l e c tro c h e mi c a l c h l o rid e e x tra c tio n K e y we r d s: r e i n f o r c e d c o n c r e t e ; d u r a b i l i ty ; e l e c t r o c h e mi c a l c h l o ri d e e x lr a e t i o n ; s p a t i a l d i s t r i b u ti o n 0
12、引言 近年来 , 我国沿海港 口工程和桥梁 出现因长期服役在 氯盐环境 中而导致耐久性失效 的情况越来越多。 由于混凝 土结构耐久性不足 , 每年都会 造成 巨大 的经济损失。 混凝 土中钢筋锈蚀的原 因有多方 面, 但从 目前工程破坏事例统 计 , 氯盐 的侵入是 引起 钢筋锈蚀的主要元 凶 。 钢 筋锈蚀 产物 的体积膨胀导会致混凝土保护层开裂 , 严重 的可能使 保护层脱落, 影响混凝土结构的服役性能 。 如何对钢筋 混凝土结构进行耐久性修复, 延长其使用寿命具有重要意 义。目前 , 基 于电化学原理 的电迁除氯技 术是钢筋混凝 土 耐久性修复重要方法 。 通过对钢筋混凝 土保护层施加电
13、 场 , 排 出 保 护 层 中氯 离 子 , 该 技 术 已 在 众 多 工 程 中 应 用 , 我国也形成了相应的技术规范 。 电化学除氯对钢筋 混凝 土结构 的主要 影 响为混 凝土 孔隙率 , 其 中, S i e g w a r t 发 现除氯后 混凝土孔 隙率 增加 , 孔径减小 , 阴极 和阳极附近 区域的混凝 土孔 隙分布差异 明 显 ; 相反 , C a s t e l l o t e 发现电化学 除氯后孔 隙率增加 , 孔径 增大。 孙文博 则认为除氯后钢筋附近的混凝土孔隙率和 大孔含量增多结构疏松 , 而外层混凝 土结构变得致 密 , 孔 隙细化 。 上述研究表明 , 由
14、于电化学除氯过程 中氯离子非 均匀迁移 , 从而导致混凝土保 护层孔 隙非均匀分布 。 华南 收 稿 日期 : 2 0 1 4 0 6 1 8 基金项目: 国家大学生创新创业训练计划项 目( 2 0 1 4 1 3 0 2 2 0 1 9 ) ; 国家自然科学基金( 5 1 4 0 8 5 4 4 ) ; 浙江省自然科学基金( L Q 1 4 E 0 8 0 0 0 7 ) ; 宁波市 自然 科 学基金( 2 0 1 3 A 6 1 0 1 9 1 ) ; 宁波市科技创新 团队( 2 0 1 1 B 8 1 0 0 5 ) 3 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
15、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 别距离装 置中心点 3 5 m m, I I 一 5取样点位于装置 的中心 点。 检测结果如 图4所示 : I I I I 图 3 钢筋混凝土试件通电完成后的取样点( 单位: m m) I I 一2 , , 9 l l l j l, l l 钢 筋离混 凝土侧 表面 的距 离 c m 图 4 钢 筋长 度方 向的残余 氯 离子浓 度值 由图 4可知 , 电化学装置与钢筋间的混凝 土内部氯离 子 已经基本除尽 ( 对应于 I I 一 5 ) , 氯离子含量低 于 0 0 5 。 沿钢筋长度方 向, 距离装置一定范围内混凝 土均有氯
16、离子 迁 出, 其 中, I I 一 4与 I I 一 6取样点 的氯离子残余 量也较低 。 同时, 随着距离 电化 学装置距离 的增加 , 混凝 土中氯离子 含量逐渐升高( 如 I I 一1 、 I I 一 2及 一 3 ) 。 2 2 2 沿着钢筋侧面方 向的氯离子分布 通 电结束 后对 钢 筋侧 面方 向 的不 同部位 的混凝 土 进行氯离子检测 , 如图 5所示 。 图中 , I I I 一1 取样点距离装 置中心点 5 5 n l n l , I I I 一 2取 样点距 离装置 中心点 4 0 m m, I I I 一 3 取样点距离装置中心点 2 0 IT I IT I , I
17、I I 一 4取样点位于装 置中心点 。 0_ 2 5 2 0 2 0 I0 1 5 删 删 警 o 1 0 褪 膈 0 0 5 U l Z j 斗 ) 离装 置的水平 距离 c m 图 5 钢筋侧面方向的残余氯离子浓度值 由图 5可知 , 沿着钢筋侧 面距 离 的增加 , 混凝土 内部 残余氯离子含量有所增加 , 在距离钢筋 4 0 mm处( I I I 一 2 取样点 ) , 不同深度 的混凝土 中氯离子含量基本相同 , 说明 本研究试验中距离钢筋 4 0 m m 处 的混凝土 中氯离子排 出 量已经较少。 2 2 3 钢筋后侧方向的氯离子分布 通 电结束后对钢 筋后侧 的不 同部位 的混
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