磷酸镁水泥体系钢筋锈蚀行为研究

论文总字数：41810字

摘 要

钢筋锈蚀是引起混凝土结构性能劣化的重要因素之一，试验发现磷酸镁水泥制备的混凝土体系中钢筋的抗氯盐侵蚀性能明显优于硅酸盐水泥体系，但其耐蚀机理尚不清楚。为此，本文将利用模拟孔溶液设定三方面的条件：不同磷酸根离子浓度、不同pH值和不同早期处理温度来探究MPC钢筋锈蚀行为。同时，通过三种电化学试验：线性极化法（Linear Polarization Resistance，LPR）、电化学阻抗谱法（Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS）以及动电位极化法（Potentiodynamic Polarization，PDP）来观察不同条件不同龄期下钢筋的锈蚀行为并探究规律，以及在钝化结束之后抗Cl^-侵蚀能力，为实际应用方面提供一定的参考。

试验研究结果表明，随着磷酸根离子浓度的增加，耐Cl^-侵蚀的能力是增加的；随着pH值的增加，耐蚀性也是增加的，但在pH值大于等于原本MPC体系pH值时，pH的影响不明显，说明当磷酸盐存在时，pH在≥10.68时，就有很好的耐蚀性；模拟水化放热的早期温度处理会促进钢筋钝化膜的形成，但对Cl^-侵蚀方面并无明显作用。

关键词：磷酸镁水泥；模拟孔溶液；磷酸根离子；钢筋锈蚀

Abstract

The corrosion of steel reinforcement is one of the important factors that cause the deterioration of concrete structure performance. Therefore, this paper will use simulated pore solution to set three conditions: different phosphate ion concentration, different pH value and different early treatment temperature to explore the corrosion behavior of MPC reinforcement.Meanwhile, three electrochemical tests were conducted: Linear Polarization method (Linear Polarization hold, LPR) and Electrochemical Impedance Spectroscopy, Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS) and Potentiodynamic Polarization method (Potentiodynamic Polarization, PDP) to observe the corrosion behavior of the steel under different conditions of different age and explore regularity, and Cl^- erosion Resistance at the end of the passivation, provide certain reference for practical applications.

The experimental results show that the resistance to Cl^- erosion increases with the increase of phosphate ion concentration.However, when the pH value is greater than or equal to the pH value of the original MPC system, the influence of pH is not obvious, indicating that when phosphate exists and pH is greater than or equal to 10.68, it has good corrosion resistance. Early temperature treatment of simulated hydration heat release can promote the formation of steel passivation film, but has no obvious effect on Cl^- erosion.

KEY WORDS: Magnesium phosphate cement; Simulated pore solution; Phosphate ions; Reinforcement corrosion

目 录

摘要 ………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract ………………………………………………………………………….….…Ⅱ

1. 绪论 ….…………………………………………………………………………1

1.1研究背景 ………………………………………………...…………………1

1.2磷酸镁水泥 ………………………...............................................…….......………1

1.2.1力学性能 ……………....................................................................……2

1.2.2耐久性 ……………………....................................………….…2

1.3钢筋锈蚀 …………………..........................................…………………………3

1.3.1锈蚀机理 ….…………………………………………………….......…3

1.3.2锈蚀原因 ….………………………………………………….......……4

1.4磷酸盐钢筋锈蚀 ….……………………………………….......………………5

1.5存在问题与研究 ….……………………………….......………………………7

1.5.1研究内容 ….…………………………………………………….......…7

1.5.2研究思路 ….………………………………………………….......……7

1. 原材料及试验方法 ….………………………………………………….......……9

2.1原材料及其性能 ….………………………………………………….......……9

2.2试验方法 ….…………………………………………………….....................…9

2.2.1孔溶液制备试验 ….………………………………………………....10

2.2.2模拟孔溶液试验 ….…………………………………………………11

2.3测试表征手段 ….…………………………………………………….................13

2.3.1线性极化法（LPR） ….……………………………………….……13

2.3.2电化学阻抗谱（EIS） ….………………………………………….…14

2.3.3动电位极化法（PDP） ….……………………………………..…16

1. 磷酸根离子浓度对钢筋锈蚀行为影响 ….……………………………...……17

3.1电化学LPR参数分析 ….…………………………………………………...…17

3.1.1腐蚀电位 ….………………………………………………………......17

3.1.2腐蚀电流密度 ….…………………………………………………...…18

3.1.3极化电阻 ….……………………………………………………......…18

3.2电化学EIS参数分析 ….……………………………………………………...19

3.2.1容抗弧半径及阻抗 ….………………………………….…………19

3.2.2 Bode模量及相位角 ….………………………………………….…10

3.3本章小结 ….……………………………………………....................…………22

1. pH值对钢筋锈蚀行为及抗Cl^-侵蚀影响 ….……………………………...……23

4.1电化学LPR参数分析 ….……………………………………………………...23

4.1.1腐蚀电位 ….…………………………………………......................…23

4.1.2腐蚀电流密度 ….…………………………………...............…………24

4.1.3极化电阻 ….……………………………………......................………25

4.2电化学EIS参数分析 ….…………………………………...............…………26

4.2.1容抗弧半径及阻抗 ….………………………………………….…26

4.2.2 Bode模量及相位角 ….………………………………………….…27

4.3电化学PDP参数分析 ….……………………………………...............………29

4.4临界氯离子阈值 ….……………………………………………......................30

4.5本章小结 ….……………………………………………....................................30

第五章 钢筋预处理温度对钢筋锈蚀行为及抗Cl^-侵蚀影响 ….…………………..…31

5.1电化学LPR参数分析 ….……………………………………...............………31

5.1.1腐蚀电位 ….………………………………………......................……31

5.1.2腐蚀电流密度 ….…………………………………...............…………32

5.1.3极化电阻 ….………………………………………......................……32

5.2电化学EIS参数分析 ….…………………………………...............…………33

5.2.1容抗弧半径及阻抗 ….………………………………….…………33

5.2.2 Bode模量及相位角 ….………………………………….…………34

5.3电化学PDP参数分析 ….………………………………………...............……35

5.4本章小结 ….……………………………………........................................……36

…………………

结论 …………………………………………………………………………........………37

参考文献（References） …………………………………………………………........…38

致谢 ……………………………………………………………………………........……42

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