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摘要：腐蚀环境是带裂钢筋混凝土施工研究的重要内容。本文以我国当前东北地区的干湿循环盐碱环境为背景，深层探索氯离子对带裂工作的钢筋混凝土侵蚀的程度和速度，以期获取有效的实验结论。
关键词：腐蚀环境；带裂钢筋混凝土；侵蚀作用；
在我国东北经济革新工作全面落实的背景下，为了提高区域协调发展水平，保障能源划分合理性，国家提出了很多大型基础项目，如“±800kV天中特高压直流输电工程”等。随着这些大型基础项目的推广，我国东北地区的基础设施建设工作得到了有效发展。但在这一背景下，混凝土基础设施持久性问题却得到突显，尤其是某些区域的地下水和土壤中包含的氯离子化合物对混凝土持久性带来的压力极大。另外，因为东北地区的温度变化较大，湿度低，施工人员的后期养护工作不完善，导致很多混凝土基础结构表层在应用不久后就出现了裂缝，而后在长时间恶劣环境和荷载的耦合作用下，裂缝变化会加速，进而致使外界腐蚀因素入侵，形成恶性循环。下面主要以实验的方式对腐蚀环境下的带裂钢筋混凝土的侵蚀作用进行研究。
1.实验准备
1.1材料
主要包含水泥、粉煤灰及矿渣等。其中，本次实验所选某市某钢铁厂S95级矿渣粉。另外，钢筋用的是Ⅰ级光面钢筋，直径8毫米，长度为100毫米。
同时，工作人员要设计两种不同比例的混凝土，一种是普通型，另一种是耐腐蚀型的。两种配比混凝土的水胶比都是0.4，砂率为0.4,并且普通混凝土粉煤灰掺量占据总胶凝材料的百分之十。对耐久性强的耐腐蚀混凝土而言，复掺胶凝材料总量百分之二十的粉煤灰和百分之四十五的矿渣。坍落度与含气量设计要求分别控制在180±20毫米与5％±1％中。通过上述要求设计出的混凝土才能满足实验需求【1】。
1.2试件设计
通过上述比例制作尺寸为100毫米×100毫米×200毫米的混凝土试件。每块试件中都要在中心处预埋一根Ø6×8毫米的钢筋，预埋方向与底面平行，并保障钢筋保护层厚度在五十毫米。另外，试件中预埋的钢筋分别是表层涂抹钢筋阻锈剂与没有处理的光面钢筋两种，每根钢筋一端由导线接出。成型过程中，为了模拟混凝土表层不同宽度的裂缝，实验中要将厚度为0.05毫米、0.10毫米与0.20毫米的不锈钢片按照垂直100毫米×200毫米底面方向插入，直到接触钢筋表层，二十四小时后，试件脱模，将钢片拔出。
1.3腐蚀环境下的干湿循环实验
本次实验引用全自动干式循环试验机对混凝土试件进行各种类型腐蚀环境下的实验检测。在进行实验前，要将进行标准养护的试件在零上七十五摄氏度到零上八十五摄氏度的环境中进行两天的烘干处理，而后进行干式循环实验。实验中的腐蚀环境要用到浓度为百分之三点五的氯化钠溶液。每一个干式循环周期为一天，每次循环开始，试件浸泡在腐蚀溶液中六小时，每次循环周期后的十八小时内，试件要在零上五十五摄氏度到零上六十五摄氏度的环境中进行烘干【2】。本次实验一定要进行三十二个循环周期，为了对实验阶段的钢筋锈蚀情况进行科学评估，工作人员可以依据半电池电位法，对钢筋每两个循环实施一次半电池电位检测。实验中对混凝土试件每两个循环实施一次半电池电位检测，明确其内部钢筋腐蚀情况。在干湿循环实验结束后，拿出混凝土试件中的钢筋，了解其腐蚀情况，而后对每块混凝土试件磨取砂浆粉样，而后结合水利行业标准SL352-2006《水工混凝土试验规程》进行水溶性氯离子含量检查。
2.实验结果分析
2.1钢筋半电池电位和钢筋锈蚀情况
实验在干式循环龄期后，结合检测混凝土钢筋的半电池电位来明确钢筋的锈蚀情况。本次实验是研究在氯化钠溶液中的干式循环条件中，预设裂缝的钢筋混凝土试件和耐腐蚀钢筋混凝土试件的电位变化情况。具体内容如下所示：内置光面钢筋的普通混凝土带裂试件。如下图1所示，在普通混凝土中若是不存在裂缝，在十八个干湿循环的实验龄期中，钢筋的半电池电位会随着干湿循环龄期的变化而变化，但具体变化不大，一般可以控制在—200mV以内，钢筋出现锈蚀的概率也可以达到百分之十，一直到实验结束进行到十八个龄期以上，钢筋半电池才大于控制范围，钢筋出现锈蚀问题；其二，内置阻锈钢筋的普通混凝土带裂试件。普通混凝土中的钢筋涂上方锈涂料后，没有裂缝的钢筋半电池电位一般情况下—200mV以内，钢筋出现锈蚀的概率极低，而预制裂缝普通混凝土中钢筋的半电池电位大部分集中在—200mV到—300mV之间，钢筋也没有明确出现锈蚀的概率。因此可知，裂缝狂赌对防锈钢筋的半电池电位影响不大；其三，内置光面钢筋的耐蚀混凝土带裂试件。对实验中配置的高性能耐腐蚀混凝土来说，其若是没有裂缝，钢筋的半电池电位可以在—200mV以内，但若是深度达到钢筋的裂缝，钢筋半电池电位将会在第二十二个干式循环后达到负向最大，有—600mV左右，而后接下来的电位数值都会负向减低。由此可知，对比普通混凝土来说，高性能耐腐蚀混凝土钢筋的锈蚀可以延缓；其四，内置阻锈钢筋的耐蚀混凝土带裂试件。在高性能混凝土钢筋上涂有防锈涂料后，无裂缝试件中的钢筋半电池电位会在实验龄期中低于—200mV，却不会有锈蚀。另外，不同裂缝宽度对耐腐蚀混凝土中预设的防锈钢筋半电池电位的影响不显著，钢筋的半电池电位主要在—300mV以下，钢筋出现锈蚀的概率极低【3】。
图1 普通混凝土钢筋的半电池电位曲线
2.2钢筋表层砂浆氯离子含量
在混凝土中出现裂缝后，裂缝与裂缝宽度对氯离子在混凝土中的影响越来越大。在三十二个干湿循环后，拓展到钢筋表层一厘米厚度的混凝土层中的氯离子含量如下表所示。钢筋表层混凝土水溶性氯离子含量会随着裂缝宽度的变化而变化，具体内容如下图2所示：
表 水溶性氯离子含量
图2 水溶性氯离子含量曲线
结束语
综上所述，研究带裂钢筋混凝土中的侵蚀作用是当前影响混凝土持久性的最重要课题之一，而在上述实验中可以证明高性能耐腐蚀混凝土可以延缓氯离子渗透侵蚀的时间，有助于控制侵蚀程度；钢筋阻锈剂可以提升钢筋混凝土抗氯离子侵蚀能力；在带裂工作背景下，高性能耐腐蚀混凝土对氯离子侵蚀作用的影响更加显著。近年来，不管是国外发达国家还是我国自身都提出了很多研究发现，大部分在役钢筋混凝土结构侵蚀问题得到了有效解决。为了可以保障混凝土钢筋的工作安全性和有效性，施工人员要做好后期防腐和养护工作。
参考文献
[1]李志国,刘成义,林陈安攀,孙震洲.氯盐环境下混凝土中钢筋锈蚀性能试验[J].天津大学学报(自然科学与工程技术版),2015,48(03):219-224.
[2]马志鸣,赵铁军,巴光忠,管庭.冻融环境下引气混凝土的抗钢筋锈蚀能力研究[J].建筑科学与工程学报,2014,31(03):85-89.
[3]王立久,张立卿,刘莎.浅谈混凝土中钢筋锈蚀机理及影响因素[J].建材技术与应用,2014(01):22-25.
论文作者:沈东1,王爱民2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：钢筋论文; 混凝土论文; 电位论文; 锈蚀论文; 裂缝论文; 电池论文; 钢筋混凝土论文; 《基层建设》2018年第24期论文;