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《上海电力学院》 2010年
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碳化混凝土结构再碱化技术

张羽  
【摘要】: 碳化混凝土结构的电化学再碱化技术是目前针对混凝土结构老化问题的研究热点之一。该技术是在电渗透、电迁移、扩散和毛细作用等原理的共同作用下恢复钢筋周围混凝土的碱性环境,达到防止钢筋锈蚀的目的。该技术是从钢筋锈蚀的根本原因出发,具有针对性强、操作简单、无环境污染等特点,应用前景广阔。 本文以实验研究和理论分析相结合的方法,对电化学再碱化过程中钢筋的电极反应过程、物料传递和碳化混凝土的组成和结构变化三个部分做了较深入的研究分析,得出了再碱化过程中的相关研究结果,为再碱化技术的发展提供理论支持。 第一部分的研究表明:电化学再碱化技术不仅可以用于预防碳化混凝土钢筋的腐蚀,还可以对已有一定程度腐蚀的混凝土结构进行修复。再碱化实验后,经过一段时间的弛豫过程,钢筋表面会逐渐形成致密的钝化膜,可进入钝化态;但该过程的析氢反应生成的氢气,会影响钢筋表面钝化层形成速度,钢筋进入钝化态的时间也就会比在无氢(气)环境中长;表面光滑的钢筋具有较小的比表面积,容易形成钝化膜,进入钝态所需时间较短。再碱化过程中的电解液Ca(OH)_2和Na_2SiO_3的碱性比较强,能使较大比例的电量用于水的电解,利于在再碱化初期使用,改善钢筋周围的碱性环境;在过程的中后期中涉及的铁氧化物还原却不如在Na_2CO_3溶液中进行的快。再碱化过程中钢筋表面锈蚀层的还原由于还原机理的制约,所得到的单质铁为疏松的沉积层,较难进入钝化状态;而采用组合电场可以改善钢筋表面锈蚀层的还原沉积状态,提高钢筋的稳定性。 第二部分的再碱化模拟实验表明,电解液中的锂离子可以通过混凝土保护层到达钢筋表面,同时在混凝土中会滞留部分锂离子。再碱化过程中离子的传递过程是在浓度差和电场的作用下共同完成的。在传质的前期,浓度差引起的扩散是离子传递的主要形式,而后期电场作用下的离子的电迁移转化为主要的传递形式。 第三部分以不同碳化方式的碳化混凝土材料做模拟加速再碱化实验,数据显示:再碱化后碳化混凝土的组成和结构都会发生变化。人工碳化样品再碱化后大部分的偏硅酸钙(CaSiO_3)转化为正硅酸钙(Ca_2SiO_4),利于硅酸钙凝胶的转化和生成;自然碳化样品在再碱化过程中未完全水化的正硅酸将继续水化,碳酸钙不溶盐也将在碱性环境和活性集料SiO_2的作用下溶解,转化为二次硅酸钙凝胶。这些重新水化形成的凝胶状物质干燥后形成孔径很小的干凝胶(层)附着在反应基体上,使混凝土原有的孔径变小,增强混凝土结构密实度和耐久性。
【学位授予单位】:上海电力学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU528

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