外电场作用下混凝土中离子的迁移与分布规律研究

以饱和石灰水为电解液,对外掺3％NaCl的混凝土圆柱体试件进行电化学除氯试验,研究了三种不同电流密度( 1.0 A/m2、2.0 A/m2、3.0 A/m2)作用28d后混凝土中氯离子和钾、钠离子的分布规律.结果表明:电流密度越高时,在距离钢筋越近区域,混凝土中的残余氯离子含量越少;电流密度为2.0 A/m2和3.0A/m2时,可使混凝土中距离钢筋20mm范围内的氯离子含量均降低到水泥用量0.15％(占水泥质量)以下.在电化学除氯电场作用下,大量钾、钠离子向钢筋附近区域迁移和聚集,使混凝土试件内层钠离子含量达到最外层的4.8～17.3倍,钾离子含量达到最外层的3.8～17.5倍,从而增加了混凝土内部发生碱骨科反应破坏的风险,并导致部分水化产物分解,使混凝土与钢筋粘结力显著降低.     

正交试验法研究影响电化学除盐效率的因素

用正交试验法对影响电化学除盐效率的主次因素进行研究,结果表明,电流密度的影响最大,其次是电解质溶液及水灰比,而初始氯离子掺量的影响最小。用压汞法测定孔隙率,发现经过电化学除盐后,钢筋附近混凝土中小于30nm的孔的数量增加,而远离钢筋的混凝土样孔隙率减小。本试验最优电化学除盐组合是电流密度为3A/m2,采用0.001mol/L Li2B4O7的饱和Ca(OH)2电解液。     

矿物掺合料对混凝土电化学除氯效果的影响

研究了不同矿物掺合料对相同电化学除氯参数条件下混凝土的通电量和氯离子排出量的影响规律.结果表明:掺入矿渣使通过混凝土的电量值明显减少,电化学除氯效果变差;掺粉煤灰混凝土的电化学除氯效果接近甚至高于基准混凝土.     

电化学除氯的影响因素及对混凝土性能作用的研究进展

电化学除氯方法是通过外加电场使侵入混凝土内部氯离子直接排入外部电解质,同时使已活化并锈蚀的钢筋表面重新钝化的一种高效、快速、低成本且无损型钢筋混凝土修复新技术,对海工混凝土结构修复具有重要意义。本文在介绍了电化学除氯基本原理、电化学反应过程及装置特点基础上,系统分析了电化学参数包括电流密度、通电时间、电解质溶液对除氯效果影响,并综述了电化学除氯对钢筋混凝土力学性能、微观结构及耐久性可能造成的影响。     

电化学除氯过程钢筋网周围电场与氯离子分布特征试验研究

探明电化学除氯过程混凝土内部的电场分布特征有利于研究混凝土除氯后的氯离子非均匀分布现象。为进一步研究电化学除氯过程中混凝土内部电场对氯离子迁出的影响,将一种屏蔽式预埋电极阵列应用于内蕴氯盐的钢筋网布置混凝土试件电化学除氯试验中,探究钢筋网周围电场及氯离子的分布特征。结果表明,混凝土内电场分布影响氯离子的迁出,电场强度大的区域,氯离子迁出速率高,残余氯离子浓度低;电场强度小的区域,氯离子迁出速率低,氯离子存在堆积现象。     

养护期电化学除氯提高含氯盐混凝土耐久性的探索与试验

高氯盐环境使得钢筋混凝土结构提前失效,电化学除氯技术是钢筋混凝土耐久性修复的重要方法,可有效排除保护层中的氯离子。探索了钢筋混凝土养护期介入电化学除氯技术,优化试件内部埋置的阴极电极,探究保护层内氯离子迁移效率情况。检测试件通电3、7、14 d后钢筋混凝土表面不同位置沿深度方向的残余氯离子浓度,结果表明在养护期除氯效率高且氯离子迁移相对均匀。     

海洋环境下混凝土内钢筋宏电池腐蚀危害及其防治

海洋环境中处于不同结构部位的混凝土所受的氯盐侵蚀不同,造成混凝土内钢筋存在宏电池腐蚀现象。试验结果表明,当试件内氯离子浓度梯度变化过大时,处于过渡区域附近的钢筋电位将会发生偏移且产生较大数值的宏观腐蚀电流。文中采用电化学方法,通过电场作用排除混凝土中的氯离子达到消除腐蚀的目的。工程案例表明,由于氯盐浓度差异引起的电位偏移存在于实际工程结构中,通过电化学修复方法可以有效降低结构中氯盐浓度,同时消除氯离子浓度差异引起的宏观腐蚀电池现象。     

不同电场方向下电化学除氯过程氯离子迁移特征试验研究

为探究在不同电场方向下混凝土电化学除氯过程中氯离子迁移特征,本文在试件内部预埋可屏蔽式电极阵列,通过布设不同阳极面构建不同电场方向,重点研究了在电化学除氯过程中不同电迁面数混凝土试件内部电场以及氯离子分布特征,并探明其相互关系。结果表明不同电迁面数试件内部电场分布不同,阳极布设的电迁面与非电迁面电势梯度差异明显,但内部电场强度方向均指向钢筋处。同一试件内部氯离子分布在不同区域及不同保护层深度均有所不同,氯离子浓度的高低与电场强度的强弱存在明显的相关性。     

海水干湿环境下荷载损伤钢筋混凝土梁的氯扩散性

钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素,而荷载水平与循环加载对混凝土结构的裂缝扩展及裂隙发展有着显著影响,进而影响氯离子在混凝土结构中的扩散性。模拟沿海环境下钢筋混凝土梁的工作状态,试验研究A、B两组钢筋混凝土梁试件考虑荷载水平和循环加载次数变化,在海水干湿环境下的氯氯离子含量变化。A组选择荷载水平分别为0P_u、0.3P_u、0.4P_u、0.5P_u、0.6P_u、0.7P_u(P_u为梁试件的极限荷载)且加载一次;B组选择荷载水平为0.5P_u且循环加载分别0、1、5、10、20次。然后两组荷载损伤RC梁试件经历240次海水干湿循环,最后测定RC梁中混凝土氯离子含量。试验结果表明,随着荷载水平或循环加载次数增加RC梁受拉钢筋附近混凝土氯离子含量增加,尤其是荷载水平达到0.6P_u或0.7P_u、循环加载10或20次时,受拉钢筋附近混凝土氯离子含量明显增加。试验还发现损伤RC梁受拉区0~10 mm深度内氯离子含量呈现先增大后减小有拐点,而在受压区则未发现此现象。上述试验结果将为沿海环境下RC梁结构的寿命预测提供技术依据。     

电沉积法修复混凝土裂缝中电流密度的影响

选用ZnSO_4和MgSO_4两种电沉积溶液,就电沉积法修复混凝土裂缝中电流密度对电沉积效果(包括试件质量增加率、表面覆盖率、裂缝愈合率、裂缝填充深度)及沉积物组成、微观形貌的影响进行了研究.结果表明:试件表面覆盖率随电流密度的增大而升高,而试件质量增加率、裂缝愈合率及20 d后裂缝填充深度随电流密度的变化均没有明显的规律;不管采用何种电沉积溶液,试件裂缝里沉积物的矿物成分并不随电流密度的变化而改变;采用ZnSO_4电沉积溶液且当电流密度为0.25,3.00 A/m~2时,沉积物均呈颗粒状,当电流密度为1.00 A/m~2时,沉积物呈片状;采用MgSO_4电沉积溶液且当电流密度为0.25,1.00 A/m~2时,沉积物均呈菜花状,当电流密度为3.00 A/m~2时,沉积物呈螺旋状;不管采用何种电沉积溶液,颗粒大小均随电流密度的增大而变大.     

电场作用下早龄期混凝土内部离子的电迁特征试验研究

海洋环境下氯离子侵蚀、含氯盐建筑材料的使用或者浇筑时添加了含有氯盐的外加剂等工况下钢筋混凝土结构在早龄期便受到氯盐的腐蚀。早龄期的钢筋混凝土由于处于水化过程中,孔隙结构相对发达,离子迁移过程内部阻力小,因此在早龄期进行电迁除氯是一种有效的除氯措施。开展了基于电化学的早龄期除氯试验,针对电迁除氯后混凝土试件内部孔隙结构特征、化学元素分布特征、氯离子分布特征等三个方面,分别采用电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱仪(XRF)、快速氯离子含量检测仪(RCT)获取相应数据。结果表明:混凝土早龄期进行适当强度的电迁除氯处理可有效排除混凝土内部有害离子,同时钢筋周围区域的水化产物较其他区域丰富,孔隙结构得到改善。     

电化学除盐工艺参数优化及工程应用探索

对电化学除盐工艺参数进行了优化,并开展了电化学除盐工程应用探索。结果表明,以0.001mol/LLi2B4O7的饱和Ca(OH)2溶液为电解质溶液、2A/m2的电流密度除盐50d,混凝土内氯离子的排除率可达80%以上,且不会对混凝土抗压强度与抗渗性产生明显影响,取得了良好的修复效果。     

混凝土在电化学除盐过程中内部离子迁移和结构变化的研究

研究了电化学除盐过程中通电量、电解质溶液的性质等对驱除Cl^-效率的影响，并利用压汞试验方法（NIP）对经电化学脱盐处理的混凝土孔结构进行了分析。结果表明，经电化学除盐后钢筋附近混凝土的总孔隙率增大，其中小于30nm的孔明显增多，而大孔数量则有所减少；远离钢筋的混凝土的孔隙率变化与所用电解质溶液有关，以水作除盐介质时孔隙率增大，而采用饱和Ca（OH）2和饱和Ca（OH）2＋0．001mol／L Li2B4O7溶液时混凝土孔隙率减少。     

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

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。     

“刚性防水和混凝土结构自防水”系列报道之十四 表面防水混凝土在荷载作用下的渗透性试验研究

对硅烷表面防水混凝土试件进行了弯曲试验,测定在不同应力作用下试件的抗水渗透性和抗氯离子渗透性。结果表明,试件的抗水渗透性、抗氯离子渗透性均随着作用应力的提高而降低,但是在不同应力作用下,硅烷表面防水试件较空白试件具有更好的抗渗透性。文章指出,对混凝土结构进行硅烷表面防水处理可以提高其耐久性并延长使用寿命。     

电化学除盐试验研究

电化学除盐是一种针对氯污染混凝土结构物的有效无损修复方法，而我国在电化学除盐防锈技术方面的研究与应用起步较晚，一些技术诀窍尚未完全掌握。本文初步探讨了电解质溶液的种类、浓度及电流密度等对除盐效果的影响。试验结果表明，在通电时间和电流密度一定时，采用不同的电解液，除盐效果有差异：电解液相同时，电流密度越大，除盐速度越快，本试验采用0．0010mol／L Li28407＋饱和Ca（0H）2溶液和2A／m^2的电流密度可以取得较好的除盐效果。     

影响混凝土抗氯离子渗透性能试验结果的因素分析

在混凝土抗氯离子渗透性能试验过程中,试验结果的可靠性受到多种因素的影响。混凝土对氯离子渗透的扩散阻碍能力主要决定于混凝土的孔隙率、孔结构以及孔径分布情况,但是试件的制备和处理过程对这种阻碍作用的影响也很大。本文通过试验分析了影响混凝土抗氯离子渗透性能试验结果的几方面因素,如试件水灰比大小、振捣和制作方法、饱水处理过程等因素的影响。     

偏压荷载与海水干湿作用后钢筋混凝土柱滞回性能及微观结构试验研究

为研究沿海地区在役钢筋混凝土(RC)柱的滞回性能及混凝土的微观结构和氯离子含量,对不同前期偏压荷载（0、0.20、0.35倍峰值偏压荷载）作用下,经历100次海水浸泡与大气环境干湿循环后的RC柱进行低周反复加载试验,并对混凝土的微观结构和氯离子含量进行量测。结果表明：前期偏压荷载作用后RC柱的滞回曲线呈现出明显的不对称。当水平反复加载与前期偏压荷载产生的截面应力分布同向时,其峰值荷载、延性及耗能能力随着前期偏压荷载的增加而降低;当前期偏压荷载为0.35倍柱峰值偏压荷载时,其峰值荷载、延性及耗能能力较前期未受偏压柱试件的降幅较大,分别达到26.1%、22.0%和44.6%;当水平反复加载与前期偏压荷载产生的截面应力分布反向时,各参数变化无明显规律。另外,在距受拉区混凝土表面20 mm和40 mm深度处,前期受偏压柱试件的氯离子含量分别是未受偏压柱试件的4.7倍和1.5倍以上,同时前期受偏压柱试件的受拉区混凝土裂缝数量和宽度明显多于未受偏压柱试件。按照现行混凝土结构设计规范计算截面受弯承载力,由于前期偏压荷载造成的滞回曲线不对称,水平反复荷载与前期偏压荷载产生的截面应力分布同向时,试验值小于计算值。由此可见,前期偏压荷载对RC柱的滞回性能劣化、受拉混凝土的氯离子含量和微观结构均有较大影响,进而缩短结构使用寿命。     

冻融环境下表面防水混凝土中钢筋锈蚀机理研究

对带钢筋混凝土试件进行硅烷防水处理,通过100次冻融循环试验及100 d氯离子侵蚀试验,同时利用半电池电位法测定不同冻融损伤、不同氯离子侵蚀龄期下试件半电池电位值,定量研究冻融环境下表面防水对试件内部钢筋锈蚀的情况。试验结果表明,在不同冻融损伤下表面防水试件较普通混凝土试件具有较好抗水渗透性和抗氯离子渗透性,当冻融循环次数为100次时,表面防水试件的毛细吸收总量和最高氯离子浓度约为普通试件的1/3和2/3;且表面防水试件具有较低的半电池电位值,减缓了内部钢筋锈蚀速率。     

氯盐环境下已锈蚀钢筋混凝土修复效果研究

钢筋的锈蚀是混凝土耐久性失效的主要原因,阻止钢筋锈蚀对于保证混凝土结构使用寿命具有重要意义。为提高氯盐侵蚀环境下已锈蚀钢筋混凝土构件的无损修复效果,对不同锈蚀程度的钢筋混凝土试件分别采用电化学除氯和涂刷渗透型迁移性钢筋阻锈剂的方法进行修复试验,测试了修复后的钢筋锈蚀电流密度和锈蚀率等指标,对比分析了两者的修复效果。结果表明,初始锈蚀率较大时,电化学除氯方法阻止钢筋继续锈蚀比涂刷阻锈剂的效果更好。