留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

钢筋混凝土电渗除氯防腐性能研究

李浩然 邹友泉 高培伟 徐少云 赵哲辉 李景松

李浩然,邹友泉,高培伟,等. 钢筋混凝土电渗除氯防腐性能研究[J]. 水利水运工程学报,2021(4):138-144. doi:  10.12170/20201014001
引用本文: 李浩然,邹友泉,高培伟,等. 钢筋混凝土电渗除氯防腐性能研究[J]. 水利水运工程学报,2021(4):138-144. doi:  10.12170/20201014001
(LI Haoran, ZOU Youquan, GAO Peiwei, et al. Investigation on chlorine removal and corrosion resistance of reinforced concrete[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(4): 138-144. (in Chinese)) doi:  10.12170/20201014001
Citation: (LI Haoran, ZOU Youquan, GAO Peiwei, et al. Investigation on chlorine removal and corrosion resistance of reinforced concrete[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(4): 138-144. (in Chinese)) doi:  10.12170/20201014001

钢筋混凝土电渗除氯防腐性能研究

doi: 10.12170/20201014001
基金项目: 江西省交通厅科技项目(2020H0047);博士后基金资助项目(2020M671485,2020Z321)
详细信息
    作者简介:

    李浩然(1999—),男,河北石家庄人,硕士研究生,主要从事土木工程材料结构与性能研究。E-mail:1147484013@qq.com

    通讯作者:

    高培伟(E-mail:gpw1963@163.com

  • 中图分类号: TU528

Investigation on chlorine removal and corrosion resistance of reinforced concrete

  • 摘要: 海洋工程因长期经受海水侵蚀,含有腐蚀介质的水分子渗入混凝土中,使钢筋易发生氯盐腐蚀,引起结构膨胀开裂,极大地降低了海洋工程的使用寿命。随着海洋工程建设的加快,采用水泥基导电复合材料除氯防腐逐渐得到重视。通过在水泥基材料中掺加导电材料制作导电复合材料,在材料力学性能和导电性能的研究基础上,探究了不同掺量的聚合物乳液和导电填料及灰砂比对材料除氯性能的影响,并通过SEM扫描分析等手段分析了导电填料和聚合物乳液对材料性能的影响机制,探究了材料除氯防腐的作用机理。研究表明,掺适宜的导电填料和聚合物乳液,经过60 V直流电压电渗180 min后,可明显降低材料中氯离子含量,除氯效率较未掺导电填料试件提升84.24%。研究成果对降低海工混凝土中钢筋锈蚀、提升使用寿命提供了借鉴。
  • 图  1  四电极法电阻测试

    Figure  1.  Four-pole method for measuring resistivity

    图  2  氯离子含量取样位置

    Figure  2.  Sampling position for chloride ion test

    图  3  试件扫描电子显微镜图谱

    Figure  3.  SEM images of materials

    图  4  导电材料电渗3 h前后各处氯离子浓度

    Figure  4.  Chloride ion concentration of conductive materials after electroosmosis for 3 hours

    图  5  不同配合比材料电渗3 h的除氯度

    Figure  5.  Three hours chlorine-removal rate of materials with different proportions

    表  1  除氯材料配合比

    Table  1.   The mix of chlorine-removal material

    试件组号导电填料与水泥质量比 /%聚灰比/%灰砂比水胶比
    S10151∶30.55
    S21.2151∶30.65
    S31.201∶30.61
    S41.251∶30.64
    S51.2151∶20.62
    S61.2151∶00.54
    下载: 导出CSV

    表  2  导电材料的力学性能和电阻

    Table  2.   Mechanical properties and resistance of materials

    试件组号抗折强度/MPa抗压强度/MPa电阻率/(Ω·m)
    S16.021.0310.05
    S27.724.227.86
    S36.525.637.31
    S46.825.032.43
    S58.129.618.10
    S69.537.50.30
    下载: 导出CSV
  • [1] 孙红尧, 杨争, 孙高霞, 等. 硅烷憎水剂在钢筋混凝土防腐应用中的探讨[J]. 水利水运工程学报,2013(4):1-5. (SUN Hongyao, YANG Zheng, SUN Gaoxia, et al. Application of silane hydrophobic agent to anti-corrosion of reinforced concrete[J]. Hydro-Science and Engineering, 2013(4): 1-5. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1009-640X.2013.04.001
    [2] DIAMANTI M V, BRENNA A, BOLZONI F, et al. Effect of polymer modified cementitious coatings on water and chloride permeability in concrete[J]. Construction and Building Materials, 2013, 49: 720-728. doi:  10.1016/j.conbuildmat.2013.08.050
    [3] 雷智昊, 屈锋, 孙浩然, 等. 钢筋混凝土结构电化学除氯研究[J]. 硅酸盐通报,2018,37(9):2834-2840. (LEI Zhihao, QU Feng, SUN Haoran, et al. Research on electrochemical chloride extraction of reinforced concrete structures[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society, 2018, 37(9): 2834-2840. (in Chinese)
    [4] 张军, 金伟良, 张凯, 等. 混凝土结构内锈蚀钢筋的疲劳研究综述[J]. 水利水运工程学报,2019(6):22-30. (ZHANG Jun, JIN Weiliang, ZHANG Kai, et al. A review on fatigue research of corroded reinforcing steel bars inside reinforced concrete structures[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019(6): 22-30. (in Chinese)
    [5] 许盛龙. 氯离子在海工混凝土中的传输性能研究[D]. 舟山: 浙江海洋大学, 2019.

    XU Shenglong. Study on transport properties of chloride ions in marine concrete[D]. Zhoushan: Zhejiang Ocean University, 2019. (in Chinese)
    [6] 杨海成, 胡正涛, 于方, 等. 海水环境粉煤灰混凝土结构耐久性现场检测与评估分析[J]. 海洋工程,2019,37(2):104-111. (YANG Haicheng, HU Zhengtao, YU Fang, et al. Field test and evaluation analysis on durability of fly ash concrete structures in seawater environment[J]. The Ocean Engineering, 2019, 37(2): 104-111. (in Chinese)
    [7] MA H Y, LI Z J. Microstructures and mechanical properties of polymer modified mortars under distinct mechanisms[J]. Construction and Building Materials, 2013, 47: 579-587. doi:  10.1016/j.conbuildmat.2013.05.048
    [8] 王元战, 吕彦伟, 龙俞辰, 等. 粗骨料对混凝土界面过渡区氯离子扩散性能影响[J]. 海洋工程, 2018, 36(2): 73-82.

    WANG Yuanzhan, LYU Yanwei, LONG Yuchen, et al. Effect of coarse aggregate on chloride diffusion properties in the interfacial transition zone of concrete[J]. The Ocean Engineering, 2018, 36(2): 73-82. (in Chinese)
    [9] 孙红尧, 傅宇方, 陆采荣, 等. 处于盐渍土和盐湖环境下建筑物的腐蚀与防护现状[J]. 腐蚀与防护,2012,33(8):652-656, 663. (SUN Hongyao, FU Yufang, LU Cairong, et al. Present situation of corrosion and protection of buildings in saline soil and salt lake environments[J]. Corrosion & Protection, 2012, 33(8): 652-656, 663. (in Chinese)
    [10] 许泽启, 麻海燕, 余红发, 等. 海洋混凝土结构表面自由氯离子含量时变规律及对其寿命影响[J]. 海洋工程,2017,35(4):126-134. (XU Zeqi, MA Haiyan, YU Hongfa, et al. Time variation law of free chlorine ion content in the surface of marine concrete structure and its influence on life[J]. The Ocean Engineering, 2017, 35(4): 126-134. (in Chinese)
    [11] 崔宝慧, 徐睿, 徐立, 等. 海工环境下钢筋混凝土结构腐蚀全过程研究[J]. 四川建材,2017,43(10):29-30. (CUI Baohui, XU Rui, XU Li, et al. Study on the whole corrosion process of reinforced concrete structures under marine environment[J]. Sichuan Building Materials, 2017, 43(10): 29-30. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1672-4011.2017.10.014
    [12] 王榕. 导电聚合物水泥基材料除湿防腐蚀效能研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2019.

    WANG Rong. Study on dehumidification and anticorrosion efficiency of conductive polymer cement-based materials[D]. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2019. (in Chinese)
    [13] 黄华, 朱亮, 黄敏, 等. 不同材料改性混凝土的性能研究及现状分析[J]. 硅酸盐通报,2018,37(6):1887-1896. (HUANG Hua, ZHU Liang, HUANG Min, et al. Research and analysis on the performance of modified concrete with different materials[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society, 2018, 37(6): 1887-1896. (in Chinese)
    [14] 宋凯, 高培伟, 孙亚飞, 等. 碳纤维-石墨导电混凝土力学性能及受弯机敏性研究[J]. 混凝土与水泥制品,2016(12):1-5. (SONG Kai, GAO Peiwei, SUN Yafei, et al. The mechanical-electrical-smart properties of conductive cement based materials[J]. China Concrete and Cement Products, 2016(12): 1-5. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1000-4637.2016.12.001
    [15] CHEN M, GAO P W, GENG F, et al. Mechanical and smart properties of carbon fiber and graphite conductive concrete for internal damage monitoring of structure[J]. Construction and Building Materials, 2017, 142: 320-327. doi:  10.1016/j.conbuildmat.2017.03.048
    [16] KOBAYASHI K, HAKODA M, HOSODA Y, et al. Electroosmotic flow through particle beds and electroosmotic pressure distribution[J]. Journal of Chemical Engineering of Japan, 1979, 12(6): 492-494. doi:  10.1252/jcej.12.492
    [17] 吴凯, 罗林, 毛江鸿, 等. 养护期介入电迁阻锈保障混凝土耐久性试验研究[J]. 海洋工程,2019,37(4):117-123. (WU Kai, LUO Lin, MAO Jianghong, et al. Experimental study on concrete durability guarantee by applying electro-migrating corrosion inhibitor during curing period[J]. The Ocean Engineering, 2019, 37(4): 117-123. (in Chinese)
    [18] AGGARWAL L K, THAPLIYAL P C, KARADE S R. Properties of polymer-modified mortars using epoxy and acrylic emulsions[J]. Construction and Building Materials, 2007, 21(2): 379-383. doi:  10.1016/j.conbuildmat.2005.08.007
    [19] 章凯. 环氧树脂乳液改性水泥砂浆性能与结构[J]. 新型建筑材料,2012,39(12):40-42, 46. (ZHANG Kai. Properties and structure of cement mortar modified with epoxy emulsion[J]. New Building Materials, 2012, 39(12): 40-42, 46. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1001-702X.2012.12.013
    [20] YANG J J, HAI R, DONG Y L, et al. Effects of the component and fiber gradient distributions on the strength of cement-based composite materials[J]. Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition, 2003, 18(2): 61-64. doi:  10.1007/BF02838805
    [21] 温鸿浦, 张雷, 郭维克. 聚氨酯复合树脂砂浆在固海扬水泵站泵壳磨蚀防护中的应用[J]. 中国农村水利水电,2018(12):126-128, 133. (WEN Hongpu, ZHANG Lei, GUO Weike. Application of polyurethane composite resin mortar in abrasion protection for pump case in Guhai Pumping Station[J]. China Rural Water and Hydropower, 2018(12): 126-128, 133. (in Chinese)
    [22] ZOU J F, YU Z Z, PAN Y X, et al. Conductive mechanism of polymer/graphite conducting composites with low percolation threshold[J]. Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics, 2002, 40(10): 954-963. doi:  10.1002/polb.10141
  • [1] 王继敏, 白银, 丁建彤, 毛学工, 蔡跃波.  混凝土碱-骨料反应长期膨胀变形预测模型研究进展 . 水利水运工程学报, 2022, (4): 1-12. doi: 10.12170/20210805001
    [2] 孙红尧, 张兴铎, 杜恒, 徐雪峰, 徐宁, 蒲朋朋.  钢筋表面掺石墨烯水性导电防腐蚀涂料的研究 . 水利水运工程学报, 2021, (2): 138-144. doi: 10.12170/20200331004
    [3] 巩妮娜, 胡少伟, 范向前, 蔡小宁.  配筋率对混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂过程声发射特征的影响 . 水利水运工程学报, 2020, (6): 55-63. doi: 10.12170/20191225002
    [4] 肖洋, 彭刚, 黄超, 罗曦, 彭竹君.  压剪共同作用下混凝土的损伤演化研究 . 水利水运工程学报, 2018, (2): 112-119. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.02.015
    [5] 肖洋, 彭刚, 王乾峰, 罗曦.  考虑率效应的混凝土压剪强度及破坏准则试验研究 . 水利水运工程学报, 2018, (4): 46-53. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.04.007
    [6] 肖杰, 彭刚, 邓媛, 王孝政, 罗曦.  循环加卸载下混凝土滞回环特性研究 . 水利水运工程学报, 2016, (6): 97-102.
    [7] 马小亮, 彭刚, 肖杰, 胡伟华.  不同加载速率下混凝土损伤阶段的划分 . 水利水运工程学报, 2016, (6): 90-96.
    [8] 赵井辉, 刘福胜, 韦梅, 程明.  花岗岩石粉细度及掺量对混凝土微观孔隙的影响 . 水利水运工程学报, 2016, (2): 39-45.
    [9] 王学川, 孙红尧, 申明霞, 李震.  混凝土用有机硅渗透剂耐紫外老化性能研究 . 水利水运工程学报, 2016, (5): 96-102.
    [10] 江培情, 王立成.  基于Ottosen模型的混凝土多轴动态强度准则 . 水利水运工程学报, 2015, (1): 74-81.
    [11] 莫卓凯, 董伟, 吴智敏, 曲秀华.  混凝土K-R阻力曲线的实用解析方法 . 水利水运工程学报, 2014, (3): 9-17.
    [12] 洪斌.  基于可靠度随机有限元法的海洋混凝土结构耐久性分析 . 水利水运工程学报, 2014, (2): 26-32.
    [13] 徐港, 苏义彪, 王青, 邓庆.  基于图像处理技术的混凝土碳化深度测量 . 水利水运工程学报, 2013, (3): 21-24.
    [14] 赵联桢, 杨平, 刘成.  混凝土早期力学性能试验研究 . 水利水运工程学报, 2013, (1): 35-40.
    [15] 孙红尧, 杨争, 孙高霞, 单国良, 徐雪峰.  硅烷憎水剂在钢筋混凝土防腐应用中的探讨 . 水利水运工程学报, 2013, (4): 1-5.
    [16] 林凯生,李宗利.  高孔隙水压作用下混凝土渗流-损伤耦合模型 . 水利水运工程学报, 2010, (2): -.
    [17] 陈迅捷,欧阳幼玲.  海洋环境中混凝土抗冻融循环试验研究 . 水利水运工程学报, 2009, (2): -.
    [18] 贲能慧,任旭华,许朴.  复杂多滑动面混凝土重力坝稳定分析与安全评价 . 水利水运工程学报, 2008, (2): -.
    [19] 魏巍巍,贡金鑫,李龙.  使用荷载下圆形截面钢筋混凝土构件钢筋应力的计算 . 水利水运工程学报, 2008, (2): -.
    [20] 孙红尧,林军,黄国泓,徐青松,刘旭辉,徐雪峰.  耐候涂料在曹娥江大闸钢结构上的防腐蚀试验研究 . 水利水运工程学报, 2008, (2): -.
  • 加载中
图(5) / 表 (2)
计量
  • 文章访问数:  195
  • HTML全文浏览量:  39
  • PDF下载量:  20
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-14
  • 网络出版日期:  2021-07-07
  • 刊出日期:  2021-08-15

/

返回文章
返回