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氯氧镁水泥混凝土中钢筋防腐试验与综合评价

氯氧镁水泥混凝土中钢筋防腐试验与综合评价

作者：巩位兰州理工大学

学位级别：硕士

盐湖地区钢筋混凝土的耐久性问题是当前实施“一带一路”战略过程中急需解决的基础理论研究课题之一,有非常重要的现实意义。在盐湖地区,对钢筋混凝土抗盐卤性能要求较高,普通硅酸盐水泥混凝土在3年内会因严重的盐卤侵蚀而破坏,而氯氧... 详细信息

盐湖地区钢筋混凝土的耐久性问题是当前实施“一带一路”战略过程中急需解决的基础理论研究课题之一,有非常重要的现实意义。在盐湖地区,对钢筋混凝土抗盐卤性能要求较高,普通硅酸盐水泥混凝土在3年内会因严重的盐卤侵蚀而破坏,而氯氧镁水泥混凝土具有较好的抗盐卤侵蚀能力。目前,氯氧镁水泥混凝土因其易造成钢筋的腐蚀导致其无法作为建筑物的承重结构材料,如能解决氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀问题,必能在其作为结构材料方面开辟新的应用领域,将扩大镁水泥的应用范围,减轻“镁害”对盐湖地区生态的破坏。本文依托国家自然基金项目(基于西部盐湖“镁害”问题的镁水泥钢筋混凝土基础研究,项目编号:51468039)研究了氯氧镁水泥混凝土中钢筋的防腐,并对氯氧镁水泥钢筋混凝土性能进行了综合评价。本文主要研究内容:(1)针对盐湖地区实际环境,设计四种模拟试验环境下(室内自然干燥环境、潮湿环境、硫酸盐浸泡环境及氯盐浸泡环境)氯氧镁水泥钢筋混凝土中不同保护层厚度的6种钢筋(裸露钢筋+5种涂层钢筋)快速腐蚀试验方案,研究四种模拟试验环境下氯氧镁水泥混凝土中(涂层)钢筋腐蚀情况。结果表明:虽然涂层的防腐效果存在差异,但都有效的起到保护钢筋的作用。(2)基于四种模拟试验环境,通过氯氧镁水泥(涂层)钢筋混凝土的SEM、EDS和XRD试验,研究氯氧镁水泥(涂层)钢筋混凝土的腐蚀,确定裸露钢筋、涂层钢筋和氯氧镁水泥混凝土的微观结构及组成。结果表明:随着腐蚀的加剧,腐蚀产物从片状或针状结构向块状结构过渡。(3)根据氯氧镁水泥(涂层)钢筋混凝土的腐蚀情况,提出涂层防腐效果评价参数ω0、(涂层)钢筋耐侵蚀性综合评价参数ωb和氯氧镁水泥混凝土耐侵蚀性评价参数ωc并分别制订涂层防腐效果分级标准、(涂层)钢筋耐侵蚀性分级标准和氯氧镁水泥混凝土耐侵蚀性分级标准。结合四种模拟试验环境下氯氧镁水泥混凝土的耐久性评价参数,设计氯氧镁水泥混凝土耐久性综合评价参数ω3。通过提出的各种评价参数,建立了氯氧镁水泥(涂层)钢筋混凝土性能评价体系,预测氯氧镁水泥(涂层)钢筋混凝土的服役寿命。

关键词：氯氧镁水泥混凝土涂层钢筋极化曲线腐蚀速率综合评价

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盐湖地区镁水泥钢筋混凝土耐久性试验

煤炭学报 2015年第S2期40卷 346-352页

作者：乔宏霞巩位程千元董金美陈广峰华龙兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源与化学重点实验室青海西宁810008 北京大学地球与空间科学学院北京100871

青海省众多煤矿矿区普遍存在盐渍土,混凝土耐久性问题极为突出,格尔木盐湖地区最为典型。将镁水泥钢筋混凝土梁试件放置于察尔汗盐湖现场进行暴露试验,根据试件的钢筋的锈蚀情况、相对质量、相对动弹性模量及裂缝与变形来研究镁水泥钢... 详细信息

青海省众多煤矿矿区普遍存在盐渍土,混凝土耐久性问题极为突出,格尔木盐湖地区最为典型。将镁水泥钢筋混凝土梁试件放置于察尔汗盐湖现场进行暴露试验,根据试件的钢筋的锈蚀情况、相对质量、相对动弹性模量及裂缝与变形来研究镁水泥钢筋混凝土在盐湖地区复杂条件作用下的耐久性问题。研究发现:镁水泥混凝土的抗腐蚀性能优越,变形性能与普通混凝土一致,且达克罗涂层有良好的防腐效果;镁水泥钢筋混凝土在盐湖地区耐久性研究,为地处盐渍土地区的煤矿矿区基础设施建设提供有力保障。

关键词：镁水泥钢筋混凝土盐卤侵蚀相对质量相对动弹性模量耐久性

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基于极化曲线的镁水泥混凝土中钢筋腐蚀试验

华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第1期44卷 6-10页

作者：乔宏霞巩位陈广峰樊乐涛兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 中国科学院青海盐湖研究所青海西宁810083 北京大学地球与空间科学学院北京100871

针对西部盐湖地区出现破坏盐湖资源环境生态平衡的镁害问题,结合西部盐湖地区建筑材料受盐卤腐蚀破坏严重的状况,模拟西部盐湖环境条件,进行镁水泥钢筋混凝土中不同涂层钢筋的室内快速腐蚀试验.镁水泥混凝土中的裸露钢筋作为对照组,其... 详细信息

针对西部盐湖地区出现破坏盐湖资源环境生态平衡的镁害问题,结合西部盐湖地区建筑材料受盐卤腐蚀破坏严重的状况,模拟西部盐湖环境条件,进行镁水泥钢筋混凝土中不同涂层钢筋的室内快速腐蚀试验.镁水泥混凝土中的裸露钢筋作为对照组,其他经过涂层处理的四组钢筋作为试验组;通过CS350电化学工作站对钢筋的电化学腐蚀行为进行研究,分析镁水泥钢筋混凝土中不同涂层钢筋的极化曲线以及钢筋腐蚀速率.试验结果表明：各种涂层防腐效果从高到低依次为环氧树脂涂层、杰美特涂层、美佳丽涂层、新美特涂层;环氧树脂涂层的腐蚀速率为裸露钢筋腐蚀速率的1/1 600-1/2 000,新美特涂层的腐蚀速率为裸露钢筋的1/20-1/30.

关键词：镁水泥混凝土涂层极化曲线腐蚀电流密度腐蚀速率

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硫酸盐环境氯氧镁水泥混凝土中钢筋防护试验

西南交通大学学报 2017年第2期52卷 247-253页

作者：乔宏霞巩位王鹏辉陈广峰程千元兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 北京大学地球与空间科学学院北京100871

针对西部盐湖地区普通硅酸盐钢筋混凝土抗盐卤侵蚀性能较差的问题,制备了具有较强抗盐卤侵蚀性能的氯氧镁水泥钢筋混凝土.采用电化学工作站测试方法,测试了在硫酸镁溶液浸泡环境下,不同涂层钢筋的周期极化曲线及电化学参数(自腐蚀电位... 详细信息

针对西部盐湖地区普通硅酸盐钢筋混凝土抗盐卤侵蚀性能较差的问题,制备了具有较强抗盐卤侵蚀性能的氯氧镁水泥钢筋混凝土.采用电化学工作站测试方法,测试了在硫酸镁溶液浸泡环境下,不同涂层钢筋的周期极化曲线及电化学参数(自腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率),研究了较高氯离子含量的氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀性能及防护.研究结果表明:在氯氧镁水泥混凝土中裸露钢筋处于严重腐蚀状态,采用达克罗涂层、必耐斯涂层、锌美特涂层和美加力涂层保护的钢筋处于低腐蚀状态,有久美特涂层保护的钢筋未发现腐蚀;达克罗涂层、必耐斯涂层、锌美特涂层、久美特涂层和美加力涂层的腐蚀速率分别约为裸露钢筋腐蚀速率的1/36~1/19、1/20~1/13、1/31~1/16、1/91~1/50和1/22~1/16,表明涂层技术可以减缓氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀速率.

关键词：氯氧镁水泥混凝土涂层钢筋极化曲线腐蚀

基于Wiener退化对镁水泥混凝土中钢筋的锈蚀预测

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西南交通大学学报 2019年第6期54卷 1252-1257页

作者：乔宏霞王鹏辉李元可郭向柯巩位兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 中国科学院青海盐湖研究所青海西宁810083

镁水泥混凝土对钢筋的腐蚀限制了其广泛的推广应用,为解决这一难题,提出利用涂层来缓解其对钢筋的腐蚀,确保镁水泥钢筋混凝土建筑满足设计规定的使用年限要求.根据西部盐渍土地区的自然环境,采用溶液浸泡加速锈蚀的试验方法对氯氧镁涂... 详细信息

镁水泥混凝土对钢筋的腐蚀限制了其广泛的推广应用,为解决这一难题,提出利用涂层来缓解其对钢筋的腐蚀,确保镁水泥钢筋混凝土建筑满足设计规定的使用年限要求.根据西部盐渍土地区的自然环境,采用溶液浸泡加速锈蚀的试验方法对氯氧镁涂层钢筋混凝土进行快速腐蚀试验;运用电化学工作站周期性地对氯氧镁涂层钢筋混凝土试块进行电化学试验;以表征涂层钢筋锈蚀的电化学参数(腐蚀电流密度)作为退化指标,在Wiener退化过程的基础上进行可靠度建模并且对涂层钢筋进行锈蚀预测.研究结果表明:利用涂层钢筋腐蚀电流密度作为耐久性退化指标可以得到镁水泥涂层钢筋混凝土中的涂层钢筋锈蚀的可靠度函数,并确定出涂层钢筋在30 000 d左右达到中等腐蚀.

关键词：镁水泥混凝土腐蚀电流密度 Wiener退化过程可靠度锈蚀

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镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀研究

材料科学与工艺 2016年第1期24卷 63-69页

作者：乔宏霞巩位高升陈广峰程千元甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室(兰州理工大学) 兰州730050 盐湖资源与化学重点实验室(中国科学院青海盐湖研究所) 西宁810008 中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043 北京大学地球与空间科学学院北京100871

为解决分布在西部盐湖地区出现的煤矿矿区钢材腐蚀问题,结合煤矿矿区实际环境,采用实验、理论分析等方法研究了镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀.采用CS350电化学工作站,研究镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀,结合SEM微观实验和EDS元素扫描结果... 详细信息

为解决分布在西部盐湖地区出现的煤矿矿区钢材腐蚀问题,结合煤矿矿区实际环境,采用实验、理论分析等方法研究了镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀.采用CS350电化学工作站,研究镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀,结合SEM微观实验和EDS元素扫描结果,对镁水泥混凝土中裸露钢筋腐蚀状况进行描述.研究表明:美加力涂层钢筋状态良好,未出现腐蚀状态;锌美特涂层钢筋出现了低腐蚀现象;而裸露钢筋表面出现了严重腐蚀.钢筋涂层防腐蚀性美加力涂层较好,锌美特涂层次之;涂层钢筋虽然防腐效果不同,但对裸露钢筋的防腐蚀性能有明显有利影响.

关键词：镁水泥混凝土涂层钢筋电化学腐蚀极化曲线交流阻抗

钢筋锈蚀对全珊瑚海水钢筋/混凝土柱大偏心受压性能的影响

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复合材料学报 2019年第10期36卷 2426-2438页

作者：达波余红发麻海燕朱海威巩位吴彰钰南京航空航天大学土木工程系

通过对不同混凝土强度等级、不同种类钢筋的全珊瑚海水钢筋/混凝土柱(CA/CC)进行大偏心受压性能试验,研究了CA/CC的破坏形态、变形和承载力,建立了荷载-位移、荷载-应变等关系,探讨了CA/CC大偏心受压极限承载力(Nu)的计算模型。结果表明... 详细信息

通过对不同混凝土强度等级、不同种类钢筋的全珊瑚海水钢筋/混凝土柱(CA/CC)进行大偏心受压性能试验,研究了CA/CC的破坏形态、变形和承载力,建立了荷载-位移、荷载-应变等关系,探讨了CA/CC大偏心受压极限承载力(Nu)的计算模型。结果表明:CA/CC的受力破坏机制和形态与普通骨料钢筋/混凝土柱(OA/CC)基本相似。随着混凝土强度等级的提高,CA/CC纵向受拉钢筋应变开始突变所对应的荷载逐渐增大。在加载过程中,有机新涂层钢筋与珊瑚/混凝土(CA/C)之间产生较大的滑移,使在相同混凝土强度下,普钢钢筋CA/CC的Nu比有机新涂层钢筋CA/CC的Nu大约高7.1%~20.8%。建议在CA/C结构中采用有机新涂层钢筋,能有效的抑制钢筋发生锈蚀,从而延长CA/C结构的有效服役寿命。综合考虑钢筋锈蚀和涂层钢筋滑移的影响,提出了适用于满足高强、高耐久性要求的CA/CC大偏心受压Nu计算模型。

关键词：全珊瑚海水钢筋/混凝土柱大偏心受压混凝土强度等级钢筋种类钢筋锈蚀极限承载力

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混凝土外加剂与碱式硫酸镁水泥适应性

东南大学学报（自然科学版） 2019年第1期49卷 53-60页

作者：张娜余红发巩位麻海燕黄泓萍吴成友南京航空航天大学土木工程系南京210016 绍兴职业技术学院建筑与设计艺术学院绍兴312000 青海大学土木工程学院西宁810016

研究了普通混凝土减水剂与碱式硫酸镁水泥(MOSC)的适应性,通过消泡剂复配改善M OSC体系的力学性能.采用X射线衍射、扫描电子显微镜分析混凝土外加剂对M OSC力学性能、水化产物和微观结构的影响.实验结果表明,三聚氰胺(SM)、萘系(FDN)、... 详细信息

研究了普通混凝土减水剂与碱式硫酸镁水泥(MOSC)的适应性,通过消泡剂复配改善M OSC体系的力学性能.采用X射线衍射、扫描电子显微镜分析混凝土外加剂对M OSC力学性能、水化产物和微观结构的影响.实验结果表明,三聚氰胺(SM)、萘系(FDN)、氨基磺酸盐(ASP)和脂肪酸磺酸盐(SAF)均对MOSC产生减水效果,减水率分别为8. 02%,12. 35%,16. 12%和11. 77%.但减水剂会降低M OSC力学性能,FDN-M OSC体系1,28 d抗压强度分别为基准试样的64. 5%和80. 5%.消泡剂能够有效提高MOSC及减水剂-MOSC体系的早期强度,减少减水剂-MOSC体系的后期强度损失.单掺消泡剂A10-MOSC体系1,28 d抗压强度分别为基准试样的132. 7%和95. 7%,减水剂和消泡剂复合FDN-NXZ-MOSC体系1,28 d抗压强度分别为基准试样的120. 8%和90. 3%.普通混凝土外加剂没有改变MOSC水化产物组成,消泡剂能够有效提高MOSC和减水剂-MOSC体系的力学性能.

关键词：碱式硫酸镁水泥减水剂消泡剂 5·1·7晶相力学性能

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多因素对氯氧镁水泥混凝土抗压强度的影响

西南交通大学学报 2019年第2期54卷 366-372页

作者：巩位乔宏霞余红发麻海燕陈广峰南京航空航天大学民航学院江苏南京210016 兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 北京大学地球与空间科学学院北京100871

为了解西部地区氯氧镁水泥混凝土的抗压强度以及田口方法在混凝土配合比中的适应性,针对活性MgO与MgCl2摩尔比、粉煤灰、耐水性改性剂和减水剂对氯氧镁水泥混凝土抗压强度的影响进行了研究,确定了各因素对氯氧镁水泥混凝土抗压强度的影... 详细信息

为了解西部地区氯氧镁水泥混凝土的抗压强度以及田口方法在混凝土配合比中的适应性,针对活性MgO与MgCl2摩尔比、粉煤灰、耐水性改性剂和减水剂对氯氧镁水泥混凝土抗压强度的影响进行了研究,确定了各因素对氯氧镁水泥混凝土抗压强度的影响程度,并量化表征,提出了多因素共同作用氯氧镁水泥混凝土抗压强度信噪比的多元非线性回归模型.研究结果表明,最优氯氧镁水泥混凝土28 d抗压强度设计组合为:摩尔比为5.4,不掺粉煤灰,耐水性改性剂为1%磷酸,减水剂为1%,各因素影响程度从大到小的顺序为:减水剂、粉煤灰、摩尔比、耐水性改性剂.最优氯氧镁水泥混凝土长期抗压强度设计组合为:摩尔比为5.4,不掺粉煤灰,耐水性改性剂为2%磷肥,减水剂为1%,各因素影响程度从大到小的顺序为:摩尔比、粉煤灰、耐水性改性剂、减水剂.

关键词：氯氧镁水泥混凝土抗压强度信噪比极差分析方差分析回归分析