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摘 要

钢筋混凝土建筑物结构的耐久性和安全性是评判建筑物使用寿命的关键指标，而这与预埋在混凝土中的钢筋增强材料的性能息息相关。尤其是沿海城市，大多数钢筋混凝土暴露在海洋环境中，对其性能也是巨大的考验。人们在努力寻找能够应用在海洋环境中的耐蚀性良好的筋材。因此，在这项研究中，通过表面分析和电化学测量分别对45碳钢和304不锈钢在砂浆中形成的钝化膜进行了探究。此外将钢筋混凝土试件置于不同浓度的氯化钠溶液中，研究其耐蚀性能。并根据部分实验数据对结果进行了理论预测，钢筋混凝土中，钢筋表面会形成稳定的钝化膜，在侵蚀养护下，随着氯离子浓度的升高，会加速钢筋表面去钝化效应，促进钢筋腐蚀速率；在筋材对比中，不锈钢较碳钢的耐氯盐侵蚀性能更好。

关键词：钝化膜 新型筋材 钢筋腐蚀 硅酸盐水泥 硫铝酸盐水泥

Study on Passivation and Corrosion Behavior of New Reinforcement in Different Types of Cement

Abstract

The durability and safety of reinforced concrete building structures are the key indicators for evaluating the service life of buildings, and this is closely related to the performance of reinforced materials pre-buried in concrete. Especially in coastal cities, most reinforced concrete is exposed to the marine environment, and its performance is also a huge test. People are striving to find good corrosion-resistant bars that can be used in marine environments. Therefore, in this study, the passivation film formed by 45 carbon steel and 304 stainless steel in mortar was investigated by surface analysis and electrochemical measurement. In addition, the reinforced concrete specimens were placed in different concentrations of sodium chloride solution to study its corrosion resistance. According to some experimental data, the results are theoretically predicted. In reinforced concrete, a stable passivation film will be formed on the surface of the steel bar. Under erosion and curing, as the concentration of chloride ions increases, the surface of the steel bar will be accelerated Passivation effect promotes the corrosion rate of steel bars; in the comparison of steel bars, stainless steel has better resistance to chloride salt corrosion than carbon steel.

Keywords：Passivation films; New reinforcement; Steel corrosion; Portland cement; Sulphoaluminate cement

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2钢筋混凝土的侵蚀机理 3

1.2.1硅酸盐水泥水化 3

1.2.2硫铝酸盐水泥的水化 4

1.2.3钢筋的腐蚀 4

1.3交流阻抗法原理 5

1.4课题研究意义 7

第二章 实验分析方法 8

2.1电化学测试方法 8

2.1.1开路电位法 8

2.1.2动电位极化曲线法 8

2.1.3交流阻抗谱 9

2.2微观测试方法 9

2.2.1扫描电子显微镜（SEM） 10

2.2.2 X射线能谱分析（EDS） 10

2.2.3 X射线光电子能谱分析（XPS） 10

第三章 实验部分 11

3.1实验原料及化学组成 11

3.1.1化学试剂 11

3.1.2工业原料 11

3.1.3新型筋材 12

3.2实验准备 12

3.2.1硫铝酸盐水泥的准备 12

3.2.2水化样品的制备 12

3.2.3试件的制备 13

3.3实验方案 14

3.3.1侵蚀养护 14

3.3.2电化学测试， 15

第四章 结论与展望 16

4.1实验分析 16

4.1.1水泥水化产物XRD分析 16

4.1.2钢筋电极的钝化和腐蚀行为的研究 18

4.2结论 21

4.3课题研究展望 22

参考文献 23

致谢 25

绪论

1.1研究背景

钢筋混凝土是我国建筑行业中应用最广泛的一种结构材料，随着我国经济实力的持续增长，房屋、桥梁、道路等基础建筑的建造不断增加，钢筋混凝土的用量也随之增长迅猛，同时，它的使用寿命也受到广泛关注。随着风沙、雨水以及二氧化碳等外部环境的侵蚀，在建筑混凝土中钢筋的腐蚀一定程度上影响着混凝土建筑物的强度、寿命。不使用钢筋作为加固材料的普通混凝土较稳定，且可在海洋环境中坚固耐用，但强度有时达不到使用要求，考虑到海洋产业的发展，特别是要经受海浪的冲击等恶劣的环境，暴露在海洋环境下道德建筑物需要更高的强度和更好的耐久性。钢筋混凝土满足了强度需求，可是氯离子、碳酸的存在加剧钢筋腐蚀，使用钢筋加固使其在海洋环境下变的更加脆弱，在《典型腐蚀环境分类表》 ( ISO 12944) 中，海洋环境被认为是腐蚀级别最强的腐蚀环境^[1]，所以寻找增加砼结构耐腐蚀性的方法成为重要研究课题。

钢筋混凝土是一类具有强碱性的建筑材料，拌和的混凝土pH值约为12.6-13.5^[2]。在这种强碱性环境下，钢筋与混凝土的接触面会形成一层致密的钝化膜，抵抗外界环境的侵蚀。但钢筋材料本身以及混凝土所处的复杂环境的不同导致腐蚀速率不尽相同^[3]。由于钢筋的组成元素不同，因而在外部环境下形成的钝化膜的耐蚀性应各有差异，同时，使用不同品种的水泥，其形成水化产物不同、pH值不同，同一钢筋所形成的钝化膜也有所不同。因此，本文对新型筋材在混凝土中的钝化行为和腐蚀行为进行了探究。

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