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钢筋腐蚀是影响混凝土耐久性极其重要的因素,而目前对地铁隧道环境下、初始损伤混凝土内钢筋锈蚀机理的研究较少。本文以氯离子、氯离子与硫酸根离子耦合因素两种侵蚀环境下带缝混凝土内钢筋锈蚀为主要研究对象,设计微裂缝制作方案,以理论分析及腐蚀电位、线性极化、动电位极化、交流阻抗谱等电化学测试方法,研究氯离子浓度、氯离子与硫酸根离子耦合因素及裂缝宽度对初始损伤混凝土内钢筋锈蚀速率的影响,建立考虑各影响因素的钢筋腐蚀电流密度时变模型及初始损伤混凝土内钢筋锈蚀量预测模型,初步揭示初始损伤混凝土内钢筋的锈蚀机理。本文的主要研究内容如下: (1)从电化学角度出发,理论分析开裂混凝土内钢筋锈蚀机理,总结影响开裂混凝土内钢筋锈蚀的主要因素及研究钢筋锈蚀的主要方法。 (2)通过自然浸泡试验,应用腐蚀电位、线性极化、动电位极化和电化学阻抗谱等电化学测试方法,研究了氯离子单因素、氯离子与硫酸根离子耦合因素以及裂缝宽度等对钢筋锈蚀速率的影响,得到不同腐蚀环境及裂缝宽度下试件的腐蚀电位、极化电阻、塔菲尔曲线、交流阻抗谱等反应钢筋锈蚀机理的电化学参数。通过分析,得到结论:随着氯离子浓度的增大,开裂混凝土内钢筋发生锈蚀的概率增大,钢筋的锈蚀速率亦增大;硫酸根离子对开裂混凝土内钢筋的锈蚀起抑制作用;在0.1mm~0.3mm宽度范围内,随着裂缝宽度的增大,钢筋发生锈蚀的概率增大,钢筋锈蚀速率则变化微弱,钢筋锈蚀量增大。 (3)通过拟合不同腐蚀环境下的塔菲尔曲线,得到精确的阴阳极塔菲尔斜率及Stern-Geary常数B值,采用Stern-Geary公式,求得不同侵蚀性环境下开裂混凝土内钢筋腐蚀电流密度时变值,定量研究不同侵蚀性环境下开裂混凝土内钢筋锈蚀速率。 (4)根据试验数据建立考虑裂缝宽度、氯离子浓度、硫酸根离子浓度等影响因素的钢筋腐蚀电流密度时变模型;根据法拉第定律,建立开裂混凝土内钢筋锈蚀量预测模型,根据钢筋达到耐久性极限状态的钢筋锈蚀率,预测初始损伤混凝土耐久性寿命,初步揭示初始损伤混凝土内钢筋锈蚀机理。