【摘 要】
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当前,国家正在大力实施海洋开发战略,海洋基础设施建设日益重要,海洋环境下特有的严酷服役条件使得钢筋混凝土结构面临复杂的耐久性问题。特别地,海水中的氯离子易于侵蚀混凝土引发钢筋锈蚀,进而大大缩短了构件的使用寿命,对钢筋锈蚀的阻止与抑制是实现服役寿命动态延长的重要途径。本文针对既有钢筋混凝土结构的双向电迁移修复技术,展开了关于一种新型阳离子阻锈剂的研究。具体而言,以咪唑为主要原料设计并制备了一种可对钢
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当前,国家正在大力实施海洋开发战略,海洋基础设施建设日益重要,海洋环境下特有的严酷服役条件使得钢筋混凝土结构面临复杂的耐久性问题。特别地,海水中的氯离子易于侵蚀混凝土引发钢筋锈蚀,进而大大缩短了构件的使用寿命,对钢筋锈蚀的阻止与抑制是实现服役寿命动态延长的重要途径。本文针对既有钢筋混凝土结构的双向电迁移修复技术,展开了关于一种新型阳离子阻锈剂的研究。具体而言,以咪唑为主要原料设计并制备了一种可对钢筋产生多个吸附位点的咪唑阳离子阻锈剂;全面评价了咪唑阳离子阻锈剂在模拟混凝土孔溶液中的阻锈性能并分析了其阻锈作用机理;在外加电场作用下将咪唑阳离子阻锈剂导入钢筋混凝土中,研究了咪唑阳离子阻锈剂对钢筋混凝土耐蚀性能的影响。基于全文的工作,得到以下主要结论:(1)以咪唑为原材料,利用乙酸乙酯为反应溶剂,通过反应釜溶剂法,制备了羟基功能化的咪唑阳离子阻锈剂,其在碱性的饱和氢氧化钙溶液中具有良好的溶解性与稳定性。(2)咪唑阳离子阻锈剂对钢筋具有明显的缓蚀效果。腐蚀早期,钢筋的阻锈性能随咪唑阳离子阻锈剂掺量的增加先提升后下降,在临界掺量1.5%时,咪唑阳离子阻锈剂表现出最优阻锈性能,可以有效提高临界氯离子浓度近5倍。其中,腐蚀龄期为1d时,0.5%掺量的咪唑阳离子阻锈剂具有比2%的市售醇胺类阻锈剂更优的阻锈性能;咪唑阳离子阻锈剂与钢筋产生多个吸附位点,通过物理、化学吸附在钢筋表面成膜,以此阻隔氯离子的侵蚀,减缓了钢筋的腐蚀速度,使得钢筋表面保持相对平整,且腐蚀产物明显减少。(3)咪唑阳离子阻锈剂对劣化钢筋混凝土的修复作用良好。40v电压下将咪唑阳离子阻锈剂导入钢筋混凝土,处理了28d后,钢筋附近的混凝土已经开始有阻锈剂的积累现象,氯离子排出率达到90%,相对于单一的电化学除氯处理,使用了咪唑阳离子阻锈剂的双向电迁移处理后,钢筋混凝土表现出更大的容抗弧半径、更正的腐蚀电位及更低的腐蚀电流密度,钢筋表面的腐蚀产物明显减少,并且降低了钢筋附近的混凝土孔隙率。鉴于咪唑阳离子阻锈剂表现出的良好阻锈性能及电迁移能力,有望将其应用于工程实践,这对于突破当前劣化钢筋混凝土修复技术存在的瓶颈有着重要的意义。
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