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文献速读 Cem.Concr.Compos.：氯离子加速侵蚀下碳纳米管/聚乙烯醇混杂改性混凝土中钢筋的腐蚀行为  题目 题目：Corrosion behavior of steel rebar embedded in hybrid CNTs-OH/polyvinyl alcohol modified concrete under accelerated chloride attack 氯离子加速侵蚀下碳纳米管/聚乙烯醇混杂改性混凝土中钢筋的腐蚀行为 关键词 羟基碳纳米管；聚乙烯醇；钢筋混凝土；外施电压技术；加速氯离子侵蚀 来源 出版年份：2019 来源：Cement and Concrete Composites 课题组：华南农业大学水利与土木工程学院李庚英课题组 研究背景 钢筋混凝土由于其优异的力学性能以及较高的性价比，成为土木工程中应用最广泛的建筑材料,。通常钢筋混凝土具有良好的耐久性，在高碱性基体中可以在钢筋表面形成一层钝化膜，这可以有效地阻止钢筋腐蚀。然而，当腐蚀性离子穿透混凝土保护层并接触到钢筋表面时，钝化膜可能被会破坏，导致钢筋发生锈蚀，由于锈蚀体积可以达到未腐蚀钢筋的3 - 5倍，从而导致混凝土内部开裂和保护层剥落。混凝土保护层的退化以及钢筋的腐蚀会导致钢筋混凝土结构使用寿命的显著降低。碳纳米管（CNTs）具有极高的纵横比和完美的分子结构而被认为是理想的高性能复合材料增强材料。在水泥基材料中使用碳纳米管可以提高其力学强度、杨氏模量、断裂韧性和抗渗性，归因于纳米材料的裂缝桥接和孔隙填充效应，此外，还可以降低钢筋混凝土中钢筋的腐蚀风险。聚乙烯醇（PVA）是一种亲水、无毒、不导电、低成本的合成高分子材料。PVA可以在凝胶过程中通过半永久性纠缠和分子缔合形成三维网络。这种三维网络结构可以提高水泥基材料的力学性能和耐久性能。 研究出发点 目前，关于碳纳米管与聚乙烯醇复掺在水泥基材料中的相关研究较少，基于此，本文主要探究羟基碳纳米管和聚乙烯醇复掺对水泥基材料中钢筋抗腐蚀的有效性。 研究内容 本文系统研究了羟基碳纳米管（CNTs-OH）和聚乙烯醇（PVA）对混凝土力学性能、吸水率以及混凝土中钢筋在加速氯离子侵蚀下的腐蚀行为的单一和混合效应。探讨了CNTs-OH与PVA混合有效性，通过使用外加电压技术对暴露于5% NaCl溶液中的试样上的钢筋腐蚀过程进行评价。测定了钢筋的腐蚀电流、开裂行为和失重情况。最后，采用压汞法（MIP）对CNTs-OH/PVA改性混凝土的微观结构进行了研究，探讨了改性混凝土性能提高的机理。  图1 CNTs-OH/PVA复合改性混凝土试样的制备程序  图2 外加电压加速腐蚀试验的样品制备（a-b）和试验装置（c-d）  图3 四种混合料在不同养护龄期的吸水率  图4 劈裂混凝土中钢筋的锈蚀分布情况 主要结论 (1)单掺PVA或CNTs-OH对混凝土的力学性能影响不大。复掺PVA和CNTs-OH可使材料的抗折强度和抗压强度分别提高20%和9%； (2)MIP分析结果表明，单掺和复掺CNTs-OH和PVA均能降低混凝土的孔隙率，细化混凝土中的孔隙结构； (3)复掺PVA和CNTs-OH可以降低混凝土的吸水率，但这种增强作用随着养护龄期的延长而减弱； (4)PVA和CNTs-OH杂化对抗氯离子渗透性具有一定的影响。当样品暴露于5% NaCl溶液的人工氯离子环境中时，CNTs-OH/PVA的加入大大降低了钢筋混凝土的外加电流和锈蚀量，其中混凝土保护层的开裂时间增加了约60%。CNTs-OH/PVA改性混凝土中钢筋的质量损失仅为0.14%，腐蚀程度比对照混凝土降低约94%； (5)单掺PVA也能降低混凝土中钢筋的锈蚀速率，混凝土保护层开裂时间比对照组延迟38%。此外， PVA改性单体混凝土中钢筋的质量损失比对照组混凝土降低约75%。然而，PVA改性混凝土中存在的不均匀腐蚀可能会增加降低结构安全性的风险; (6)虽然CNTs-OH降低了混凝土的孔隙率，细化了混凝土的孔结构，但也提高了混凝土的导电性。对于单掺0.5% CNTs-OH的钢筋混凝土，混凝土保护层表面形成可见裂缝的时间低于对照组混凝土试样。进一步系统研究低掺量CNTs-OH对混凝土中钢筋的腐蚀行为是值得探索的。 本期编者简介 翻译： 罗盛禹 硕士生 深圳大学 审核： 刘建伟 硕士生 深圳大学 排版： 舒雨清 硕士生 深圳大学 本期学术指导 何 闯 博士后 深圳大学 龙武剑 教 授 深圳大学 文献链接： https:///10.1016/j.cemconcomp.2019.02.013 |
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