地鐵工程混凝土結(jié)構(gòu)往往處于雜散電流與氯離子共存的腐蝕環(huán)境中，二者對混凝土耐久性劣化的相互促進(jìn)作用使得這類工程混凝土面臨更為嚴(yán)重的耐久性問題，其耐久性的劣化機(jī)理也比單因素作用更加復(fù)雜。本文圍繞著雜散電流與氯離子共存環(huán)境下，鋼筋混凝土的劣化特征、劣化機(jī)理以及相應(yīng)的高耐久性材料制備開展了深入的系統(tǒng)的研究工作，其獲得的研究成果對地鐵等地下工程混凝土材料的耐久性設(shè)計(jì)與應(yīng)用，具有重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。
論文進(jìn)行的主要工作和取得的重要成果有：
通過系統(tǒng)研究雜散電流與氯離子共存環(huán)境下，受腐蝕鋼筋電化學(xué)當(dāng)量和銹蝕特征的依時(shí)變化規(guī)律，以及相應(yīng)混凝土力學(xué)性能退化特點(diǎn)，掌握了該環(huán)境條件下鋼筋混凝土的鋼筋銹蝕速度快、銹蝕程度嚴(yán)重以及混凝土抗壓強(qiáng)度和彈性模量失效快的劣化特征。同時(shí)采用電化學(xué)測試技術(shù)，探明了氯離子引發(fā)鋼筋銹蝕極限濃度值隨雜散電流強(qiáng)度增加而下降的變化規(guī)律，首次提出了雜散電流與氯離子共存環(huán)境下的氯離子引發(fā)鋼筋銹蝕極限濃度值的表征方法：[Cl一]／[OH．】=2．33e-o-12』。建立了該環(huán)境條件下的鋼筋混凝土銹蝕破壞模型，與已有單一因素影響下的同類模型相比，該模型對鋼筋混凝土銹蝕破壞過程，特別是銹蝕誘導(dǎo)期，進(jìn)行了更為詳細(xì)的描述：誘導(dǎo)期應(yīng)分為兩個(gè)階段，第一階段為誘導(dǎo)發(fā)展期，主要由雜散電流誘發(fā)鋼筋銹蝕；第二階段為誘導(dǎo)加速期，該階段主要由氯離子誘發(fā)鋼筋銹蝕。深入研究了雜散電流對水泥石內(nèi)部固化態(tài)氯離子穩(wěn)定性的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明雜散電流會對水泥石固化氯離子的能力產(chǎn)生不利影響，隨雜散電流強(qiáng)度增加和通電時(shí)間延長，氯離子由固化態(tài)向游離態(tài)的轉(zhuǎn)變趨勢越為顯著。采用C3A和C．S．H凝膠制備等宏觀試驗(yàn)方法，以及X射線衍射(Ⅺ①)、熱重分析(TG)、表面電位等微觀測試手段探明了雜散電流對固化態(tài)氯離子穩(wěn)定性的不利影響，主要與以物理吸附形式固化的氯離子穩(wěn)定性有關(guān)。同時(shí)采用Stem凝膠雙電層理論對這種影響機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的論述與分析。此外，根據(jù)雜散電流影響下氯離子由固化態(tài)向游離態(tài)的轉(zhuǎn)變規(guī)律，提出了水泥石內(nèi)部化學(xué)鍵合和物理吸附兩種固化態(tài)氯離子的分離方法。
系統(tǒng)研究了雜散電流對氯離子向混凝土內(nèi)部遷移過程的影響規(guī)律，探明了氯離子在雜散電流影響下會加速向鋼筋表面區(qū)域匯聚的遷移特征。通過分析雜散電流在混凝土內(nèi)部所形成電場的分布特點(diǎn)，根據(jù)電滲流理論和X射線能譜武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文(EDXA)等微觀測試分析結(jié)果，提出了“擴(kuò)散電遷移”假說對雜散電流影響下的氯離子遷移機(jī)制進(jìn)行解釋。同時(shí)在考慮雜散電流對混凝土固化氯離子能力和氯離子分布影響的基礎(chǔ)上，建立了雜散電流存在情況下氯離子向混凝土內(nèi)部的遷移方程。
根據(jù)雜散電流與氯離子共存環(huán)境下鋼筋混凝土的劣化特征和劣化機(jī)理，提出了該環(huán)境條件下地鐵工程混凝土材料：56d電阻-5鹼_100殷-c聊，28d電通量<350C，氯離子擴(kuò)散系數(shù)0．5~o．8x10-13m2／s的高阻抗、高抗?jié)B的設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)方法。從材料學(xué)角度出發(fā)，采用材料復(fù)合制備原理，利用礦物摻合料、輕集料和絕緣型聚合物等功能材料復(fù)合使用的方法，成功的制備出了56d混凝土電阻率為110．5施．c塒，28 d電通量為223 C的能夠滿足地鐵工程高阻抗和高抗?jié)B要求的新型高性能混凝土。
關(guān)鍵詞：雜散電流：氯離子；混凝土耐久性；鋼筋銹蝕；電阻率；抗?jié)B性
