在役混凝土结构中钢筋腐蚀的电化学表征及原位监测原理

以在役混凝土结构钢筋脱钝腐蚀为研究对象, 基于电化学腐蚀原理和阳极区腐蚀形貌的非均匀特征, 进一步揭示在役混凝土结构钢筋腐蚀电化学行为的信号输出规律, 采用低电平静电测量方法动态捕捉仅与腐蚀趋势与状态有关的开路腐蚀电势信号以及仅与阴极控制相关的电化学被动全频噪声特征谱, 以新的时域和频域分析方法, 实现屏蔽温湿度、电磁、腐蚀诱因类别和钢筋微环境影响的脱钝腐蚀电化学表征, 通过滤噪整合建立充分必要的腐蚀复合判据; 通过机械精密加工, 在不改变芯样混凝土表面及其本身所处腐蚀环境、抵抗由表及里腐蚀因子侵入性能、监测部位混凝土应力水平的前提下, 微创植入钢筋腐蚀信号传感单元阵列于设计部位, 建立在役混凝土结构耐久性极限状态动态预测模型, 编制建立预测模型的通用程序, 并通过系列实验阐明其理论原理。从而实现对原位钢筋腐蚀全过程动态监测的机理描述, 为后置式钢筋腐蚀监测系统的研发奠定关键性理论基础。

本项目以中国宁波甬江水底隧道的在役混凝土结构中钢筋腐蚀为研究对象, 基于电化学腐蚀原理和阳极区腐蚀形貌的非均匀特征, 进一步揭示钢筋腐蚀行为的电化学输出规律；采用了低电平静电测量方法，动态捕捉仅与腐蚀趋势、状态有关的开路腐蚀电势信号，以及仅与阴极控制相关的全频噪声特征谱； 以新的时域和频域分析方法, 实现了与温湿度、电磁、腐蚀诱因类别和钢筋微环境影响无关的腐蚀电化学表征, 通过滤噪建立充分必要的腐蚀复合判据。通过机械精密加工, 在不改变芯样混凝土表面及其本身所处腐蚀环境、抵抗腐蚀因子的侵入性能、应力状态的前提下, 微创介入钢筋腐蚀传感单元于设计部位, 建立了在役混凝土结构耐久性极限状态的动态预测模型和程序。从而实现了对原位钢筋腐蚀全过程监测机理的描述, 为后置式钢筋腐蚀监测系统的研发奠定关键性的理论基础。