功能性有机阻锈剂提升氯盐环境下砼结构耐久性的理论与方法

In order to solve the prominent problem of durability deterioration of concrete structures in chloride conditions, the theory and methods on the improvement of concrete structure durability in chloride conditions by applying functional organic corrosion inhibitor (FOCI) will be established by means of experimental investigation, theoretical analysis and numerical simulation. The main research contents include: (1) Synergic improvement mechanisms and self-repair mechanism of FOCI component molecules in inhibiting carbon steel corrosion in chloride conditions and the changes of re-passivation threshold concentration of FOCI under the different chloride concentrations; (2) The transport mechanism and models of FOCI in concrete as well as the effects of FOCI and concrete material parameters on the transport behaviors of FOCI in concrete;(3) The influences of surface coating FOCI on the corrosion current density of steel bar in concrete structure mixed various chloride contents, and the assessment method of FOCI effects on the new concrete structure protection or damage concrete structure rehabilitation in chloride conditions.This study will be provide a scientific basis not only for prolonging the service life of concrete structures and improving the service performance of concrete structure under chloride conditions, but also for the engineering application of FOCI for the improvement of concrete structure durability in chloride conditions.

针对氯盐环境下混凝土结构耐久性退化这一突出问题，通过实验研究、理论分析和数值模拟，建立功能性有机阻锈剂（FOCI）提升氯盐环境下混凝土结构耐久性的理论和方法，主要研究内容有：(1) 研究FOCI各组分分子间协同提高钢筋阻锈效率的机理、修复锈蚀钢筋的新机制以及不同氯盐浓度下锈蚀钢筋再钝化的FOCI阈值浓度及其变化规律；(2) 研究FOCI在混凝土中的传输机制，建立相应的传输模型及其数值分析方法，分析FOCI介质、混凝土材料参数和水饱和度对FOCI传输性能的影响；(3)研究表面涂覆FOCI对新建混凝土结构的防护效果和对不同氯盐含量下混凝土结构中钢筋腐蚀电流密度的影响，建立氯盐环境下混凝土结构耐久性防护和损伤修复效果的评价方法。.本项目的研究为提高氯盐环境下混凝土结构使用寿命和改善混凝土结构的服役性能奠定基础，同时也为表面涂覆FOCI提升氯盐环境下混凝土结构耐久性的工程应用提供科学依据。

本项目针对氯盐环境下混凝土结构耐久性退化突出这一问题，通过实验研究、理论分析和数值模拟，建立了功能性有机阻锈剂（FOCI）提升氯盐环境下混凝土结构耐久性的理论和方法，主要工作和研究成果有：(1) 应用量子化学计算分析了FOCI各组分分子间协同提高钢筋阻锈效率的机理，运用XPS\AFM等实验手段研究了修复锈蚀钢筋的作用机制，探讨了不同氯盐浓度下锈蚀钢筋再钝化的FOCI阈值浓度及其变化规律；(2)研究了FOCI在混凝土中的传输机制，建立了反应性和非反应性FOCI的传输模型及其数值分析方法，分析了FOCI介质、混凝土材料参数和水饱和度对FOCI传输性能的影响；(3)研究了表面涂覆FOCI对新建混凝土结构的防护效果和对不同氯盐含量下混凝土结构中钢筋腐蚀电流密度的影响，建立了氯盐环境下混凝土结构耐久性防护和损伤修复效果的量化评价方法，编制了基于FOCI在混凝土中传输过程分析防护与修复锈蚀钢筋的计算机软件。. 在上述工作基础上编著了“迁移性阻锈剂-制备、性能及其在混凝土结构耐久性提升中应用”著作一部（化学工业社出版中）；参加国际国内学术会议9次，在国内外重要期刊发表学术论文9篇、国际国内会议及其他期刊论文10篇，目前SCI收录期刊4篇，EI收录8篇，在审期刊论文2篇；申请国家发明专利2项；取得软件著作权2件；培养毕业硕士生5人（1人在职），即将毕业2人，其中获国家奖学金2人、优秀生3人、攻博2人，在读研究生7人。. 本项目实现了通过现场检测和输入混凝土孔隙率、保护层厚度等结构参数以及钢筋腐蚀电流密度即可计算出防护与修复混凝土中钢筋需要的FOCI涂覆量的目标；项目为提高氯盐环境下混凝土结构使用寿命和改善混凝土结构的服役性能奠定了基础，同时也为大规模开展使用表面涂覆FOCI实现氯盐环境下混凝土结构耐久性提升的工程应用提供科学依据和示范实例。