金屬或合金在土壤中發(fā)生的腐蝕稱為土壤腐蝕。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在地下鋪設(shè)了越來越多的油管、水管和煤氣管道，構(gòu)成了“地下動脈”。由于土壤組成和性質(zhì)的復(fù)雜性，金屬的土壤腐蝕差別很大。埋在某些土壤中的古代鐵器可以經(jīng)歷千百年而沒有多大銹蝕，可是有些地下管道卻只用了一兩年就腐蝕穿孔。同一根輸油管在某一地段腐蝕很嚴(yán)重，而在另一地段卻完好無損。因此研究金屬材料的砂土環(huán)境腐蝕為和規(guī)律，為地下工程選材與防護(hù)設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，具有重大意義。本書以砂土電化學(xué)理論、含易溶鈉鹽砂土電化學(xué)特性和砂土中X80鋼電化學(xué)腐蝕應(yīng)用為研究主線
金屬在自然環(huán)境中的腐蝕是普遍的腐蝕現(xiàn)象。自然環(huán)括大氣、水(淡水、海水)和土壤環(huán)境，以及與三者都有關(guān)系并廣泛存在的微生物環(huán)境。金屬或合金在土壤中發(fā)生的腐蝕稱為土壤腐蝕。
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在地下鋪設(shè)了越來越多的油管、水管和煤氣管道，構(gòu)成了“地下動脈”。此外，地下還設(shè)有大量電纜、通信設(shè)施和各種地下建筑物。它們由于土壤中存在的水分、氣體、雜散電流和微生物的作用會遭受腐蝕，常帶來一系列問題。首先，土壤腐蝕使得埋地管線的維修費用增加，一旦損壞將導(dǎo)致輸運物質(zhì)大量流失，有可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸和環(huán)境污染;其次，金屬構(gòu)件一般埋在地下1~2m處，出了問題不易發(fā)現(xiàn)，維修也很困難;后，由于土壤條件變化大，土壤腐蝕影響因素多而且復(fù)雜，加之工業(yè)污染及雜散電流的參與，使得士壤腐蝕防不勝防，有時難以采取有效的防護(hù)措施。
由于土壤組成和性質(zhì)的復(fù)雜性，金屬的土壤腐蝕差別很大。埋在某些土壤中的代鐵器可以歷千而沒有多大銹蝕，可是有些地下管道卻只用了一兩年就腐蝕穿孔。同一根輸油管在某一地段腐蝕很嚴(yán)重，而在另一地段卻完好無損。因此研究金屬材料的砂土環(huán)境腐蝕變化規(guī)律，為地下工程選材與防護(hù)設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，具有重大意義。
本書以砂土電化學(xué)理論、含易溶鈉鹽砂土電化學(xué)特性和砂土中X80鋼電化學(xué)腐蝕應(yīng)用為研究主線，基于電化學(xué)理論、土壤黏附機(jī)理及考慮時效機(jī)一步探索含易溶鈉鹽砂土黏附-電化學(xué)現(xiàn)象之間的關(guān)系，研究含易溶鈉鹽砂土的電化學(xué)特性及其腐蝕機(jī)理。并在此基礎(chǔ)上研究了自然風(fēng)干狀態(tài)下砂土中X80鋼的電化學(xué)腐蝕行為。
在本書的撰寫過程中，筆者參閱了許多相關(guān)資料及參考文獻(xiàn)，在此向諸位作者一并致謝。由于時間倉促加之筆者水平所限，書中難免錯漏，望讀者指正。
謝瑞珍，女，碩士就讀于太原理工大學(xué)，材料科學(xué)與工程學(xué)院，表面工程，主要參與研究材料表面改性和腐蝕磨損性能;博士就讀于太原理工大學(xué)，土木工程學(xué)院，巖土工程專業(yè);現(xiàn)為晉中學(xué)院副教授，擔(dān)任“材料科學(xué)與工程系實驗室”主任來參與了太原理工大學(xué)巖土與地下工程山西省實驗室白曉紅團(tuán)隊土壤腐蝕性及腐蝕應(yīng)用相關(guān)研究，主要從事砂土環(huán)境中金屬材料的腐蝕行為研究。目前，參與國家自然科學(xué)項目2項，主持校級項目1項，省部級項目2項。在國際和國內(nèi)刊物上發(fā)表多篇科技論文，其中一作論文共9篇括SCl6篇，中文核心3篇。
章緒論
1.1引言
1.2鹽潰/污染土的形成及其工程性質(zhì)研究現(xiàn)狀
1.2.1鹽漬/污染土的污染機(jī)制
1.2.2鹽潰/污染土的工程性質(zhì)研究現(xiàn)狀
1.3土壤腐蝕特性研究現(xiàn)狀
1.3.1混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)
1.3.2管線鋼的土壤腐蝕
1.3.3土壤腐蝕評價方法
1.4電化學(xué)理論及其在砂土中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀
1.4.1腐蝕電化學(xué)理論
1.4.2砂土的電化學(xué)特性及腐蝕應(yīng)用研究現(xiàn)狀
1.5選題意義和研究內(nèi)容
第二章砂土電化學(xué)理論模型研究
2.1引言
2.2試驗材料和方法
2.2.1試驗材料
2.2.2試驗方法，
2.3結(jié)果與討論
2.3.1砂土顆粒形貌
2.3.2砂土顆粒分布規(guī)律
2.3.3水分特征曲線模型
2.3.4砂土一電極等效電路模型
2.4本章小結(jié)
……
第三章不同含水量砂土的電化學(xué)行為研究
第四章含易溶鈉鹽砂土的電化學(xué)阻抗行為研究
第五章含易溶鈉鹽砂土中X80鋼的腐蝕機(jī)理研究
第六章含易溶鈉鹽砂土電化學(xué)機(jī)理分析研究
第七章結(jié)論與展望
附錄
術(shù)語和符號說明
參考文獻(xiàn)
1.2.1鹽漬/污染土的污染機(jī)制
鹽漬/污染土的污染機(jī)制方面的研究主要集中在離子交換、雙電層變化和膠結(jié)物溶蝕、溶解三個方面。國外在這方面研究相對較早，Payne等研究了高嶺黏士對孔隙液中銅離子的吸附與濃度的影響以及不同類型的黏士土(高嶺石、伊利石、蒙脫石)對重金屬等離子的吸附。Kelly對防止污染物入水體與士體的方法，以及土體再生利用可能行了研究。張信貴等研究了水土作用中礦物質(zhì)(鐵、鈣、鎂和鋁)含量和存在狀態(tài)，得出了污染土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響及其機(jī)理。葉為民等基于鈉高嶺土實驗得出土中雙電層對水的滲透起阻滯作用;在非飽和土中，應(yīng)考慮雙電層對滲透率的影響。劉茜等利用土柱試驗對海水入侵過程中可能發(fā)生的水文地球化學(xué)作行了研究，得出地下水與黏粒之間的陽離子交換吸附作用是主要的。陳余道等研究了污染土中膠結(jié)物成分變化和膠結(jié)作用的強(qiáng)弱對土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。蒙高磊等研究了水土作用對桂林重塑紅黏土界限含水量以及脹縮性的影響及作用機(jī)理。
鹽漬/污染土的形成是土-水溶液系統(tǒng)間污染物轉(zhuǎn)化、遷移、降解、吸收、擴(kuò)散的過程。原來的土體體系中增加了新的化學(xué)組分或改變了其原先的化學(xué)組分，壓縮或增加雙電層厚度，終影響膠體顆粒的膨脹力度，如粒間應(yīng)力、土體體積變化、膨脹和收縮等。
1.2.2鹽漬/污染土的工程性質(zhì)研究現(xiàn)狀
鹽潰/污染土工程性質(zhì)方面的研究主要集中在其物理、力學(xué)和電學(xué)特性的研究。劉漢龍等研究了酸堿污染土基本物理性質(zhì)。劉全義認(rèn)為土與污染物作用時間和作用時的溫度是研究污染土工程性質(zhì)需要考慮的因素。李琦等對污染地區(qū)的巖土工程勘察內(nèi)容、評價以及一些主要的治理措行了評價。白曉紅等通過室內(nèi)試驗研究了H,SOq、NaOH 和NaCl污染后土樣的可塑性指標(biāo)變化。
電阻率法是一種無損、快捷、簡便的方法，目前研究多，已廣泛應(yīng)用于污染土性質(zhì)的評價與加固測試效果中。有機(jī)污染土電阻率，與土中污染物含量、滲漏過程以及土體強(qiáng)度等相關(guān)。劉松玉等在重金屬污染、有機(jī)污染土電阻率特性闡釋和電阻率CPTU 能孔壓靜力觸探)評價污染場地原理方法研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，不同含油率的柴油、煤油污染土電阻率與體積含濕率、油水飽和度間的關(guān)系可以用同一公式表達(dá)。郭秀軍研究了生活垃圾滲濾液污染土滲濾液滲漏污染過程的二維、三維電阻率映像法，基于Archie型公式求得土體中污染物的含量，計算相對誤差低于10%。邊漢亮等研究發(fā)現(xiàn)，同一齡期有機(jī)氯農(nóng)(氘氰菊酯)污染土的電阻率隨農(nóng)摻量的增加而減小，在28d齡期時電阻率大。董曉強(qiáng)等建立了生活污水、造紙廠污水污染水泥土電阻率和抗壓強(qiáng)度的定量關(guān)系。
重金屬污染土電阻率特性，也與污染物濃度、污染土強(qiáng)度和物理指標(biāo)等相關(guān)。章定文等研究發(fā)現(xiàn)水泥固化重金屬(鉛)污染土電阻率與強(qiáng)度之間近似服從冪函數(shù)關(guān)系，并將Archie電阻率公式擴(kuò)展應(yīng)用到固化重金屬污染土領(lǐng)域，研究了碳化對水泥固化鉛污染土電阻率特性的影響。張少華等研究發(fā)現(xiàn)水泥固化鋅污染土的電阻率隨交流電頻率的增加而明顯降低，在各個齡期下電阻率與強(qiáng)度均呈現(xiàn)出很好的線性關(guān)系。儲亞等根據(jù)鋅(Zn)污染后土體的物理指標(biāo)變化，建立土壤電阻率與pH、塑限、液限、顆粒成分等物理指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系。葉萌等研究發(fā)現(xiàn)影響重金屬(Cu)污染土電阻率變化的主次因素依次是重金屬污染物濃度、含水率、土的類型。
整體而言，鹽漬/污染土污染機(jī)理已提出;工程性質(zhì)方行了大量研究，取得了豐碩的成果;電阻率測試技術(shù)已廣泛應(yīng)用于污染土性質(zhì)的評價與加固測試效果中。
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