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(dòng)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(jì)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(dòng)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(huì)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(fèi)用增加，一旦損壞將導(dǎo)致輸運(yùn)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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)間倉促加之筆者水平所限，書中難免錯(cuò)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室白曉紅團(tuán)隊(duì)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(xiàng)目2項(xiàng)，主持校級(jí)項(xiàng)目1項(xiàng)，省部級(jí)項(xiàng)目2項(xiàng)。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(píng)價(jià)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?jī)?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(yàn)材料和方法
2.2.1試驗(yàn)材料
2.2.2試驗(yàn)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(hào)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(gè)方面。國外在這方面研究相對(duì)較早，Payne等研究了高嶺黏士對(duì)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(duì)重金屬等離子的吸附。Kelly對(duì)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(shí)驗(yàn)得出土中雙電層對(duì)水的滲透起阻滯作用;在非飽和土中，應(yīng)考慮雙電層對(duì)滲透率的影響。劉茜等利用土柱試驗(yàn)對(duì)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(duì)土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。蒙高磊等研究了水土作用對(duì)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(shí)間和作用時(shí)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(duì)污染地區(qū)的巖土工程勘察內(nèi)容、評(píng)價(jià)以及一些主要的治理措行了評(píng)價(jià)。白曉紅等通過室內(nèi)試驗(yàn)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(jiǎn)便的方法，目前研究多，已廣泛應(yīng)用于污染土性質(zhì)的評(píng)價(jià)與加固測(cè)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(píng)價(jià)污染場(chǎng)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(jì)算相對(duì)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(shí)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(duì)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(gè)齡期下電阻率與強(qiáng)度均呈現(xiàn)出很好的線性關(guān)系。儲(chǔ)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(cè)試技術(shù)已廣泛應(yīng)用于污染土性質(zhì)的評(píng)價(jià)與加固測(cè)試效果中。
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