混凝土中钢筋腐蚀过程的温湿度综合效应

环境的温度和相对湿度是影响混凝土中钢筋锈蚀速度的重要因素,这2个因素对混凝土中钢筋的腐蚀电流强度的影响并不是孤立的,而是互相交织在一起彼此产生影响的。通过试验研究了温湿度共同作用下混凝土中钢筋腐蚀速度的变化规律。研究表明,温度愈高,钢筋的腐蚀电流强度达到最大峰值时所对应的相对湿度愈大;相对湿度不同,温度升高对钢筋的腐蚀电流强度提高的幅度也不同。     

恒定气候混凝土内钢筋锈蚀速率的时变特征与机理

为了深入研究混凝土中钢筋腐蚀龄期对钢筋锈蚀速率的影响，通过加速腐蚀试验研究了不变环境条件下混凝土中钢筋腐蚀电流强度的经时变化过程，并通过微观测试技术对混凝土中钢筋锈蚀层发展过程进行了机理分析，全面解释了钢筋腐蚀速率的经时变化过程规律．结果表明：钢筋表面锈蚀层（水泥浆体与铁锈物混合层）的形成与发展是钢筋锈蚀速率发生变化的主要原因；在气候环境条件恒定条件下，混凝土内钢筋的锈蚀速率的时变过程可分为锈蚀初期的下降阶段、平稳发展阶段和混凝土开裂后的上升阶段．     

氯盐外侵混凝土内钢筋的锈蚀特征及机理分析

通过大量的构件破型观测了混凝土中钢筋的表观锈蚀形态,基于电化学基本原理,对混凝土中钢筋的腐蚀电流分布进行了机理分析和试验验证.结果表明,混凝土内钢筋的锈蚀特征取决于钢筋内外表面的钝活化状态和他们之间形成的宏观腐蚀电流I_g.I_g的存在不仅加速了钢筋外表面的锈蚀,而且对钢筋内表面形成了阴极保护,从而使钢筋锈蚀呈现出靠近混凝土保护层的一侧锈蚀比较严重,而背向保护层的一侧则几乎没有发生锈蚀的特征.钢筋的腐蚀为微电池腐蚀和宏电池腐蚀并存,忽略其中任何一个都将使计算的腐蚀电流偏低.钢筋的总腐蚀电流等于活化区钢筋的微电池腐蚀电流I_(corr2)和I_g在活化区引起的阳极溶解电流的增大值(ΔI_(corrA))之和.     

不同锈蚀条件下混凝土内钢筋锈蚀物膨胀性能比较和机理分析

不同条件下混凝土中钢筋锈蚀产物的成分不同,膨胀倍数不同,胀力也不同.本文利用X射线衍射技术分析了不同锈蚀条件(人工气候环境、实际自然环境、恒电流通电)、不同锈蚀程度(开裂前后)钢筋锈蚀产物的物质组成和相对含量,推导了钢筋锈蚀层的体积膨胀系数的计算方法,并根据各锈蚀产物的相对含量,确定了在不同条件下混凝土中钢筋锈蚀层的体积膨胀倍数.研究表明,虽然不同锈蚀条件下,混凝土内钢筋锈蚀层中的各锈蚀产物相对含量不同,但不同侵蚀条件下锈蚀产物膨胀倍数却较为接近,约为2.20～2.45,通电加速锈蚀试样中钢筋锈蚀产物的体积膨胀倍数略小于人工气候加速环境和实际自然环境条件下钢筋锈蚀产物的体积膨胀倍数,气候条件对锈蚀产物的体积膨胀倍数没有明显的影响.     

混凝土氧气扩散性能的预测模型

钢筋保护层处混凝土的氧气扩散速率是影响混凝土内钢筋锈蚀速率的重要因素.为确定保护层处混凝土氧气扩散速率,从多孔材料气体扩散的基本原理出发,根据Fick扩散定律并结合影响混凝土中氧气扩散速率的具体因素,建立了混凝土氧气扩散性能的预测模型,并通过试验对模型进行了验证.试验表明预测模型的计算结果和试验测试结果基本一致;混凝土氧气扩散系数随混凝土孔隙率、环境温度和相对湿度的增高而增大,在温湿度条件不变的情况下,混凝土孔隙率由0.09增大到0.18时,混凝土氧气扩散系数约增大4倍.     

锈蚀速率对混凝土中锈蚀产物渗透的影响

钢筋出现锈蚀后锈蚀产物会在保护层孔隙中扩散，延缓锈胀裂缝发展．为提高从保护层裂缝宽度推算钢筋锈蚀率的准确性，设计不同外加电流密度的通电加速锈蚀实验，使钢筋以不同锈蚀速率发生锈蚀，基于结合X射线计算机断层成像和有限元的逆向建模方法计算锈蚀产物体积修正系数，量化锈蚀产物渗透，分析锈蚀速率的影响．结果表明，随着钢筋锈蚀速率的增大，锈蚀产物渗透减少，锈蚀产物体积修正系数增大；随着钢筋锈蚀过程发展，锈蚀产物体积修正系数减小，但减小过程与锈蚀速率无关；锈蚀产物体积修正系数随着钢筋锈蚀率的增大呈指数减小．研究结果可为钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀评估提供依据．     

混凝土内钢筋锈蚀层发展的力学与腐蚀效应研究

为发现氯盐侵蚀环境下混凝土内钢筋发生锈蚀的规律,通过对钢筋与混凝土界面的细观观测,描述了锈蚀层形成与发展过程,得出钢筋锈胀力分布形态,揭示了混凝土内钢筋锈蚀速率变化的时变过程．     

在役钢筋混凝土结构模糊碳化寿命的随机分析

混凝土碳化及由此引起的钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最主要因素,碳化寿命理论是结构寿命研究的基础.根据结构所处环境相对湿度的不同,对钢筋开始锈蚀时间进行了修正,用模糊随机可靠度理论分析了结构的碳化寿命.     

氯盐与硫酸盐复合侵蚀下钢筋混凝土锈裂行为

为评估海洋、盐湖等环境中钢筋混凝土结构耐久性,通过试验与理论相结合探究氯盐与硫酸盐复合侵蚀下钢筋混凝土锈裂特性。通电腐蚀5%(质量分数)NaCl、5%NaCl+5%Na₂SO₄溶液中钢筋混凝土试件,对比分析混凝土表观形貌、钢筋锈蚀特征。设计伴随的混凝土腐蚀试验,类比保护层腐蚀劣化,分析混凝土力学性能。结果表明：硫酸盐的存在改变胀裂前混凝土形貌,使得单一氯盐侵蚀下的“白须”消失,表面粉化并出现盐结晶,延长胀裂时间;复合侵蚀下钢筋锈蚀率低于单一氯盐侵蚀,二者均显著低于法拉第定律理论值;锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率线性相关,硫酸盐的存在增大裂缝随钢筋锈蚀发展的速率;通电环境中,受腐蚀混凝土的抗压强度先升高后降低,劈裂抗拉强度不断降低。提出受腐蚀混凝土的抗拉强度演化经验公式。在经典锈胀模型的基础上考虑锈蚀产物对裂缝的填充作用,并将硫酸盐的影响考虑至混凝土抗拉强度、钢筋腐蚀电流密度中,建立复合侵蚀下钢筋混凝土胀裂时间预测模型,并验证了模型的有效性。     

荷载与氯化物耦合作用下高性能混凝土中钢筋锈蚀试验

为研究高性能混凝土(HPC)在通电加速锈蚀环境下,氯离子侵蚀和荷载耦合作用对其中钢筋锈蚀影响的规律和机理,以粉煤灰单掺、粉煤灰与矿渣复掺、阻锈剂以及应力水平为变量因素,设计了12组HPC配合比并分别制作内置两根钢筋的小梁试件.采用PARSTAT 4000电化学工作站对混凝土内钢筋进行腐蚀速度测试,并通过观测腐蚀产物更直观掌握钢筋的锈蚀情况.试验结果表明,荷载明显地增加了试件中钢筋的锈蚀程度;掺入不同矿物掺和料和阻锈剂可以明显改善HPC中钢筋的锈蚀情况,降低钢筋的失重率,其保护层最大开裂宽度也得到明显控制.在试验基础上提出了具有高抗锈蚀性能的高性能混凝土配合比建议,为工程应用提供技术支持.     

Electrochemical and analytical characterization of three corrosion inhibitors of steel in simulated concrete pore solutions

Corrosion inhibitors for steel,such as sodium phosphate (Na3PO4),sodium nitrite (NaNO2),and benzotriazole (BTA),in simulated concrete pore solutions (saturated Ca(OH)2) were investigated.Corrosion behaviors of steel in different solutions were studied by means of corrosion potential (Ecorr),linear polarization resistance (LPR),electrochemical impedance spectroscopy (EIS),and potentiodynamic polarization (PDP).A field emission scanning electron microscope (FESEM) equipped with energy dispersive X-ray analysis (EDXA) was used for observing the microstructures and morphology of corrosion products of steel.The results indicate that,compared with the commonly used nitrite-based inhibitors,Na3PO4 is not a good inhibitor,while BTA may be a potentially effective inhibitor to prevent steel from corrosion in simulated concrete pore solutions.     

非均匀锈蚀钢筋-混凝土黏结性能试验

为探究非均匀锈蚀对钢筋与混凝土黏结性能的劣化规律,浇筑了8榀钢筋混凝土梁试件,首先通过外加电流引入钢筋锈蚀;钢筋达到设计质量损失率后停止通电,记录混凝土表面锈胀裂缝开展情况;然后对梁试件施加三点弯曲荷载以测试其黏结性能;最后梁试件黏结破坏后,将黏结区锈蚀钢筋取出进行三维扫描测试。试验结果表明:钢筋锈蚀产物体积膨胀引起混凝土保护层产生沿纵向受拉钢筋轴线方向的锈胀裂缝,且混凝土表面最大锈胀裂缝宽度与钢筋质量损失率呈对数关系;锈蚀钢筋表面存在锈坑,随着钢筋质量损失率增加到10.3%,锈坑总长度、总宽度和总深度分别显著增加了68.27、40.21、9.98 mm,即锈坑总长度随钢筋质量损失率的增加变化最为显著。基于试验结果,建立了考虑非均匀锈蚀影响的钢筋与混凝土相对黏结强度退化模型以及质量损失率与混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相关关系模型;并据此提出了基于混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相对黏结强度计算模型,且验证了模型的有效性。     

碳钢在上海土壤中的腐蚀行为研究

采用电化学阻抗技术、极化曲线、光学显微镜、能谱仪和X射线衍射等技术,对接地极碳钢材料在上海土壤中的腐蚀电化学行为进行了研究.结果表明:在上海土壤环境中,碳钢的阻抗值随浸泡时间的延长出现先升高再平稳后上升的趋势,腐蚀电流密度降低;碳钢表面形成的腐蚀产物膜,以及阴极氧扩散过程控制的共同作用降低了腐蚀速率;碳钢腐蚀主要以全面腐蚀为主,还伴有微生物腐蚀现象,腐蚀产物膜主要由Fe2O3组成;接地极碳钢材料在上海土壤环境中的耐腐蚀性能为良.     

氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀与防护试验研究

结合氯氧镁水泥混凝土耐水性,研究氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀与防护,试验变量包括钢筋种类、混凝土保护层厚度和腐蚀龄期等。钢筋种类包括裸露钢筋和美加力涂层钢筋;混凝土保护层厚度包括25、50 mm;腐蚀龄期包括60、120、180、240、300、360 d。试验采用自来水长期浸泡至试块2/3处,并采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）对腐蚀后的钢筋微观结构和化学元素组成进行分析,研究钢筋的腐蚀机理。结果表明,通过软化系数分析,氯氧镁水泥混凝土的软化系数处于0.78～0.87,说明试验设计的氯氧镁水泥混凝土可用于干燥地区、受潮较轻地区或次要建筑结构。通过极化曲线及其电化学参数分析,裸露钢筋腐蚀速率为美加力涂层钢筋腐蚀速率的40～80倍,说明涂层防腐效果明显。     

再生混凝土内钢筋腐蚀速率的初步试验研究

在对再生混凝土内钢筋腐蚀速率的试验中,采用盐水浸泡以加速钢筋锈蚀,利用电化学线性极化法对普通混凝土与再生混凝土内钢筋腐蚀电流密度进行对比研究．考虑不同水灰比与再生骨料取代率的情况,得出在相同条件下,再生混凝土内钢筋腐蚀速度高于普通混凝土;随着水灰比的减小,再生混凝土内钢筋腐蚀速度减小;随着再生骨料取代率的提高,腐蚀速度加大．     

Electrochemical Behavior of Antimierobial Stainless Steel Bearing Copper in Sulfate Reducing Bacterial Medium

The electrochemical characteristic of antimicrobial stainless steel beating copper NSSAM3 in sulfate reducing bacterial(SRB)was investigated by electrochemical impedance spectroscopy(EIS)and potentiodynamic polarization.The results show that inoculation of SRB into the culture medium significantly affects the anodic polarization behavior of NSSAM3 and accelerates anodic depolarization process,however, it has little effect on cathodic polarization curves of NSSAM3.Under the same exposure time,the anodic polarization curves of NSSAM3 in culture medium with SRB are in anodic active dissolution state when anodic polarization potential value is below 0 V(SCE),whose anodic polarization current density is bigger than that of in culture medium without SRB.Moreover,when the concentration of Cu~(2 ) in SRB medium increases, anodic polarization current density of NSSAM3 decreases and polarization resistance increases with increasing time.Scanning electron microscope(SEM)observations indicate that SRB unevenly attaches on the surface of NSSAM3,and induces the sensitivity to local corrosion.     

混凝土中钢筋极化曲线特征分析

为避免极化曲线测试中平衡电位发生偏移,提出了阳极极化电流方法。根据锈蚀前后钢筋极化曲线特征分析对平衡电位发生偏移做出了合理解释,明确了相关影响因素。给出了基于阳极极化电流法的钢筋锈蚀临界极化电流密度及相应的腐蚀电流密度经验公式。试验结果表明,阳极极化电流方法能有效判别钢筋锈蚀,对应的临界极化电流密度为0.2μA/cm2。     

Electrochemical Behavior of Antimicrobial Stainless Steel Bearing Copper in Sulfate Reducing Bacterial Medium

The electrochemical characteristic of antimicrobial stainless steel beating copper NSSAM3in sulfate reducing bacterial(SRB)was investigated by electrochemical impedance spectroscopy(EIS)and potentiodynamic polarization.The results show that inoculation of SRB into the culture medium significantly affects the anodic polarization behavior of NSSAM3 and accelerates anodic depolarization process,however,it has little effect on cathodic polarization curves of NSSAM3.Under the same exposure time,the anodic polarization curves of NSSAM3 in culture medium with SRB are in anodic active dissolution state when anodicpolarization potential value is below 0 V(SCE),whose anodic polarization current density is bigger than that of in culture medium without SRB.Moreover,when the concentration of Cu2 in SRB medium increases,anodic polarization current density of NSSAM3 decreases and polarization resistance increases with increasing time.Scanning electron microscope(SEM)observations indicate that SRB unevenly attaches on the surface of NSSAM3,and induces the sensitivity to local corrosion.     

温度对X65钢元素硫腐蚀行为的影响

利用浸泡腐蚀试验及电化学测试方法并辅以SEM和XRD分析手段,在含硫环境中研究了X65钢的腐蚀规律与温度的关系.结果表明,温度升高,促使H＋传输速度增大,阴极去极化作用增强,导致X65钢腐蚀加剧.当温度低于60℃时,电极反应由扩散和活化控制.产物膜层呈疏散或不致密、多孔,腐蚀产物为FeCO3.当温度由60℃增加到90℃时,电极反应转为活化控制且由于元素硫的酸化作用导致阴极去极化作用明显增强,腐蚀性增强.腐蚀产物表现为散落、龟裂直至脱落,且以Fe3S4为主.     

Corrosion behavior of tempered dual-phase steel embedded in concrete

Dual-phase(DP) steels with different martensite contents were obtained by appropriate heat treatment of an SAE1010 structural carbon steel,which was cheap and widely used in the construction industry. The corrosion behavior of DP steels in con-crete was investigated under various tempering conditions. Intercritical annealing heat treatment was applied to the reinforcing steel to obtain DP steels with different contents of martensite. These DP steels were tempered at 200,300,and 400°C for 45 min and then coo...