新型钢筋防锈剂及其作用机制

混凝土通常由水泥水化生成Ca(OH)_2而呈现强碱性(pH=12.5～13),其中埋设的钢筋表面覆盖着薄的(厚度20 ～60 )稳定钝化膜(r-Fe_2O_3),从而防止了腐蚀。但由于外部侵入氯化物,仍会造成钢筋锈蚀。本文着重阐述防锈剂类型、作用机理及防锈效果等。一、氯化物对钢筋的腐蚀作用从铁到钝化膜表面方向,按Fe→FeO→Fe_3O_4→r-Fe_2O_3→a-Fe_2O_3的顺序分布。由于钝化膜缺陷颇多,部分水的存在形成局部电池,并发生如下锈蚀反应:     

pH值与钢筋的锈蚀

一、PH值与钢筋锈蚀的关系钢筋的电化学锈蚀过程极其复杂,一般钢筋为阳极区,放出电子逐渐锈蚀;阴极区是混凝土或另一部分钢筋,为吸收电子的还原反应,如H~ e→H,H H=H_2和O_2 2H_2O 4e→4OH~-;这时阳极失去电子的Fe~2就与阴极的OH~-作用,即生成铁锈Fe(OH)_3.这一电化学过程,在阳极造成钢筋锈蚀,在阴极会使其强度下降,可谓     

碳化与氯盐对混凝土孔溶液中钢筋钝化的影响

采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM),研究了碳化与氯盐腐蚀作用下,混凝土孔溶液中钢筋锈蚀物的组成和微结构特征,阐明了腐蚀因素作用下钢筋的腐蚀机理.结果表明:含氯盐混凝土孔溶液中钢筋表面钝化膜和锈蚀物共存,锈蚀物表面较为致密,主要组成为FeOOH和FeO;碳化混凝土孔溶液中钢筋表面有黄黑色锈蚀物生成,锈蚀物呈疏松多孔棒状,主要组成为FeOOH、Fe_3O_4和Fe_2O_3;碳化与氯盐复合混凝土孔溶液中钢筋表面有大量黄褐色锈蚀物生成,锈蚀物表面呈分层剥落状,主要组成为FeOOH、Fe_3O_4和FeCl_3,其中FeOOH含量高达60%以上;从含氯盐混凝土孔溶液到碳化混凝土孔溶液再到碳化与氯盐复合混凝土孔溶液,钢筋锈蚀物中Fe的XPS扫描峰值逐渐增强,Fe的氧化物含量增多,钢筋腐蚀越来越严重.     

冷却结晶法处理废酸的设计

一、酸洗与废酸在钢铁、机械加工过程中,普遍采用硫酸溶液来去掉金属表面的铁锈。 FeO H_2O_4→FeSO_4 H_2O Fe_2O_3 3H_2SO_4→Fe_2(SO_4)_3 3H_2O Fe_3O_4 4H_2SO_4→ FeSO_4 Fe_2(SO_4)_3 4H_2O 其中高价铁的氧化物和铁盐不易溶于酸洗液,它的溶解实际上还同时借助了氢原子的还原作用。 Fe H_2SO_4→FeSO_4 2H~ Fe_2O_3 2H~ →2FeO H_2O Fe_3O_4 2H~ →3FeO H_2O Fe_2(SO_4)_3 2H~ →2FeSO_4 H_2SO_4 这些就是酸洗反应的全过程。酸洗的主要产物是硫酸亚铁。当酸洗液中硫酸亚铁的含量增加到一定限度时,酸洗液不能再起作用就成为废酸,需要及时更换。     

铁基配合物修饰多金属氧酸盐杂化晶态材料研究

采用Keggin型多酸为无机单元,以刚性铁基配合物[Fe(phen)_2(H_2O)]作为修饰的组分,设计合成出具有新型超分子结构的无机-有机杂化晶态材料[Fe(phen)_2(H_2O)]_2(NaPMo_4~VMo_8~(VI)O_(40))](phen=1,10-Phenanthroline),该化合物属于三斜晶系,晶胞参数为a=10.947(5)?,b=13.366(5)?,c=13.687(5)?,α=69.148(5)°,β=71.387(5)°,γ=78.449(5)°,V=1765.1(12)?~3。通过单晶X-射线,对该晶态材料结构进行了分析,分析结果表明该晶态杂化材料是一种新颖的二维超分子层结构。     

872钢筋防腐剂的试验研究

<正> 近年来,聚合物水泥混凝土发展较快,应用也比较广泛,例如将聚合物水泥(砂浆)直接涂敷在混凝土表面或钢筋上以保护钢筋混凝土结构。利用聚合物水泥的强碱性钝化钢筋,阻止钢筋锈蚀,而聚合物水泥层还可起隔绝作用,使O_2、H_2O、CO_2和Cl~-难以掺入到钢筋表面,并与钢筋粘接好,与混凝土成为一体,是一种较理想的防腐剂。研制的聚合物水泥型防腐剂——872钢筋防腐剂,在室内试验的基础上曾在内蒙古呼和浩特市及北京市加气混凝土厂中进行了工业性试验,并取得了满意的效果。     

由锆矿石合成硅酸锆陶瓷颜色料

<正> 该陶瓷颜料在合成的第一阶段,在750～800℃的温度下锆矿石与NaOH和KOH(分子比1:1)和混合物一起煅烧使锆矿石分解。在第二阶段,添加生色团(Fe_2O_3、FeSO_4·7H_2O、Fe(NO_3)_3·9H_2O、FeCl_2·4H_2O、CO(H_2PO_4)_2·2H_2O、MnSO_4·5H_2O、MnO_2、KMnO_4、MnCl_4·4H_2O、MnCO_3)和卤离子、碱金属离子作为矿化剂用于颜料合成。所制备出的颜料呈玫瑰色—紫色、蓝—紫色和灰色。     

两个基于1,5-萘二磺酸/三苯甲胺构筑的超分子化合物结构、热稳定性及荧光性能

以1,5-萘二磺酸(1,5-H_2NDS)和三苯甲胺(TPMA)为建筑块、水和二氧六环(DO)混合溶液为溶剂,分别在室温和70℃下合成了2个超分子化合物2(HTPMA)+·(NDS)~(2-)·2DO·2H_2O(1)和(HTPMA)+·(H_3O)~+·(NDS)~(2-)·DO(2),并对其进行了单晶X-射线衍射、热重分析(TG)及荧光光谱(PL)分析。在化合物1中,[(SO_3)_2(NH_3)_2]簇通过N—H…O氢键与DO分子相互作用形成沿a方向的一维带状结构,相邻的带通过NDS~(2-)阴离子的萘环扩展为二维层,这些层进一步由水分子与HTPMA~+之间的C—H…O氢键连接形成三维超分子网络。化合物2中的[(S1O_3)_2(NH_3)_2]簇和[(S2O_3)_2(H_3O)_2]簇相互连接形成沿b方向的一维带状结构,这些带同样通过萘环扩展为二维层状结构。热重分析结果表明,化合物1和2分别于50℃和86℃开始失重。此外,2个化合物在390、392nm处均具有较强的室温固态荧光发射。     

不同pH下铁腐蚀产物对铁粉还原硝酸盐的影响

对不同初始pH下铁粉还原硝酸盐时所形成的腐蚀产物进行了试验研究.结果表明:腐蚀产物的主要成分是Fe3O4和FeO(OH),随反应体系初始pH值的降低,Fe3O4的比例逐渐增大;腐蚀产物表面呈多孔疏松结构,对Fe2+具有一定的吸附作用,可在一定程度上促进铁粉对硝酸盐的还原;铁腐蚀产物的形成总体上降低了铁对硝酸盐的还原效果,较低pH值条件下形成的铁腐蚀产物对硝酸盐去除效果的影响较小.     

碳硅敷砂冷铁在建机铸钢车轮上的应用

在铸钢件的生产中,经常用外冷铁配合冒口来调整铸件各部的冷却速度,尤其是难以用冒口补缩的地方,使型腔内的钢水向冒口方向顺序凝固,防止铸件产生缩孔、缩松等缺陷。但在北方的气候条件下,铸型出窑后,外冷铁随温度下降,表面吸附水分氧化而生成铁锈,在高温金属液的作用下产生如下反应: 2Fe(OH)_3→Fe_2O_3+3H_2O↑上式右端将氧化铁液,析出的H_2和CO很难排出,故极易产生皮下气孔。为了使外冷     

轻质板材的制造方法

轻质板材的制造方法如下:将矿渣、石膏(CaSO_4·2H_2O)、MSH(3CaO·Al_2O_3·CaSO_4·12H_2O)和水混合均匀,然后用抄取等方法成型成板材。板材成型后在水热条件下用50—100℃的温度进行养护,使其形成 TSH(3CaO·Al_2O_3·3CaSO_4·32H_2O),并通过水化作用     

含辅助官能团类有机酸对磷石膏晶体的影响

为研究有机酸中辅助官能团对磷石膏晶体调晶效果的影响,利用计算机仿真技术模拟琥珀酸、苹果酸和马来酸与CaSO_4·0.5H_2O(111)晶面的吸附反应,并利用吸附模型CASTEP(cambridge serial total energy package)计算上述3种有机酸与CaSO_4·0.5H_2O晶面相互作用的吸附能,得出它们对晶面调晶效果的优先顺序.通过CaSO_4·0.5H_2O晶面吸附有机酸前后有机酸中羧基键长、键角以及羧基与晶面的态密度变化,对比发现在琥珀酸羧基邻位引入富电子羟基基团或者在中间位引入顺式结构双键均有助于提高羧基与晶体表面Ca2~(+)的络合电子配位能力.利用扫描电镜(SEM)观察有机酸与磷石膏反应后的晶体形貌,并测得与有机酸反应后磷石膏试块的力学参数.结果表明:试验结果和计算机仿真技术模拟的结论一致;与苹果酸反应后的磷石膏试块抗压强度和抗折强度均最大,分别为12.85,4.21MPa.     

名词解释

电化学腐蚀金属与周围介质发生电化学作用而引起的损坏称为电化学腐蚀,如钢筋在混凝土中受到氯化物或硫酸盐的作用而锈蚀。其特点是作用过程中伴随有电流产生。碳素钢通常含有铁素体与渗碳体_当钢筋表面吸附了水膜后,钢筋的表面就存在不同的电位,铁素体区电位较负成为阳极,渗碳体区电位较正成为阴极,水膜作为电解液传递离子,钢筋作为传递电子的导体,构成了许多的腐蚀微电池。     

混凝预处理Fenton法处理PVA废水的试验研究

采用混凝预处理Fenton氧化法处理聚乙烯醇(PVA)模拟废水,并探究p H值、H_2O_2投加量、FeSO_4·7H_2O投加量、H_2O_2投加次数及反应时间对PVA及COD处理率的影响。试验表明:在一定程度上提高反应时间、H_2O_2投加次数可以提高PVA及COD的去除率;同时确定反应的最佳p H值为3左右;H_2O_2/COD最佳投加量为3左右,后确定Fe SO_2·7H_2O投投加量为40g/L最佳。通过正交试验分析,以pH值、H_2O_2投加量、FeSO_4·7H_2O投加量、反应时间为主要因素建立4因素3水平的正交试验。分析结果表明,反应时间对去除率的影响最大。     

水质化学组分变化对管道铁释放及管垢特征的影响

采集了北方某市长期通地下水区域的铸铁管道样品,应用响应面法研究了几个主要水质化学参数变化对管网铁释放的影响,并利用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、比表面分析和扫描电镜能谱分析(SEM-EDX)等手段表征了管道内表面的管垢结构和组成特征,探讨了水质化学组分变化对管垢特征的影响。研究发现,该管道铁的释放量与水的拉森指数具有正相关关系,而与余氯水平无显著相关性。采集之初铸铁管的腐蚀产物包括Fe3O4(磁铁矿)、α-FeOOH(针铁矿)、γ-FeOOH(纤铁矿)、FeCO3(菱铁矿)和β-FeOOH(四方纤铁矿);通入拉森指数较高的水后,腐蚀产物中出现了Fe2O3(赤铁矿)和Fe6(OH)12CO3(绿锈)等新成分,并且管垢中Fe3O4的含量明显增加,α-FeOOH的含量明显降低,β-FeOOH消失。铁释放量较高管段中管垢的比表面积和孔容比铁释放量较低管段中管垢的大。     

混凝土中低合金钢筋腐蚀产物的微结构分析

通过电迁移法加速了混凝土中钢筋的锈蚀进程,并利用背散射电子(BSE)图像和X射线能谱(EDS)对比研究了钢筋-混凝土界面区低合金钢筋和普通低碳钢筋腐蚀产物的微观形貌与分布规律.此外,分析了钢筋的表面状态(含氧化皮和无氧化皮)对其耐蚀性能的影响.结果表明:在加速腐蚀作用下,钢筋-混凝土界面区均由腐蚀层、局部点蚀区及腐蚀填充浆体组成;其中,含氧化皮的低碳钢筋腐蚀最严重,表现为生成更厚且分布更广的腐蚀层;而无氧化皮的低合金钢筋的腐蚀层较薄且结构更致密,并在点蚀区出现局部Cr元素富集现象,证实其具有最好的耐蚀性能.     

混凝-芬顿联合预处理煤化工废水分析

以煤化工废水为研究对象,采用聚合氯化铝铁(PAFC)混凝和芬顿高级氧化两种工艺对其进行预处理,利用正交试验探讨了混凝与芬顿氧化反应各因素对煤化工废水预处理效果的影响。研究结果表明:先投加聚合氯化铝铁絮凝反应18 min后,静止沉淀30 min,然后投加芬顿试剂反应2 h,能够获得较好的化学需氧量(COD)预处理效果。其最优条件为:混凝p H=3.5,聚合氯化铝铁投加量为400 mg/L,n(H_2O_2)/n(COD)的值为1.25,n(Fe2+)/n(H_2O_2)的值为1.00。     

钢筋混凝土阴极保护特性及其微观机制

综合利用X射线衍射及扫描电镜,分析了钢筋腐蚀产物和钢筋/混凝土界面微观性能.结果发现:未经阴极保护处理的试样更多地生成了主要腐蚀产物Fe3O4,并且在Cl-大量存在的情况下,还进一步生成了Fe3+(O,OH,Cl);阴极保护有助于钢筋/混凝土界面处Ca(OH)2晶体的存在,从而能保持界面处的高碱性,而且阴极电流能使Cl-迁移而远离钢筋,使钢筋受到有效保护.     

扫描微电极法研究钢筋局部腐蚀行为

应用扫描微电极法原位测量了模拟混凝土孔隙液中钢筋表面微区的电位分布,并结合动电位极化曲线的测量,研究了钢筋的局部腐蚀行为及模拟混凝土孔隙液pH值和Cl-浓度对它的影响.结果表明,在饱和Ca(OH)2溶液中,钢筋处于钝态,其表面微区电位分布为动态平衡;溶液的pH值降低和外加一定浓度的Cl-后,钢筋表面微区电位分布随之变化.当表面微区电位分布出现固定的突出电位峰时,钢筋发生了点腐蚀.在pH=12.00,外加Cl-浓度为0.05 mol/L或pH值降至10.16的Ca(OH)2溶液中,钢筋表面去钝化,发生腐蚀.     

基于拉曼光谱实时检测的碳化钢筋混凝土再碱化机理探究

为了从本质上解释再碱化技术对碳化钢筋混凝土的修复机理,通过1个隔绝外界空气和电解质溶液的模拟混凝土/钢筋界面,利用拉曼光谱技术实现了对碳化钢筋混凝土再碱化修复过程中腐蚀产物成分变化的实时检测.结果表明:经过强加电流式人工加速腐蚀钢筋后,腐蚀产物主要成分为绿锈.在再碱化修复过程中,2个反应同时发生:绿锈被还原为氢氧化亚铁(Fe(OH)_2),并转变为四氧化三铁(Fe_3O_4).酚酞显色试验结果和Fe_3O_4的生成证明了再碱化技术能够有效提高混凝土的碱性.电化学检测结果进一步证明了再碱化技术可以有效减小钢筋的腐蚀概率,降低钢筋的腐蚀活性并使之达到中等程度,但是并没有使钢筋再钝化.