用电化学方法评价海砂超高性能混凝土中钢筋钝化行为EI北大核心CSCD

采用不同氯离子含量的模拟海砂制备超高性能混凝土(UHPC)及普通砂浆,通过线性极化法、交流阻抗法和循环极化法测试其内部钢筋钝化期内的电化学指标,研究了海砂UHPC中钢筋致钝演化规律,及氯离子对钢筋钝化膜生长的影响,并对比了海砂UHPC与普通海砂砂浆中钢筋钝化行为的差异性。结果表明:随着龄期增长,海砂UHPC中钢筋的锈蚀速率降低;随着海砂氯离子含量增大,锈蚀速率加快,但其影响有限,并没有对钝化膜的致密性造成影响;海砂氯离子含量在0.448%以下,钢筋均可在10 d内钝化,且钝化后锈蚀速率基本相同。     

氯盐环境下复合胶凝材料砂浆中钢筋锈蚀状态EI北大核心CSCD

采用腐蚀电位、线性极化、循环动电位极化等电化学方法,研究了氯盐环境下偏高岭土(MK)改性复合胶凝材料砂浆中钢筋的锈蚀状态,分析了不同电化学参数之间的关系。结果表明:在氯盐环境中,当MK掺量不高于MK/水泥总质量的30%时,随MK掺量的增加,复合胶凝材料中钢筋的腐蚀电位增大,锈蚀速率降低,耐点蚀性能增强;复合胶凝材料砂浆中钢筋的腐蚀电流密度与腐蚀电位存在相关关系;循环动电位极化测试的电化学参数可以反映复合胶凝材料砂浆内部钢筋的点蚀破坏程度;MK改善了复合胶凝材料砂浆的孔隙结构,降低了复合胶凝材料砂浆的氯离子扩散系数。复合胶凝材料砂浆延长了钢筋的脱钝化时间和钢筋保护层的预期开裂时间。     

利用丝束电极技术研究氧浓度对海水海砂砂浆中钢筋锈蚀的影响

为探明氧浓度对海水海砂砂浆中钢筋锈蚀的影响,采用丝束电极技术,研究不同氧浓度(5%、21%、85%,体积分数)和水胶比(0.48、0.18)的海水海砂砂浆中电极表面腐蚀电位分布与电化学阻抗谱的时变规律。结果表明,丝束电极的极化电阻随腐蚀龄期的增加而降低,腐蚀电流密度随腐蚀龄期的增加而增加,且水胶比越大、氧浓度越高,两者的变化幅度越大。根据测试结果可判断,钢筋腐蚀的概率随氧浓度的增加而增大:较低的氧浓度(5%)可大大延缓钢筋由氯离子引发的脱钝行为,从而有效抑制钢筋腐蚀;而在高氧环境下,砂浆中钢筋的锈蚀是一个由局部到全面逐步氧化的非均匀锈蚀过程。减小水胶比可有效提高海水海砂水泥基体系中钢筋的耐腐蚀能力。     

氯离子含量对混凝土中钢筋锈蚀的影响

混凝土中的钢筋锈蚀破坏是混凝土结构失稳破坏的最主要原因,而导致钢筋发生锈蚀的主要原因是氯离子的存在。本文主要研究了氯离子含量对混凝土中钢筋锈蚀的影响规律。研究表明：混凝土中氯离子含量越高,钢筋开始锈蚀的时间越早;钢筋开始锈蚀后以及进入稳定锈蚀阶段时氯离子含量越高,钢筋锈蚀速率发展的速率越快,钢筋锈蚀速率越大;混凝土一旦发生开裂后,钢筋锈蚀就进入加速锈蚀阶段。试验研究进一步讨论了氯离子加速钢筋锈蚀速率的机理和出现稳定锈蚀期的原因。     

钢筋在硫铝酸盐水泥砂浆中的腐蚀行为研究

为研究硫铝酸盐水泥(CSA)基材料中钢筋的腐蚀行为,将钢筋埋置在氯离子掺量不同的CSA砂浆试件中,利用电化学方法测得钢筋的腐蚀电位和腐蚀电流密度作为指标来衡量腐蚀情况,并与普通硅酸盐水泥(OPC)砂浆中的钢筋进行比较.结果表明:钢筋在CSA中的锈蚀行为与在OPC中具有明显的差异,钢筋在CSA砂浆内会发生早期腐蚀,虽然最终能够钝化,但与OPC相比,引起钢筋破钝的氯离子临界值有所降低,而且腐蚀发生后,钢筋的腐蚀速率也大幅提高.砂浆电阻测试和孔隙液化学组成分析表明CSA对钢筋腐蚀的影响机理主要与孔隙液的碱度和具有侵蚀性的硫酸根离子有关.     

氯离子含量对中高强混凝土抗压强度和耐久性的影响

为了更好、更安全地利用丰富的海砂资源，减缓河砂供应难题，通过大规模的试验研究了净化海砂中不同氯离子含量对C40～C70混凝土抗压强度、抗碳化性能、抗硫酸盐侵蚀性能、钢筋锈蚀程度、抗氯离子渗透性能及电化学性能的影响及机理。结果表明，当氯离子含量不高于0.150%(质量分数，下同)时，随着氯离子含量的增加，C40～C70混凝土的抗压强度提高并且后期抗压强度持续增长，同时C40～C70混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能也有所提高。当氯离子含量不高于0.060%时，C40～C70混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能增强，当氯离子含量不低于0.150%时，硫酸盐的侵蚀加剧。当氯离子含量不高于0.008%时，钢筋锈蚀会延缓，当氯离子含量不低于0.060%时，钢筋锈蚀会加速。     

迁移性阻锈剂影响钢筋锈蚀速率的量化模型及应用

应用电化学方法测试了不同氯盐含量混凝土试件在表面涂覆迁移性阻锈剂(MCI)后不同时刻钢筋的腐蚀电流密度,应用MCI渗透模型,计算不同渗透时间钢筋界面区的阻锈剂浓度,利用统计产品与服务解决方案软件SPSS(Statistical Product and Service Solutions)进行多元非线性统计分析,得到了混凝土中钢筋腐蚀电流密度与界面区MCI浓度、水溶性氯离子含量的量化模型,应用该模型并根据Broomfield准则,计算出使不同氯盐含量混凝土中锈蚀钢筋腐蚀速率降低到钝化状态所需的临界MCI浓度,进而确定在混凝土表面MCI的涂覆量。采用Java语言进行计算机编程,根据混凝土强度(孔隙率)、混凝土水饱和度、水溶性氯离子含量、钢筋锈蚀程度及保护层厚度等参数,计算并输出使混凝土中锈蚀钢筋腐蚀速率降低到钝化状态所需的MCI涂覆量及涂覆工艺。     

硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元复合材料的护筋性能研究

通过测定水泥石碱度和孔隙率、砂浆电极的极化电位、混凝土的氯离子扩散系数和钢筋混凝土电极电化学加速锈蚀的开裂时间,从多个不同角度研究了硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元复合材料体系的护筋性能.结果表明,三元体系的碱度比硅酸盐水泥低,pH值在10～11之间,难以在钢筋表面形成钝化膜保护;水泥石孔隙率和混凝土氯离子扩散系数均明显高于硅酸盐水泥,密实性和抗渗性较差.     

秸秆灰对海砂氯离子固化作用的试验研究

采用化学分析法测定了秸秆灰砂浆中总氯离子含量和自由氯离子含量,计算氯离子固化能力,研究了秸秆灰对海砂氯离子固化作用的影响规律。结果表明:秸秆灰对氯离子的固化作用比水泥弱,掺入秸秆灰会降低对海砂氯离子的固化作用;随着海砂氯离子含量增大,秸秆灰对氯离子的固化作用逐渐提高;但养护时间的延长会降低秸秆灰对氯离子的固化作用。     

早强型水泥助磨剂对水泥基材料耐久性的影响

水泥助磨剂对水泥的耐久性直接关系到混凝土的耐久性.本文研究了一种自制早强型水泥助磨剂对普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子渗透及钢筋锈蚀能力的影响,结果表明:助磨剂能显著提高普通硅酸水泥、粉煤灰水泥及矿渣水泥的抗蚀性及抗氯离子渗透性能,同时不会破坏钢筋表面的钝化膜,综合提高了水泥基材料的耐久性.     

利用丝束电极技术研究海洋环境下裂缝混凝土中钢筋的锈蚀EI北大核心CSCD

利用丝束电极技术研究0.1~0.3 mm裂缝砂浆保护下电极表面腐蚀电流分布与电化学阻抗谱。在海洋浪溅区对0.1~0.3 mm裂缝混凝土暴露700d,测试钢筋混凝土阻抗谱并计算腐蚀电流演变。结果表明:无裂缝砂浆中钢筋钝化时间大约为10~17 d,裂缝使得混凝土中钢筋钝化时间提前。混凝土中钢筋钝化与锈蚀均是由点到面的非均匀过程,裂缝使得氧气快速渗透至钢筋表面并在裂缝处形成阴极区;随着氯离子通过裂缝扩散至钢筋,裂缝处钢筋氧化形成若干阳极区。当横向裂缝小于0.1 mm时,海洋环境下的混凝土微细裂缝自愈合降低了氧气供给,使得裂缝处阳极区再次转化为阴极区从而延缓钢筋腐蚀。当横向裂缝为0.3 mm时,混凝土裂缝处钢筋快速锈蚀并向裂缝两边扩展,海洋浪溅区钢筋腐蚀速度可达到0.484μm/a。     

混凝土中钢筋锈蚀研究现状与热点问题分析

在恶劣环境条件下,混凝土结构中钢筋的锈蚀问题已成为腐蚀领域和土木工程材料领域共同关注的话题。引起混凝土中钢筋钝化膜破坏进而诱发锈蚀的机理尚未明确,且影响钢筋锈蚀发展的因素复杂多变,最终导致了钢筋混凝土结构过早失效,严重影响了钢筋混凝土结构的服役寿命。首先,评述了导致钢筋锈蚀的3大原因(氯离子侵蚀、碳化作用与杂散电流);其次,阐述了影响钢筋锈蚀发展的重要因素(相对湿度、氧气扩散与温度等);最后,依据研究现状着重分析了钢筋锈蚀研究中出现的氯离子临界值,钢筋–混凝土界面区,开裂–锈蚀交互作用等热点问题。对今后钢筋锈蚀的研究重点进行了展望。     

电化学氯离子萃取处理后腐蚀钢筋的再钝化(英文)

采用线性极化法研究了电化学氯离子萃取处理后砂浆中已被氯离子侵蚀的钢筋的再钝化.研究表明:应用电化学氯离子萃取(electrochemical chloride extraction,ECE)后60d,钢筋经去极化和再钝化,腐蚀电位升高到-200mV以上,与基准试件低于-400mV的电位相比,腐蚀概率大为降低:腐蚀电流密度的变化规律与腐蚀电位相似,ECE时钢筋腐蚀电流密度仍较高,60 d后则降到安全的范围内.经ECE处理后,钢筋腐蚀电位和腐蚀电流密度的变化表明钢筋经过了再钝化,有效地抑制已被氯离子侵蚀的钢筋进一步腐蚀.     

氯离子掺入方式及偏高岭土对砂浆氯离子结合性能的影响

通过模拟海砂与拌合水将相同含量的氯离子引入砂浆,研究了氯离子掺入方式及偏高岭土对氯离子结合性能的影响。采用能谱仪(EDS)分析了砂浆中氯离子含量分布,使用X射线衍射(XRD)及微商热重法(DTG)分析了水化产物的变化,采用压汞法(MIP)分析了砂浆孔隙结构的变化。结果表明,海砂型氯离子存在从砂粒表面向胶凝材料扩散的过程,而拌合水引入氯离子在砂浆中分布较为均匀。龄期1 d时,砂浆对海砂型氯离子结合性能低于拌合水引入氯离子;龄期28 d时,两种内掺型氯离子结合性能趋于一致。偏高岭土加速早期水泥水化反应,会促进砂浆对拌合水引入氯离子的结合。随偏高岭土掺量的增加,Friedel’s盐及Ca(OH)₂含量逐渐减少。20%与30%(质量分数)偏高岭土掺量下,拌合水引入氯离子对孔隙结构的细化效果更为显著。     

水泥组成对混凝土中钢筋锈蚀的影响

本研究在人工模拟自然环境条件下加速混凝土中钢筋的锈蚀,采用电化学方法研究了水泥组成对混凝土中钢筋锈蚀的影响规律.研究结果表明,水泥组成对混凝土中钢筋的锈蚀有显著的影响作用.混合水泥配制的混凝土能有效延缓混凝土中钢筋的锈蚀,延长钢筋开始锈蚀时间;水泥混合材的密实效应及氯离子吸附效应对改善混凝土--钢筋界面区的微观孔结构和减少钢筋表面的氯离子浓度有积极作用,可以降低钢筋的锈蚀速率.     

矿物掺合料与钢筋表面状态对砂浆中钢筋锈蚀的影响

通过电化学方法和剖开型观察方法研究了不同矿物掺合料(硅灰和粉煤灰)和不同钢筋表面状态(预钝、预锈和未处理)对砂浆试样中的钢筋锈蚀行为的影响.用电化学阻抗谱法测试钢筋的腐蚀速率和与钢筋锈蚀相关的电化学参数.结果表明:硅灰由于发生火山灰反应而明显降低体系的pH值,且硅灰结合氯离子的能力明显弱于粉煤灰,氯离子临界值也低于掺粉...     

304L不锈钢钢筋在模拟混凝土孔溶液中的钝化行为

利用恒电位极化法以及Mott-Schottky测试研究了304不锈钢钢筋与Q235钢筋在模拟混凝土孔溶液中的致密性以及生成的钝化膜的半导体特性.研究结果表明：304不锈钢钢筋在模拟混凝土孔溶液中表面形成的p型半导体钝化膜远比普通钢筋形成的n型半导体钝化膜的耐蚀性更高.     

静水压力下超高性能混凝土的抗氯离子渗透性能

本文通过氮气吸附和脱附试验对超高性能混凝土(UHPC)的孔结构进行分析,研究了钢纤维体积掺量和矿物掺合料体积掺量对UHPC在不同静水压力作用下氯离子传输行为的影响,并结合扫描电镜和能谱仪进行UHPC的微观形貌分析。结果表明:钢纤维的掺入增大了UHPC基体孔隙体积,矿渣的掺入能够降低基体孔隙率,早期蒸养后再标准养护至28 d时,大量掺入粉煤灰会使总孔隙率增大;随着静水压力的增大,同一深度下的氯离子浓度和表观氯离子扩散系数也增大,在2 MPa作用下更为显著;自由氯离子含量和总氯离子含量呈线性关系,钢纤维的掺入降低了氯离子结合能力,而矿渣和粉煤灰的掺入能有效提升氯离子结合率,氯离子结合率最高可达到46.29%;扫描电镜和能谱分析试验发现钢纤维锈蚀仅发生在UHPC表面。     

海水海砂混凝土力学性能与耐久性研究综述

远海工程建设面临钢筋混凝土易腐蚀、河砂和淡水匮乏等难题。国内外学者选择资源丰富的海水海砂代替淡水河砂制备混凝土,并研究其工作性能、力学性能及耐久性能。海水海砂中高含量的氯盐会加快水泥水化和凝结,导致早凝和早期强度提高,但后期增长变缓,最终强度与淡水河砂混凝土相近。海砂中少量的贝壳对混凝土工作性能和力学性能影响不大。海水海砂混凝土中的氯离子传输及结合方式更为复杂,其不同于内掺型氯离子,由此导致海水海砂混凝土中的钢筋锈蚀机理改变。辅助胶凝材料、复合型阻锈剂及纤维增强复合筋等为海水海砂混凝土结构应用提供了保障。     

微粒矿渣掺合料对混凝土中钢筋锈蚀影响的电化学研究

用线性极化法和交流导钠法对微粒矿渣掺合料对混凝土中钢锈蚀的影响进行了研究。结果表明,微粒矿渣掺合料的加入可阻止混凝土中钢筋的锈蚀。机理研究表明,微粒矿渣掺合料可改变混凝土的孔结构、降低孔隙率、提高密实性,并可降低氯离子的渗透性。