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.     

氯盐和硫酸盐侵蚀下水泥净浆中钢筋锈蚀过程

针对氯盐和硫酸盐耦合作用下钢筋混凝土的腐蚀问题,设计制作了含水泥净浆保护层的水泥净浆-钢筋试件,测试了试件在氯盐和硫酸盐腐蚀溶液中的电化学阻抗谱(EIS),并分析了溶液类型、水灰比及水泥净浆保护层厚度对试件电化学参数及钢筋锈蚀程度的影响.结果表明:同单一氯盐溶液中的试件相比,在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀前期,试件内钢筋表面电荷转移电阻较大,腐蚀电流密度较小,此时硫酸盐减缓了水泥净浆内钢筋的锈蚀进程;在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀后期,试件内钢筋表面电荷转移电阻显著减小,腐蚀电流密度明显增加,此时硫酸盐加速了水泥净浆中钢筋的锈蚀进程.此外,试件中水泥净浆水灰比越大,钢筋锈蚀程度也越大,当水泥净浆保护层厚度增加时,钢筋锈蚀程度降低.     

不同腐蚀环境下钢筋腐蚀的电化学研究

海洋环境下混凝土中钢筋锈蚀是导致结构破坏的主要原因,研究了钢筋在不同pH值、不同腐蚀模拟溶液中以及带钢筋的水泥净浆、砂浆在氯盐硫酸盐复合溶液和海水干湿循环作用下的电化学行为。试验结果表明:干湿循环初期,钢筋电化学阻抗谱为半径很大的容抗弧,钢筋处于钝化状态。随着干湿循环次数增加,钢筋阻抗谱表现为双容抗弧,容抗弧半径发生收缩,极化电阻越来越小,腐蚀电流密度增加,钢筋锈蚀速率加快。钢筋腐蚀的临界氯离子浓度随着pH值的减小而减小;对于砂浆而言,其护筋能力强于净浆,并且相比于海水腐蚀,砂浆在复合溶液中的钢筋腐蚀速率较小。     

氯盐环境下粉煤灰-混凝土中钢筋的锈蚀过程

为分析氯盐环境下粉煤灰对混凝土中钢筋锈蚀过程的影响,设计制作了粉煤灰掺量为0%、10%和20%的水泥净浆-钢筋试件,并在质量分数为3.5%NaCl溶液中进行了钢筋腐蚀过程的电化学测试和水泥浆体的微观测试,获得了不同浸泡时间条件下的Tafel极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)曲线、水泥浆体的物相组成和钢筋表面脱钝氯离子阈值,分析了粉煤灰掺量对试件中钢筋腐蚀过程和水泥浆体物相组成的影响.结果表明:用粉煤灰部分替代水泥可以增加混凝土中钢筋的脱钝锈蚀时间,提高水泥浆体中C-S-H凝胶和Friedel's盐的含量,但会降低钢筋表面脱钝氯离子阈值.因此,在混凝土中掺入适量粉煤灰可以提高水泥浆体对氯离子的固化能力,延缓混凝土中氯离子的传输进程,改善氯盐环境下混凝土结构的耐久性能.     

海洋环境下受荷混凝土中钢筋锈蚀研究

海洋环境下的混凝土结构同时受到二氧化碳和氯离子侵蚀,钢筋锈蚀十分严重。文中通过氯盐浸泡与加速碳化循环的方法来模拟海洋环境,采用螺杆对混凝土进行加载,研究了荷载水平以及矿物掺合料对钢筋锈蚀的影响。试验结果表明:钢筋锈蚀率随着荷载水平的升高而增大,掺入矿物掺合料使钢筋的锈蚀率增大。氯盐浸泡与加速碳化循环的试验方法能表现出自然条件下碳化与氯离子侵蚀时钢筋的锈蚀形态,对模拟真实海洋环境下混凝土中钢筋锈蚀的发展规律具有一定的借鉴意义。     

碳化对含氯盐混凝土钢筋腐蚀特征的影响

研究了碳化作用下内掺氯盐混凝土钢筋的腐蚀面积率和腐蚀等级,并与单一因素作用相比较,阐明了碳化和氯盐复合作用下的钢筋混凝土腐蚀特征.结果表明:碳化和氯盐复合作用下的混凝土钢筋腐蚀面积率和腐蚀等级均大于单一因素作用下的腐蚀面积率和腐蚀等级;随着n(NO-2)/n(Cl-)的增加,碳化与氯盐复合作用下的钢筋腐蚀面积率和腐蚀等级逐渐降低,当n(NO-2)/n(Cl-)为1.2时,钢筋腐蚀面积率由62.0%下降到1.8%.     

钢筋混凝土多因素影响下的电化学表征

以动电位极化曲线和交流阻抗谱电化学方法研究了湿热海洋性气候曝晒环境和应力-盐雾加速腐蚀环境多因素下钢筋混凝土的锈蚀。研究表明在湿热海洋性环境(万宁)下混凝土中的钢筋随着曝晒时间的延长,钝化膜在氯盐的作用下逐渐被活化,当曝晒周期为2年时,钢筋就已经出现锈蚀;弯曲应力可以促进氯离子在混凝土中的渗透速率,使钢筋更早发生去极化出现锈蚀;随着钢筋钝化膜的去极化,钢筋/混凝土的界面反应从电化学活化控制发展为传质控制,界面反应电阻下降。     

混凝土防碳化涂料的试验研究

砼碳化引起的内部钢筋锈蚀导致建筑物破坏的事例,近年来在国内外日益增多。砼是非均质材料,往往存在孔隙、裂缝等缺陷。当砼中存在裂缝时,其碳化进程将从裂缝开始,并很快达到钢筋附近,使钢筋的钝化膜失去了存在的条件,钢筋便开始锈蚀。钢筋的锈蚀实际上是一个电化学反应过程,氧和水是钢筋锈蚀的必要条件。在绝对干燥和缺氧的条件下,钢筋是不会锈蚀的。砼中钢筋的锈蚀,除了砼碳化是一个原因外,氯离子侵蚀也是一个重要原因,它破坏钝化膜而使钢筋产生锈蚀。但无论哪种原因,砼的渗透性是影响钢筋锈蚀的最主要因素。     

基于荷载与环境共同作用的钢筋锈蚀规律研究

采用背对背加载方式,利用螺杆对钢筋混凝土受弯构件施加持续荷载,进行氯盐溶液侵蚀与加速碳化交替作用试验,基于半电池电位法和线性极化法研究了混凝土在碳化、氯盐侵蚀与荷载三者共同作用下的钢筋锈蚀规律。试验结果表明,干湿循环导致钢筋锈蚀速率增长;荷载水平较低时,碳化对钢筋锈蚀的影响占主导作用;荷载水平较高时,需综合考虑碳化与荷载作用的影响。双掺矿粉和粉煤灰的混凝土钢筋锈蚀速率较普通混凝土快。腐蚀电流密度在0.1~1μAcm2之间时,对应腐蚀电位在-200~-350 m V之间,基于半电池电位法判断钢筋的锈蚀状态具有一定的局限性,辅以线性极化法可以对钢筋锈蚀状态进行定量分析。     

碳化对水泥混凝土内氯离子分布的影响

为合理评价钢筋混凝土腐蚀的氯离子含量,阐明碳化与氯盐复合作用下钢筋腐蚀的真实机理,研究了碳化对水泥石内氯离子分布的影响.结果表明:碳化作用下含氯盐水泥石非碳化区Friedel复盐衍射峰大量存在,而碳化区未见Friedel复盐衍射峰;碳化过程中Friedel复盐分解后产生的氯离子向非碳化区迁移和浓缩,氯离子在碳化区浓度降低,在碳化界面则明显升高.氯盐含量为1.0%(质量分数)的水泥石在碳化之前的氯离子分布比较均匀,其相对浓度峰值为68,碳化2周后峰值为151,碳化4周时峰值达到298,说明碳化与氯盐复合作用会显著降低钢筋腐蚀的初始氯离子含量,提高碳化界面的钢筋腐蚀概率,加快钢筋腐蚀速度.     

迁移型阻锈剂对混凝土中钢筋的长期影响

采用含有迁移型阻锈剂(MCI)的模拟混凝土孔溶液模拟施用MCI的钢筋混凝土,利用孔溶液中阻锈剂浓度的递减模拟MCI向外部扩散,利用孔溶液中pH值的递减模拟混凝土的碳化,以研究MCI对混凝土中钢筋的长期影响。考虑MCI的类型(醇胺类的N,N-二甲基乙醇胺DMEA和氨基羧酸类的乙二胺四乙酸四钠EDTA-4Na)和浓度(0.1 mol·L^-1和0.05 mol·L^-1)的影响,并采用电化学阻抗谱测试、动电位极化曲线测试研究钢筋阻抗和腐蚀速率随MCI浓度和溶液pH值的变化情况。研究结果表明:初始模拟孔溶液中的MCI浓度对DMEA的耐久性能有一定的影响,最初采用的MCI浓度越高,钢筋表面吸附层越致密,越不易受溶液中MCI浓度降低的影响,而EDTA-4Na对钢筋的阻抗有削弱作用,当溶液中EDTA-4Na浓度降低时反而出现了阻抗增加现象; 当pH值降低时,DMEA在钢筋表面的吸附层有脱附现象,钢筋的阻抗降低,腐蚀电流密度增大,EDTA-4Na的阻锈作用增强,钢筋的阻抗增大,腐蚀电流密度降低; DMEA的阻锈性能较稳定,当溶液中MCI浓度和pH值降低时钢筋始终处于钝化状态; EDTA-4Na不能提供稳定的阻锈作用,钢筋大部分时期处于脱钝状态。     

盐渍土环境输电线路基础钢筋阻锈技术对比试验研究

针对盐渍土环境下钢筋混凝土阻锈材料,通过对比试验系统分析了无机亚硝酸盐和有机氨基醇两类阻锈剂材料对混凝土抗压强度、模拟液和砂浆中钢筋锈蚀电化学行为的影响,结果表明:相比于无机阻锈剂,有机阻锈剂不仅在模拟液中有效抑制钢筋腐蚀,在干湿交变、高氯盐环境中发生破损时,对钢筋的保护作用更优。     

氯盐环境下混凝土内钢绞线的锈蚀特性试验研究

预应力钢筋的锈蚀特性是研究预应力混凝土结构耐久性失效及防治的基础，为此，分别采用内掺盐和外浸盐两种方式在自然气候条件下作了如下三组混凝土内钢筋锈蚀的对比试验：钢绞线与热轧带肋钢筋、钢绞线与热轧光圆钢筋、钢绞线中心钢丝与热轧光圆钢筋。通过对锈蚀过程中锈蚀电流密度的测试以及试验完毕后的破形观察与称重对比和分析，得到如下结果：钢筋外表面锈蚀程度在面向保护层侧明显严重于背向保护层侧；钢绞线及其中心钢丝外表面锈蚀相对最不均匀，具有严重的局部锈蚀——坑蚀形态，带肋钢筋次之，光圆钢筋相对最均匀、全面；钢绞线内表面发生类似于空气中的相对全面、均匀的锈蚀；钢绞线的平均外表面锈蚀率小于热轧带肋钢筋的与热轧光圆钢筋的，但严重的局部锈蚀对其受拉性能极其不利。另外，还对上述锈蚀特性进行了电化学机理分析。     

有机阻锈剂对应力加载HRB400钢筋锈蚀行为的影响

研究了氨基醇有机阻锈剂对应力加载HRB400钢筋在混凝土模拟孔隙液中锈蚀行为的影响,并采用动电位扫描、电化学阻抗谱(EIS)分析了氨基醇有机阻锈剂抑制应力加载HRB400钢筋锈蚀的作用机制.结果表明：随着加载应力的增大,HRB400钢筋锈蚀加重,但氨基醇有机阻锈剂可以作用于应力加载HRB400钢筋表面,增大其吸附层厚度,抑制混凝土模拟孔隙液中Cl-对HRB400钢筋基体的破坏,具备阻锈效果.     

氯盐侵蚀混凝土结构延寿技术初探Ⅱ——混凝土中6种胺类有机物电迁移与阻锈性能

采用有机元素分析仪、快速氯离子测定法(RCT)、电化学阻抗谱法(EIS)和弱极化法,研究6种胺类有机物在混凝土中的电迁移能力、氯离子的排除情况及通电前后钢筋锈蚀的变化情况.结果表明:相同条件下,不同的胺类阻锈剂在混凝土中的电迁移能力和存留能力不同,且胺类阻锈剂种类对氯离子的排除影响不大;双向电渗技术的除氯效果比电化学的除氯效果弱,但双向电渗后钢筋附近混凝土孔隙液中阻锈剂的含量是氯离子含量(质量摩尔浓度)的2～7倍;双向电渗后混凝土保护层电阻增大,钢筋的锈蚀速度由通电前的电荷传递过程控制转变为氧气在混凝土中的渗透速度控制,钢筋的腐蚀电位显著提高,从而使钢筋的耐蚀性能得以提高.     

多因素作用下建筑物耐久性检测与研究

以南方沿海某建筑物为研究对象,探讨建筑物在多因素腐蚀作用下的耐久性问题。重点研究了导致该情况发生的耐久性影响因素,检测了该建筑物混凝土保护层的碳化深度、游离氯离子浓度及浓度-深度的变化梯度。在检测中发现其碳化深度均已经超过了混凝土保护层厚度,而不同构件的氯离子含量却相差很大。对该情况出现的原因及产生的后果进行了讨论,断定为是在南方沿海的气候环境下,混凝土保护层的碳化、氯离子侵蚀等多因素的共同作用,最终导致了该建筑物的迅速劣化。     

应力状态下碳化与硫酸铵侵蚀对混凝土强度的影响

为研究硫酸铵溶液腐蚀环境下混凝土的性能变化,结合实际工程情况,通过对混凝土试件进行压应力状态下的硫酸铵溶液腐蚀和碳化交替试验,研究了硫酸铵溶液浓度、压应力比和交替次数对混凝土强度的影响,分析了硫酸铵溶液对混凝土强度的影响机理,并根据碳化与硫酸铵溶液交替作用下的强度变化规律,建立了专用的测强曲线方程.结果 表明:在硫酸铵...     

Assessment of stainless steel reinforcement for concrete structures rehabilitation

The aim of this study was to revise the factors influencing the service life of galvanic coupling between carbon steel and stainless steel reinforcements in simulated concrete pore solution, simulating the condition of a damaged structure repaired with stainless steel reinforcing bars. Numerous investigations have reported that austenitic stainless steel rebar, compared to carbon steel, when embedded in concrete, offer superior corrosion resistance in aggressive environments, especially chloride contaminated concrete. In concrete, contact with other metals should be avoided because of the risk of galvanic corrosion. When passive, both carbon steel and stainless steel have comparable corrosion potentials and the coupling of the two materials is of little effect on the corrosion behavior of either material. Galvanic current values measured between carbon and stainless steel are negligible.