The influence of cooling processes on the corrosion performance of the rebar scale

The corrosion performance of rebar cooled by a chemical reagent (FM) was compared with water-cooled and air-cooled rebar. The influence of compositions and structure of the three scales on the corrosion resistance was analyzed. Furthermore, the reasons causing the structural difference between three scales were discussed. The results show that corrosion resistance of scale is improved through optimizing the compositions and structure of the scale. When cooled by FM, the anodic current density of the rebar electrode is less than that cooled by water or air, and the scale resistance and the charge transfer resistance is larger than that cooled by water or air. The Fe₃O₄ content in the scale is near 60% for FM-cooled rebar; however, the Fe₃O₄ content is only about 40% for water-cooled and air-cooled rebar. The FM-cooling produces a more compact outer Fe₃O₄ layer and a thicker Fe₃O₄ layer at the wüstite/steel interface. Moreover, the FM-cooled scale presents the best adhesiveness of three kinds of scale. Therefore, the FM-cooled scale provides better protection to the matrix against rust.     

考虑局部锈蚀特征的钢筋性能退化试验研究

采用电化学加速锈蚀和人工环境模拟方法制备侵蚀环境下混凝土构件中锈蚀钢筋样本,阐述了钢筋均匀锈蚀和不均匀锈蚀的发展机理,建立了更为合理的钢筋锈蚀程度分类方法和更为准确的评估指标.通过锈蚀钢筋力学性能测试,研究蚀坑参数对锈蚀钢筋力学性能的影响,建立了钢筋力学性能退化模型.考虑工程维护管理和结构性能评估实际情况,针对锈蚀率在5％～20％,蚀坑形状不规则的Ⅱ级钢筋,建立了蚀坑形状特征参数模型,为准确预测侵蚀环境下考虑锈蚀的钢筋混凝土结构长期承载力奠定了基础.     

Effect of rebar coating on corrosion resistance and bond strength of reinforced concrete

The objective of this study is to assess the corrosion resistance of zinc-coated and coating effect on the bond strength between concrete and reinforcing steel. Potentiodynamic polarization method was utilized to determine the corrosion rates of carbon steel and zinc in both pH 12 solution and 3.5 wt% NaCl solution. In addition, cylindrical specimens were cast and exposed to 3.5% NaCl solution and a direct current density (0.5 mA/cm²) was applied to accelerate the corrosion process. Open circuit potential (OCP), direct current polarization resistance were obtained to evaluate the rebar corrosion.Potentiodynamic polarization curves show that the corrosion rate of zinc is higher than carbon steel in pH 12 solution but lower in 3.5% NaCl solution. The bond strength of uncoated rebar is 5–10% less than zinc-coated rebar before aqueous immersion test. The bond strength decreases with an increase in corrosion rate for uncoated rebar and zinc-coated rebar. After 14-days accelerating corrosion process, the reduction ratio of bond strength for zinc-coated rebar is less than uncoated rebar.     

混凝土中钢筋加速锈蚀试验适用性研究

钢筋锈蚀导致其屈服强度降低、力学行为改变,影响钢筋与混凝土之间的粘结性能,钢筋锈蚀量影响钢筋混凝土的失效模式。为研究锈蚀钢筋混凝土结构的相关性能,需要在较短时间内得到所需的锈蚀构件。通过对4种不同工况下混凝土中钢筋电化学加速锈蚀方法进行对比试验,得到了锈蚀后钢筋表面形态特征,分析了模拟自然环境条件下钢筋锈蚀的适用性。试验表明：全浸泡外加电流加速锈蚀方法使钢筋纵向、径向表面形成均匀锈蚀,而自然环境锈蚀钢筋表面锈蚀相对不均匀,坑蚀更明显,两者差异显著;利用全浸泡外加电流加速锈蚀方法进行锈蚀钢筋与混凝土粘结-滑移本构关系和锈蚀钢筋混凝土构件承载能力等研究不合适;半浸泡和贴面外加电流加速锈蚀方法能较好模拟自然环境锈蚀;加速锈蚀试验方法的理论锈蚀质量高于试验锈蚀质量。图12表1参7     

钢筋在碱激发矿渣砂浆中的早期腐蚀行为

研究了模拟海水干湿循环过程中海水拌和碱激发矿渣(SAAS)砂浆、自来水拌和碱激发矿渣(TAAS)砂浆及矿渣水泥复合(CS)砂浆的强度变化.同时,通过腐蚀电位、线性极化电阻、电化学阻抗谱法研究了低碳钢筋(LC)和低合金耐蚀钢筋(LA)在上述3种砂浆中的早期腐蚀行为.结果表明:模拟海水干湿循环过程中,SAAS砂浆表现出较CS砂浆更高的强度保证;SAAS砂浆中钢筋早期腐蚀行为与TAAS砂浆无明显区别;钢筋在SAAS砂浆及CS砂浆中的极化电阻及电荷转移电阻在6个月的干湿循环过程中整体呈上升趋势,表现出较低的腐蚀程度.     

角部钢筋锈蚀引发混凝土保护层开裂行为研究

为研究角部钢筋非均匀锈蚀膨胀引发的混凝土保护层开裂行为,提出了角部钢筋的非均匀锈胀模式.并将混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了混凝土细观随机骨料模型.以施加非均匀径向位移方式来表征钢筋锈胀对周围混凝土的力学作用.基于该方法对钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂行为进行了细观数值模拟,模拟结果与已有文献中试验结果的良好吻合验证了该方法的合理性.另外,对比了宏观均质模型和细观非均质模型下不同角部钢筋锈胀模式导致的混凝土保护层开裂模式;并探讨分析了保护层厚度和钢筋直径对保护层开裂模式以及钢筋锈胀压力的影响规律.     

新型阻锈剂对钢筋混凝土阻锈作用的研究（Ⅰ）——对电化学阻抗特性的影响

以电化学阻抗谱研究了新型多官能阻锈剂——二乙烯三胺一硫脲缩合物(DETATU)对钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的抑制作用及其对混凝土性能变化规律的影响．发现加入这些阻锈剂后,混凝土的孔隙电阻和钢筋表面的电荷转移电阻同时得到提高,表明它既能切断水泥水化产物中的部分毛细管,又能在钢筋表面形成缓蚀膜,对钢筋具有双重保护作用,长期浸泡的结果表明,该阻锈剂具有良好的耐水性,与常用的亚硝酸盐相比,其阻锈机理不同。     

Experimental monitoring of chloride-induced reinforcement corrosion and chloride contamination in concrete with ground-penetrating radar

In this article, we present a laboratory experiment to monitor the accelerated corrosion in concrete using ground-penetrating radar (GPR). Four concrete test specimens were cast with rebars of different size and placed at different depths. The lifetime decades of reinforcement corrosion process were accelerated into 18 days by using the impress current technique. The electrochemical corrosion process was periodically monitored with GPR. Two control specimens were also prepared to investigate the influence of chloride contamination on GPR signal. The measured data were analysed both in time and frequency domains. In time domain, the peak-to-peak amplitude of a wave reflected by a rebar was calculated to investigate the relationship between an increase in signal amplitude and the degree of corrosion. In frequency domain, the time–frequency representations of the signal were computed by using S-transform. The results show that reinforce corrosion increased the amplitude of reflected signal in time domain but did not change the peak frequency in frequency domain while chloride contamination attenuates the signal to smaller amplitude and lower peak frequency. Based on the results, a novel process is finally proposed for GPR-based corrosion detection.     

大气预锈对混凝土模拟液中低合金钢筋腐蚀行为的影响

通过电化学阻抗谱(EIS)、背散射电子(BSE)图像与能谱分析(EDS)研究了大气预锈对低合金钢筋和普通低碳钢筋在混凝土模拟液中氯盐腐蚀行为的影响.结果表明:大气预锈作用影响2种钢筋钝化膜的生成;氯盐侵蚀后,大气预锈作用降低了低碳钢筋的耐蚀性,但低合金钢筋的耐蚀性不受预锈作用影响,原因是低合金钢筋基体与氧化皮间的缝隙内形成了致密的富Cr锈层,抑制了氯盐对钢筋基体的进一步侵蚀.     

锈蚀钢筋再生混凝土梁粘结性能及承载力研究

为了研究再生混凝土梁与锈蚀钢筋的粘结性能及抗弯承载力,对12根不同直径钢筋、不同钢筋锈蚀率的再生混凝土梁进行静荷载试验。结果表明：当钢筋锈蚀率小于9.31%时,再生混凝土梁材料破坏而发生弯曲破坏模式,当钢筋锈蚀率大于9.31%时,梁发生粘结-剪切破坏模式|随着钢筋锈蚀率的增加,试验梁的屈服荷载和极限荷载逐渐降低|随着荷载的增加,钢筋与再生混凝土之间的相对滑移由近似抛物线的分布形式发展成波浪线的分布形式|正常使用荷载作用下试验梁跨中截面再生混凝土仍符合平截面的假定|钢筋锈蚀率在0～9.31%时,通过定义锈蚀钢筋与再生混凝土之间的界面协同工作系数,提出了锈蚀钢筋再生混凝土梁抗弯承载力的计算方法,计算值与试验结果进行对比分析,吻合较好。     

新型阻锈剂对钢筋混凝土阻锈作用的研究(I)--对电化学阻抗特性的影响

以电化学阻抗谱研究了新型多官能阻锈剂--二乙烯三胺-硫脲缩合物(DETA-TU)对钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的抑制作用及其对混凝土性能变化规律的影响.发现加入这些阻锈剂后,混凝土的孔隙电阻和钢筋表面的电荷转移电阻同时得到提高,表明它既能切断水泥水化产物中的部分毛细管,又能在钢筋表面形成缓蚀膜,对钢筋具有双重保护作用.长期浸泡的结果表明,该阻锈剂具有良好的耐水性,与常用的亚硝酸盐相比,其阻锈机理不同.     

渗透结晶材料对混凝土耐久性的影响研究

采用海水热雨循环90次、海水浸泡90d两种试验条件对比研究了四种混凝土抗压强度、扩散系数、电通量和钢筋腐蚀电位等性能的变化。结果表明,经热雨循环90次后试样抗压强度较海水浸泡90d的高,涂抹渗透结晶材料(CRM)对混凝土试样的强度影响不大;经热雨循环90次后试样扩散系数和电通量较28d的试样提高,海水浸泡90d后试样扩散系数和电通量均较28d的试样降低;C30混凝土扩散系数和电通量较C50的高,涂抹CRM会提高混凝土试样的扩散系数和电通量;经热雨循环90次后试样内钢筋腐蚀电位较28d试样降低,海水浸泡90d后试样内钢筋腐蚀电位较28d试样降低,但高于热雨循环90次的试样;C30混凝土试样钢筋腐蚀电位下降幅度较大,个别试样内钢筋发生点蚀,涂抹CRM的试样内钢筋腐蚀电位降低明显。涂抹CRM在海滨环境下会影响混凝土的耐久性。     

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.     

钢筋混凝土的银电极阳极氧化除氯

混凝土孔溶液中存在的超临界氯离子含量的氯化物会加速混凝土中钢筋的锈蚀,为此提出了银电极阳极氧化除氯方法.结果表明,经过银电极阳极氧化除氯后,混凝土孔溶液中氯离子含量降低,钢筋极化电阻(Rp)提高,混凝土电阻(Rc)、钢筋钝化膜电阻(Rf)、钢筋钝化膜电容(Cf)及钢筋混凝土扩散阻抗系数(σ)得到改善,有效地提高了混凝土中钢筋的抗锈蚀性能.     

混凝土内部温湿度对钢筋锈蚀的影响

通过室内加速碳化试验,研究了混凝土内部温湿度变化对钢筋锈蚀的影响,并使用温湿度影响函数进行描述,建立了考虑混凝土内部温湿度影响的钢筋锈蚀速率模型.研究表明:不同配比混凝土试块中钢筋锈蚀的温度影响函数差别较大,但对于同一配比试块,即使钢筋处于不同的锈蚀程度,其温度影响函数仍相近;对于湿度影响而言,无论是对于不同配比试块还是同一配比中锈蚀程度不同的试块,其受湿度影响的相对变化规律几乎一致,因此可用统一的湿度影响函数进行描述.基于上述研究成果,探讨了可用于实际工程的钢筋锈蚀速率实时动态预测方法.     

阻锈剂对混凝土耐久性的影响研究

采用海水热雨循环90次、海水浸泡90 d 2种试验条件对比研究了4种混凝土的强度、扩散系数、电通量和钢筋腐蚀电位等性能变化。结果表明:经热雨循环90次试样抗压强度较海水浸泡90 d的高,掺加阻锈剂降低混凝土试样的强度;经热雨循环90次试样扩散系数较标样28 d试样提高,但电通量降低,海水浸泡90 d试样扩散系数和电通量均较28 d试样降低,C30级试验扩散系数和扩散系数较C50级高,掺加阻锈剂提高混凝土试样的扩散系数和扩散系数;经热雨循环90次试样内钢筋腐蚀电位较标样28 d试样降低,海水浸泡90 d试样内钢筋腐蚀电位较28 d试样降低,但高于热雨循环90次试样,C30级混凝土试样钢筋腐蚀电位下降幅度较大,个别试样内钢筋发生点蚀,掺加阻锈剂提高试样内钢筋腐蚀电位。     

钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂细观数值研究

混凝土保护层锈裂严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。为了研究混凝土保护层的锈裂行为,考虑到混凝土细观结构的非均质性以及钢筋锈蚀的非均匀性,将完好混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了细观随机骨料模型。在模型中,钢筋的非均匀锈蚀行为以施加非均匀径向位移的方式模拟,骨料的力学行为假定为弹性,砂浆和界面过渡区的力学特性采用塑性损伤模型来描述。在此基础上进行了中部钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂行为的细观数值模拟;分析结果与已有文献中的试验结果吻合良好。另外,对比了均质模型和非均质模型中钢筋均匀锈蚀和非均匀锈蚀导致的保护层开裂模式;并探讨分析了保护层厚度和钢筋直径对保护层开裂模式、钢筋锈胀压力及保护层开裂时钢筋锈蚀率的影响。     

矿物对混凝土中钢筋锈蚀的试验研究

通过检测钢筋电位以及腐蚀电流密度的变化,比较了矿粉、粉煤灰对混凝土中钢筋锈蚀速率的影响.试验结果表明:由于矿粉、粉煤灰能改善混凝土抵抗氯离子渗透的能力,因而能延缓混凝土中钢筋的锈蚀.钢筋电位与腐蚀电流密度的变化情况基本一致,可以作为混凝土中钢筋锈蚀情况的判断依据.     

钢筋与再生及普通混凝土黏结性能退化的对比研究

为了研究锈蚀钢筋与再生及普通混凝土的黏结性能退化的差异,通过电化学方法,得到了6种不同钢筋锈蚀率的再生及普通混凝土试件;采用拔出试验方法,对比分析了锈蚀对2种混凝土试件黏结性能退化规律的差别。结果表明:再生混凝土的相对极限黏结强度和黏结刚度均较普通混凝土低;随着钢筋锈蚀率增加,两种试件的极限滑移量的差别逐渐增大;再生混凝土试件开裂时刻较普通混凝土试件早,且一旦保护层开裂后,再生混凝土的裂缝宽度较普通混凝土稍大。     

复合冷凝技术在建筑冷热源的应用

介绍了采用水冷 水冷复合冷凝模式的水冷式冷水机组及采用水冷 风冷复合冷凝模式的风冷式热泵机组系统流程。试验分析表明,采用复合冷凝技术不仅能充分利用冷凝热加热生活热水,减少能量的浪费和热污染,而且冷热源机组在可靠稳定运行的同时,冷凝效果和能效比得到了提高。