复杂环境下不同涂层镁水泥钢筋混凝土抗腐蚀性试验研究

针对西部地区镁水泥钢筋混凝土因钢筋腐蚀对构件适用性的影响,以镁水泥钢筋混凝土为研究对象,设计了3种环境和3种涂层钢筋,通过CS350电化学工作站对钢筋的电化学腐蚀行为进行长期跟踪和研究,以镁水泥钢筋混凝土中不同涂层钢筋的腐蚀电位、腐蚀电流密度、腐蚀速率及涂层电阻为评价指标,衡量不同环境下涂层钢筋的抗腐蚀性能。结果表明:不同环境下涂层钢筋能大幅提高钢筋的抗腐蚀性能,其各项性能指标均较裸露钢筋有较大幅度的提升。三种涂层中,以久美特涂层钢筋最好,美加力涂层钢筋次之,锌美特涂层钢筋最差。通过涂层可提高镁水泥钢筋混凝土的适用范围。     

利用Wiener过程探究镁水泥混凝土中涂层钢筋在盐类环境下的腐蚀寿命

采用氯盐溶液和硫酸盐溶液浸泡镁水泥钢筋混凝土构件,使构件中的涂层钢筋加速锈蚀,并利用电化学工作站进行电化学试验;以腐蚀电流密度作为钢筋耐久性退化指标,建立一元Wiener过程预测模型进行钢筋腐蚀寿命预测.结果 表明:在氯盐溶液环境下,镁水泥混凝土构件中的钢筋受腐蚀问题较之硫酸盐溶液环境更为突出,且涂层在2种盐溶液环境中均对钢筋起到了较好的防护效果;在氯盐溶液环境中,涂层钢筋在1500 d附近进入中等腐蚀阶段,在硫酸盐溶液环境中,涂层钢筋在22000 d进入中等腐蚀阶段.     

基于必耐斯涂层对镁水泥混凝土钢筋极化曲线研究

针对当前我国西部盐渍土地区对建筑物钢筋腐蚀严重的问题,采用了抗盐卤性能较高的氯氧镁水泥钢筋混凝土作为试验的研究对象,利用必耐斯涂层在金属表面防腐的技术,将其用到钢筋的表面研究对钢筋防腐的影响。采用CS350电化学工作站,分别测试在水溶液、硫酸盐溶液和氯盐溶液3种环境中钢筋的极化曲线,并对照分析自腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率3种电化学参数。试验结果分析表明:溶液对裸钢腐蚀速率从大到小依次是氯盐溶液、水溶液、硫酸盐溶液,涂层钢筋腐蚀速率最大的也是氯盐溶液,必耐斯涂层对钢筋在3种环境下都有显著的防腐效果,其腐蚀速率分别是裸钢的1/30~1/10、1/14~1/13、1/30~1/12,其腐蚀电流密度分别是裸钢的1/30~1/12、1/15~1/13、1/30~1/12,两者成正比关系。不同环境下必耐斯涂层发挥的防腐效果差别不同,对氯离子和硫酸根离子的抗侵蚀能力随着时间的变化不会变弱。     

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、50mm;腐蚀龄期包括60、120、180、240、300、360d。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。     

不同环境下镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀

钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构破坏的主要形式之一,我国西部盐湖地区出现钢结构及钢筋混凝土结构受盐卤水侵蚀导致其破坏现象严重。氯氧镁水泥混凝土具有显著的抵抗盐卤腐蚀的作用,针对镁水泥混凝土中钢筋受氯盐腐蚀降低其使用寿命而制约镁水泥钢筋混凝土使用的问题,本研究用美加力涂层来提高钢筋的抗腐蚀性能。采用CS350电化学工作站对钢筋腐蚀的数据采集,结合SEM(scanning electron microscope)微观扫描和EDS(energy dispersive spectrometer)元素分析结果表明:在硫酸盐溶液中涂层钢筋腐蚀程度最大,氯盐次之,干燥环境下钢筋腐蚀最轻;镁水泥混凝土保护层厚度对腐蚀速率不起决定性作用。     

氯盐环境下矿渣对混凝土中钢筋腐蚀过程的影响

针对氯盐环境下钢筋混凝土的腐蚀问题,以不同矿渣掺量的水泥净浆层代替混凝土保护层,设计制作了系列钢筋混凝土试件,开展了氯盐溶液中各试件腐蚀过程的Tafel和EIS测试,分析了矿渣掺量对各试件中腐蚀电位、腐蚀电流密度、保护层电阻、钢筋表面电荷转移电阻等电化学参数的影响。结果表明,相比于未掺矿渣试件,掺矿渣试件在腐蚀初期的腐蚀电流密度较大,但随着腐蚀的进行,其钢筋表面电荷转移电阻的降低速率和腐蚀电流密度增大速率明显较小,这说明复合矿渣保护层削弱了早期的护筋能力,但能有效提高保护层对钢筋的整体抗腐蚀性能。     

氯氧镁水泥混凝土中涂层钢筋的锈蚀劣化模型研究

为了推进钢筋氯氧镁水泥混凝土(magnesium oxychloride cement reinforced concrete, MOCRC)在西部地区的深度应用,设计模拟西部地区盐渍土环境、气候环境的室内加速破坏试验,研究涂层在多因素破坏试验环境下对钢筋的保护效果。利用电化学工作站测试试件的极化曲线和腐蚀电流密度,选用腐蚀电流密度作为Wiener随机退化过程的退化指标,建立随机退化过程的可靠度函数预测模型。结果表明：涂层在多因素试验环境下对钢筋的保护效果弱于纯浸泡试验环境下对钢筋的保护效果;通过可靠度函数寿命预测模型能够确定,MOCRC在不同浓度2%、4%、6%、8%氯化钠盐溶液室内多因素加速破坏试验环境下达到中等腐蚀破坏的时间分别为4 000、3 500、1 400、400d。     

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.     

氯氧镁水泥混凝土中涂层钢筋的耐久性退化研究

采用氯化镁溶液浸泡加速锈蚀试验,对氯氧镁水泥混凝土中的涂层钢筋进行电化学试验,实测出表征涂层钢筋锈蚀的腐蚀电流密度;以腐蚀电流密度作为退化指标,用最小二乘法、矩估计法、最大似然法进行参数估计,在Weibull函数基础上建立涂层钢筋的锈蚀预测模型;同时采用扫描电镜、X射线衍射仪对涂层钢筋进行微观分析,判断涂层对钢筋的保护作用.结果表明:Weibull函数可以很好地反映涂层钢筋的退化过程,最小二乘法可以很好地描述涂层钢筋的耐久性退化过程,涂层钢筋的最终失效时间为38000d(104.1a)左右,可靠度为0.4时所对应的失效时间R(t_(0.4))为2960d(8.1a);涂层可以很好地保护混凝土中的钢筋,防止其发生锈蚀.     

格尔木地区达克罗涂层钢筋的电化学腐蚀研究

为了解决青海省格尔木地区出现的钢材腐蚀较快的问题,基于盐湖地区的"镁害",设计一定配合比的镁水泥混凝土。针对室内自然环境和氯盐浸泡环境,采用CS350电化学工作站及其测试软件,研究镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀行为和达克罗涂料的抗盐卤侵蚀性能,并对达克罗涂层的防腐效果进行分析。结果表明:镁水泥混凝土中裸露钢筋的腐蚀程度远大于达克罗涂层钢筋,其腐蚀速率是达克罗涂层钢筋的25~40倍。达克罗涂料对钢筋具有较好防腐效果,但氯盐本身对达克罗涂料也会产生一定的破坏。     

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。     

基于涡流热成像的锈蚀钢筋混凝土表面温度变化试验研究

电涡流红外热成像检测技术是一种新兴的无损检测技术,其利用混凝土内部钢筋锈蚀程度不一样导致钢筋的发热效率不一样,使传导至混凝土表面的温度变化速率不一样的原理来判定混凝土内部钢筋锈蚀程度。通过试验研究了锈蚀钢筋混凝土在不同锈蚀时间、钢筋直径、混凝土强度及保护层厚度等影响因素下的表面温度变化规律。结果表明,不同钢筋直径,不同保护层厚度,不同混凝土强度的钢筋混凝土试件的表面温度增长速率都随锈蚀时间的增加而增大,即钢筋混凝土表面温度增长速率与钢筋锈蚀时间正相关;锈蚀时间越长、钢筋直径越大,混凝土表面温度增长速率越快,相反,混凝土强度越低、保护层越小,混凝土表面温度增长越快,即锈蚀时间和钢筋直径与混凝土表面温度增长速率成正比,混凝土强度和保护层厚度与混凝土表面温度增长成反比。     

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     

钢筋表面防腐蚀涂层的性能

研究了环氧树脂、环氧砂浆、SBR胶乳水泥砂浆、SBR胶乳水泥净浆作为氯盐环境中钢筋防腐蚀保护层的性能.结果表明：钢筋表面涂布防护涂层有助于改善钢筋防腐蚀性能.涂层越厚,防护性能越好.环氧树脂涂层具有良好的防腐蚀性与电绝缘性.环氧砂浆涂层具有较好的粘附性、防腐蚀性及握裹力,可以作为不同直径与表面形态钢筋的防护涂层.     

石墨烯/环氧涂层钢筋与混凝土的黏结性能

选取4种直径(14、18、22、25 mm)、4种涂层(3种石墨烯/环氧涂层、1种无涂层)的钢筋制作钢筋混凝土中心拉拔试件,研究涂层中石墨烯掺量对钢筋混凝土黏结性能的影响.结果表明:涂层钢筋与混凝土间的黏结性能比普通无涂层钢筋试件差;涂层钢筋混凝土与无涂层钢筋混凝土的极限黏结强度之比随着钢筋直径的增加而减小;石墨烯掺量...     

Long-term effects of electrochemical realkalization on carbonated concrete

The long-term effects of electrochemical realkalization on carbonated reinforced concrete with a W/C ratio of 0.65 were studied. Fourteen out of 16 carbonated specimens had been subjected to realkalization seven years ago, and the alkalinity of the concrete, the electrochemical characters (corrosion current density and potential) of the specimens and the corrosion conditions of the steel bars were examined. Results of different specimens and also at different time (4, 10, 13 months and 7 years after realkalization) were compared. According to the phenolphthalein and pH meter test, the alkalinity of the concrete had disappeared after seven years. Based on the potentiodynamic polarization test, various corrosion conditions had developed on the steel bars, which was verified by visual observation. All bars were in the depassivated state, and their corrosion current densities increased significantly after seven years. Cracks developed in some of the specimens, and the diverse compactness of concrete and excessive current of realkalization were considered to be possible causes. The effects of the realkalization treatment vanished after seven years.     

混凝土内钢筋锈蚀层发展和锈蚀量分布模型研究

从研究钢筋锈蚀物膨胀对钢筋/混凝土界面区构造的影响着手,通过对锈蚀层形成、发展及其细观构造的研究,揭示混凝土内钢筋锈蚀量分布规律;在钢筋锈胀开裂前,钢筋锈蚀量基本分布在面向混凝土保护层一侧的钢筋半圆周上,离混凝土保护层最近处锈蚀量最大,离保护层表面距离越远,锈蚀量越小;其锈蚀量在其半圆周上呈半椭圆形分布。钢筋锈胀开裂初期,钢筋锈蚀逐渐向背向混凝土保护层一侧发展,在背向保护层一侧的钢筋锈蚀量分布被假定为均匀分布,和面向混凝土保护层一侧的最小锈蚀量衔接。     

Effectiveness of concrete surface treatmentmaterials in reducing chloride-induced reinforcement corrosion

The effectiveness of concrete surface treatment materials, such as silane, siloxane, acrylic coating, etc., in reducing chloride-induced reinforcement corrosion was investigated. Two sets of reinforced concrete specimens were cast. In the first set, reinforcement corrosion was accelerated by impressing an anodic potential of 2 V and the time to cracking was monitored. The second set of concrete specimens were immersed in the chloride solution and reinforcement corrosion was monitored by measuring corrosion potentials and corrosion current density. Among the surface treatment materials investigated, silane, silane/siloxane with top coat and acrylic coating were effective in reducing the rate of reinforcement corrosion. Furthermore, the data developed in this investigation indicated that the performance of coatings can be quickly evaluated using impressed current technique.