钢筋在混凝土模拟孔溶液及水泥净浆中的腐蚀电化学行为

采用动电位扫描法研究钢筋在混凝土模拟孔溶液中腐蚀电化学行为，获得了不同ｐＨ值和氯离子含量对影响钢筋局部锈蚀的临界关系。采用交流阻抗技术研究了钢筋／混凝土模拟孔溶液和钢筋／水泥净浆体系的界面电化学反应机理及其电化学反应模型。结果表明，在高碱性、低氯离子含量或除氧条件下，钢筋在混凝土中将不发生严重局部腐蚀，钢筋的腐蚀电化学反应主要受扩散传质过程控制。     

混凝土腐蚀监测用参比电极制作及电化学性能研究

参比电极对监测混凝土中钢筋的电位至关重要。使用凝胶作为电极内部电解质、水泥浆作为渗透层,制成Ag/AgCl凝胶参比电极。在混凝土模拟液中测试了电极电位的稳定性、电极的温度系数以及氯离子含量对电位的影响,通过动电位和恒电流极化测试了电极的抗极化性能,并在混凝土中进一步研究了电极电位的时变特性。结果表明,电极电位有良好的稳定性和可靠性,电极温度系数较小,氯离子含量对电极电位的影响可以忽略,电极抗极化性能优良。研制的电极可用于实时监测混凝土内部钢筋的腐蚀电位,为钢筋混凝土构件寿命预测提供参考。     

用于混凝土中钢筋腐蚀监测的固态Ag/AgCl参比电极的制作及其性能

为了制备可用于混凝土中钢筋腐蚀监测的参比电极,先在三电极体系下采用恒电流阳极氧化法获取Ag/Ag Cl探针,再通过凝胶电解质封装制备了固态Ag/Ag Cl参比电极。将其用于碱性混凝土孔隙液中,研究了其Nernst响应特性和电位稳定性,并探讨了其抗各种环境因素(p H值、SO2-4、温度、电化学极化)干扰的能力。结果表明:固态Ag/Ag Cl参比电极具有良好的Nernst响应;当p H值小于12时,p H值对参比电极电位影响较小,当p H值大于12时p H值每增加1,电极电位下降约50 m V;电极的温度响应特性与抗SO2-4干扰和抗极化能力较好,适用于混凝土中钢筋腐蚀的监测。     

混凝土表面硅烷处理对冻融、氯离子侵蚀后钢筋锈蚀的影响

为研究冻融损伤环境下硅烷表面防护处理对钢筋混凝土内部钢筋锈蚀的影响,并为硅烷防护技术在恶劣环境下的应用提供参考,对带钢筋普通混凝土试件进行硅烷表面防护处理,通过冻融循环试验、氯离子侵蚀试验,在不同氯离子腐蚀龄期,利用半电池电位法测定钢筋半电池电位、利用线性极化法测定腐蚀电流密度,定量分析了不同冻融损伤下,不同硅烷表面涂覆量对混凝土内部钢筋锈蚀的影响。结果表明:冻融损伤后对混凝土进行硅烷防护处理可有效降低钢筋的半电池电位值和腐蚀电流密度,减小钢筋锈蚀概率,对混凝土有较好的防护作用。     

涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土的腐蚀性研究

为了解决钢筋氯氧镁水泥混凝土的锈蚀问题,根据西部盐渍土地区的自然环境,对涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土进行了溶液浸泡加速锈蚀试验;通过电化学试验测得了表征裸露钢筋和涂层钢筋氯氧镁水泥混凝土锈蚀的极化曲线,对钢筋的开路电位和腐蚀电流密度在不同阶段的锈蚀程度进行分析,并且利用SEM和XRD微观试验对其产物进行分析。最终得出:在不同环境下,涂层可以很好的保护氯氧镁水泥混凝土中的钢筋免受腐蚀。在最后腐蚀达到稳定后,涂层钢筋的腐蚀电流密度是裸露钢筋的1/25,且裸露钢筋表面存在疏松颗粒状的腐蚀产物和大小不一的空洞,涂层钢筋表面只存在点蚀,从而得出涂层对钢筋氯氧镁水泥混凝土有很好的防腐效果。     

全固态参比电极的制备及其在钢筋腐蚀监测中的应用

钢混结构中钢筋的腐蚀是影响结构耐久性的重要因素，腐蚀可以造成钢筋本身力学性能以及钢筋与混凝土粘结性能的劣化，这将严重影响钢混结构的承载力及服役寿命。基于电化学方法进行腐蚀监测的腐蚀传感器中通常需要应用参比电极为监测方法提供研究电极的电位，然而传统的参比电极由于其使用寿命有限从而限制了其在实际工程中的应用。制备了一种新的能够满足混凝土中钢筋腐蚀监测用的全固态参比电极。在水泥砂浆中应用动电位扫描的方法对钢筋的腐蚀进行了研究．研究结果表明，ASSRE的电位稳定，应用全固态参比电极能够得到理想的动电位扫描曲线。     

阻锈剂对混凝土钢筋氯盐腐蚀行为的影响

过去对混凝土腐蚀的研究,其腐蚀液与实际的混凝土孔溶液有较大的差异。采用水泥提取液模拟混凝土孔溶液,通过自腐蚀电位、动电位极化和电化学阻抗谱研究了Ca(NO2)2及商用阻锈剂NNMI和NNRI对混凝土中钢筋氯盐腐蚀行为的影响。结果表明:3种阻锈剂均能有效降低钢筋受Cl-腐蚀的风险,减小腐蚀速率,并能不同程度地提高钢筋腐蚀的临界Cl-浓度;Ca(NO2)2为阳极型阻锈剂,当[NO2-]/[Cl-]为0.62～1.47时,阻锈效果最好,高达98.2%,NNMI和NNRI为以抑制阴极反应为主的综合型阻锈剂,在推荐掺量下,当环境中Cl-浓度为0.03 mol/L左右时,阻锈效率分别可达到85.0%和87.1%。因此,应根据腐蚀环境状况,选用不同的阻锈剂。     

氯氧镁水泥混凝土中涂层钢筋的防腐试验研究

为了解决氯氧镁水泥混凝土中钢筋的锈蚀问题,根据西部盐渍土地区的自然环境,对氯氧镁水泥涂层钢筋混凝土进行了溶液浸泡加速锈蚀试验;通过电化学试验测得了表征氯氧镁水泥混凝土中裸露钢筋和涂层钢筋锈蚀的极化曲线,对钢筋表面的锈蚀程度进行分析、通过SEM和XRD微观试验对其产物进行分析;最终得出,通过对钢筋的开路电位、腐蚀速率和腐蚀电流密度分析得出,在不同环境下,涂层可以很好的保护氯氧镁水泥混凝土中的钢筋免受腐蚀。在最后腐蚀达到稳定后,涂层钢筋的腐蚀电流密度是裸露钢筋的1/20,其腐蚀速率和腐蚀电流密度变化波动相保持一致,从而得出涂层对氯氧镁水泥混凝土中的钢筋有很好的防腐效果。     

海洋环境下混凝土中钢筋锈蚀机理及监测技术概述

2014年我国由于腐蚀产生的损失约为21 278亿元,占国家GDP的3.34%。海洋环境中氯离子渗透至混凝土内部导致钢筋锈蚀是海洋环境下混凝土结构损伤的重要原因。海洋不同腐蚀区域的离子浓度、氧气浓度及海水干湿循环作用时间各不相同,这使得海洋不同腐蚀区域中暴露混凝土的氯离子传输速度和分布规律、钢筋锈蚀产物及锈蚀模式、钢筋锈蚀速率存在显著差异。其中海洋浪溅区和高潮位区域因氧气充足、海水干湿循环作用剧烈及浪溅作用导致钢筋混凝土更易破坏。钢筋锈蚀产物体积是原始体积的2~6倍,持续增加的锈蚀产物将导致混凝土开裂、保护层剥落并进一步加速钢筋锈蚀;考虑钢筋非均匀锈蚀、锈蚀产物填充效应、钢筋及混凝土性能的钢筋混凝土锈胀开裂模型将更加精确。根据海洋不同腐蚀区带特点、钢筋混凝土性能及受荷情况,建立不同腐蚀区域中混凝土的氯离子传输模型,钢筋锈蚀速率模型和混凝土锈胀开裂模型有助于准确预测海洋环境下钢筋混凝土的服役寿命。 通过对混凝土中钢筋锈蚀的检测与监测有助于实时了解混凝土的服役状态。采用线性极化、电化学噪声和电化学阻抗谱等电化学方法可以较好地检测钢筋锈蚀状态、获得混凝土中钢筋的锈蚀速率。基于电化学原理开发的阳极梯和环形电极、基于钢筋锈胀应力测试的光纤监测技术以及基于数字图像技术获得混凝土中钢筋锈蚀应力应变场,有助于实现对混凝土中钢筋锈蚀的监测,并且部分已应用于海洋工程。相比于普通钢筋,锈蚀钢筋的导电率和导磁率均显著降低,采用电磁感应原理开发钢筋锈蚀装置实现了暴露在海水中的普通钢筋和耐蚀钢筋磁通量变化值与钢筋质量损失线性关系的建立。这也为更精确监测混凝土中钢筋锈蚀全过程、实现混凝土中钢筋锈蚀源定位及损伤程度识别提供可能。因此,综合利用氯离子、pH微电极等实现混凝土内部微环境监测,开发先进的钢筋锈蚀监测传感器实现混凝土中钢筋锈蚀源和锈蚀速率监测,通过图像监测技术实现钢筋锈蚀诱导混凝土开裂过程监测。综合上述措施将实现对钢筋混凝土结构腐蚀的全过程监测,并为海洋钢筋混凝土服役寿命预测模型的验证与修正提供依据,同时为海洋环境混凝土的耐久性评估系统提供预警机制。     

混凝土中钢筋锈蚀电化学测量方法的介绍

混凝土中的钢筋锈蚀为电化学腐蚀,可用电位-pH图来描述钢筋在不同体系下的稳定性.传统方法测定钢筋锈蚀的时间太长,而阳极电位法只能对锈蚀作定性判断.介绍了混凝土中钢筋锈蚀的3种电化学测试方法,并通过测试表明:根据线性极化法测得的腐蚀电流可以计算钢筋的锈蚀速度;交流阻抗法能反映混凝土中钢筋锈蚀的动力学过程,并得到相应的等效电路;用Mott-Schottkv方法表明钢筋钝化膜为载流子浓度在1026m-3数量级的n型半导体.     

Q235钢在模拟海水溶液中的缝隙腐蚀行为

目前,丝束电极测量多侧重定性分析,鲜见对不同腐蚀阶段缝隙内Cl~-和H~+浓度分布的定量研究。采用丝束电极(WBE)联合交流阻抗谱(EIS)方法研究了Q235钢的缝隙腐蚀行为,并配合离子选择性电极传感器(ISE)对缝隙腐蚀不同阶段中的Cl~-浓度和H~+浓度变化进行定量分析。结果表明:在模拟海水环境(3.5%NaCl,pH值6.8~7.0,25℃)15 d缝隙腐蚀试验中,Q235钢的缝隙腐蚀行为在诱发期、扩大期及稳定发展期的H~+浓度与Cl-浓度表现出不同的分布规律,发现了Cl~-向缝内迁移与富集现象,量化了缝隙内离子变化的全过程。     

铝合金深海腐蚀研究进展

本文介绍了国外铝合金深海腐蚀的研究进展,并与表层海水铝合金的腐蚀情况进行对比,讨论了点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等铝合金深海典型腐蚀特征及规律,同时进一步展望了铝合金在深海中的应用前景及发展方向。     

高强度铁粉焊条抗腐蚀性试验研究

利用腐蚀电位测量和室内加速腐蚀试验方法,研究了一种高强度铁粉焊条熔敷金属的抗腐蚀性能。     

Electromagnetic Metrology on Concrete and Corrosion

To augment current methods for the evaluation of reinforcing bar (rebar) corrosion within concrete, we are exploring unique features in the dielectric and magnetic spectra of pure iron oxides and corrosion samples. Any signature needs to be both prominent and consistent in order to identify corrosion within concrete bridge deck or other structures. In order to measure the permittivity and propagation loss through concrete as a function of temperature and humidity, we cut and carefully fitted samples from residential concrete into three different waveguides. We also poured and cured a mortar sample within a waveguide that was later measured after curing 30 days. These measurements were performed from 45 MHz to 12 GHz. Our concrete measurements showed that the coarse granite aggregate that occupied about half the sample volume reduced the electromagnetic propagation loss in comparison to mortar. We also packed ground corrosion samples and commercially available iron-oxide powders into a transmission-line waveguide and found that magnetite and corrosion sample spectra are similar, with a feature between 0.5 GHz and 2 GHz that may prove useful for quantifying corrosion. We also performed reflection (S₁₁) measurements at various corrosion surfaces and in loose powders from 45 MHz to 50 GHz. These results are a first step towards quantifying rebar corrosion in concrete.     

Turning Waste into Treasure: Regulating the Oxygen Corrosion on Fe Foam for Efficient Electrocatalysis

Iron corrosion causes a great damage to the economy due to the function attenuation of iron‐based devices. However, the corrosion products can be used as active materials for some electrocatalytic reactions, such as oxygen evolution reaction (OER). Herein, the oxygen corrosion on Fe foams (FF) to synthesize effective self‐supporting electrocatalysts for OER, leading to “turning waste into treasure,” is regulated. A dual chloride aqueous system of “NaCl‐NiCl₂” is employed to tailor the structures and OER properties of corrosion layers. The corrosion behaviors identify that Cl^? anions serve as accelerators for oxygen corrosion, while Ni²⁺ cations guarantee the uniform growth of corrosion layers owing to the appeared chemical plating. The synergistic effect of “NaCl‐NiCl₂” generates one of the highest OER activities that only an overpotential of 212 mV is required to achieve 100 mA cm^?2 in 1.0 m KOH solution. The as‐prepared catalyst also exhibits excellent durability over 168 h (one week) at 100 mA cm^?2 and promising application for overall water splitting. Specially, a large self‐supporting electrode (9 × 10 cm²) is successfully synthesized via this cost‐effective and easily scale‐up approach. By combining with corrosion science, this work provides a significant stepping stone in exploring high‐performance OER electrocatalysts.     

用电阻探针法研究水环境中钢筋混凝土的腐蚀行为

混凝土中钢筋腐蚀十分严重,为了对混凝土内钢筋腐蚀进行在线监测,设计了箔栅电阻探针试样及钢筋腐蚀监测仪.介绍了电阻探针监测系统的原理及组成,采用电阻探针法测量了10 mm和20 mm两种混凝土保护层厚度的试样浸泡在青岛海水全浸区、潮差区和长江港淡水环境以及实验室内3%氯化钠溶液中的钢丝电阻腐蚀情况,由电阻值变化可计算出钢丝腐蚀率.试验结果表明,电阻探针法能实时地监测混凝土中钢筋腐蚀的行为.     

GW93镁合金点蚀过程的原位监测及点蚀机制

镁合金作为最轻的金属结构材料有很多优异性能,但镁自身化学性质活泼,耐蚀性差,尤其易发生点蚀,破坏性和隐患性非常大。若想降低点蚀对镁合金部件安全服役性能的影响,就需要对镁合金点蚀机制有清楚的认识。然而,适用于其他金属材料的经典的点蚀机制是以形成氧浓差电池为基础,阴极发生的是氧还原反应,而镁合金阴极发生的是析氢反应,因此镁合金的点蚀形成过程尚需深入研究。采用扫描振动电极技术(SVET)原位监测了铸态GW93镁合金在3. 5%NaCl(质量分数)溶液中的点蚀过程,采用SEM观察了腐蚀过程镁合金微观形貌变化,采用电流-时间曲线对比了阴阳极电位对点蚀发展的影响。研究结果表明,点蚀坑外是微阴极,发生析氢反应,点蚀坑内是微阳极,发生镁的溶解反应,随着时间增加,点蚀发展过程是动态变化的。镁合金中第二相所导致的微电偶腐蚀加速效应及氯离子在腐蚀坑内的聚集,两者的协同作用驱动了点蚀不断向基体内部生长。     

席夫碱基聚乙二醇(400)月桂酸酯表面活性剂在碱性锌电池中的缓蚀性能

为了研发一种能应用于碱性锌电池的代汞缓蚀添加剂,以解决锌电极易变形、长枝晶等问题,合成了3种席夫碱基聚乙二醇(400)月桂酸酯表面活性剂(M1、M2、M3),通过失重法、电化学技术、表面分析等方法研究了其在6 mol/L KOH电解液(饱和Zn O)中对锌电极的缓蚀效果。结果表明:缓蚀率随席夫碱基表面活性剂浓度升高而增加,室温下3种席夫碱基表面活性剂中M3缓蚀能力最强,缓蚀率最高达92.14%,缓蚀能力大小为M3M2M1,属于抑制阴极型缓蚀剂;表面分析揭示3种席夫碱基表面活性剂在锌电极表面上形成吸附层,其吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附平衡常数较大,M1、M2、M3的Kads分别为5 875.441,18 750.012,187 500.117 L/mol,适合作为碱性锌电池的缓蚀添加剂。     

Corrosion rate of steel in concrete: evaluation of confinement techniques for on-site corrosion rate measurements

Earlier on-site investigations and laboratory studies have shown that varying corrosion rates are obtained when different commercially available instruments are used. The different confinement techniques, rather than the different electrochemical techniques used in the instruments, are considered to be the main reason for the discrepancies. This paper presents a method for the quantitative assessment of confinement techniques. The assessment is based on monitoring the operation of the corrosion rate instrument and following the current distribution between the electrode assembly on the concrete surface and a segmented reinforcement bar embedded in the concrete. The applicability of the method was demonstrated for two commercially available corrosion rate instruments based on different confinement techniques. The method provided an explanation of the differences in performance of the two instruments. Correlated measurements of linear polarisation resistance and macro-cell currents allowed the determination of calibration factors. Both instruments overestimated the corrosion rate of passive reinforcement, but underestimated the corrosion rate of reinforcement with intense localised corrosion.