干湿循环作用下高韧性水泥基复合材料抗氯离子腐蚀寿命预测

为了预测干湿循环下高韧性水泥基复合材料(ECC)的使用寿命,首先,基于氯盐溶液传输边界条件、氯离子扩散侵蚀边界条件等建立以饱和度和时间为变量的氯离子侵蚀模型;然后,考虑腐蚀龄期、温度、物理吸附、化学结合以及饱和度等因素对混凝土的影响,并对氯离子扩散系数进行修正;最后,结合试验数据模拟氯离子侵蚀过程。试验结果表明,随着干湿循环次数的增加,ECC表层氯离子浓度和氯离子侵蚀深度随之增加;随着腐蚀龄期的增加,钢筋发生锈蚀的范围越来越大。当混凝土保护层厚度为50 mm时,内部钢筋不发生锈蚀的临界年限为7 a。     

混凝土中钢筋的腐蚀动力学行为

根据电化学理论讨论了钢筋腐蚀动力学中混凝土电阻影响及腐蚀控制模式2个基本问题,推导了钢筋腐蚀的阴阳极极化方程及腐蚀电位表达式,分析了影响钢筋腐蚀速率的若干主要因素．结果表明,混凝土电阻通过影响腐蚀电极的极化阻力间接影响钢筋腐蚀速率;腐蚀的直接阻力仅仅来自极化阻力;当混凝土孔隙水含量极高时,腐蚀速率由氧浓差极化控制,并与含水率呈减函数关系,反之,则由电化学极化控制,并与含水率呈增函数关系;钢筋应力增大可以提高电化学极化控制下的腐蚀速率,但对氧浓差极化控制下的腐蚀速率并无影响;保护层厚度增大可以减小氧浓差极化控制下的腐蚀速率,但对电化学极化控制下的腐蚀速率并无显著影响．     

生产氯氧镁水泥制品模具材料的研究

氯氧镁水泥是一种性能良好的无机非金属材料,应用十分广泛。但氯氧镁水泥具有较强的粘接性、腐蚀性,因此对其生产模具有较高的要求。采用不同模具材料用于生产氯氧镁水泥制品,对氯氧镁水泥生产过程中氯氧镁水泥对模具的影响进行了研究。研究结果表明:以铝合金为基体材料和复合有机硅为涂层材料制备的模具具有良好的耐盐腐蚀及老化、高强度和耐磨性。采用涂层材料处理的铝合金模具具有使用周期长、脱模快等特点,较好地解决了氯氧镁水泥对模具粘接和腐蚀问题,提高了氯氧镁水泥的生产效率和产品品质。     

考虑个体差异的氯氧镁水泥混凝土涂层钢筋寿命预测

氯氧镁涂层钢筋混凝土（MOCRC）中涂层钢筋的制作误差导致不同MOCRC中涂层钢筋的寿命预测存在一定的差异,提出充分考虑个体差异性的溶液浸泡加速腐蚀试验,基于Wiener退化过程对涂层钢筋进行寿命预测. 判断涂层钢筋腐蚀电流密度是否符合Wiener退化过程;在考虑涂层钢筋个体差异性的前提下引入漂移系数进行建模;将考虑个体差异与未考虑个体差异的涂层钢筋寿命预测对比分析. 结果表明：溶液浸泡加速腐蚀试验下涂层钢筋的退化模型服从一个项数的指数函数. 基于Wiener退化过程,考虑个体差异性的涂层钢筋在25 000 d左右发生严重锈蚀,未考虑个体差异性的涂层钢筋在30 000 d左右发生严重锈蚀.     

磷酸对氯氧镁水泥性能的影响

实验分析了磷酸、磷酸与活性混合材复合使用对氯氧镁水泥性能的影响。实验结果表明,磷酸可以显提高氯氧镁水泥的抗水性,二元复合效果更佳,软化系数可达到1．0左右。     

镁基泡沫混凝土配合比试验

分别以配制的氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、磷酸镁水泥为胶凝材料,采用化学发泡制备干密度等级为A05的三种镁基泡沫混凝土。通过设计正交试验,确定了水胶比、镁水泥组分配比、缓凝剂掺量、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对三种镁基泡沫混凝土抗压强度的影响程度,对比分析了重要影响因素的作用机理,建立了镁基泡沫混凝土比强度与镁水泥组分配比的函数关系式。研究结果表明,氯氧镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为：镁水泥组分配比>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量>缓凝剂掺量,各因素对硫氧镁泡沫混凝土抗压强度影响显著性与氯氧镁泡沫混凝土相同,磷酸镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为：镁水泥组分配比>缓凝剂掺量>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量,与氯氧镁泡沫混凝土和硫氧镁泡沫混凝土略有不同,缓凝剂掺量影响程度较高;镁水泥的组分配比是影响镁基泡沫混凝土强度的重要指标,氯氧镁泡沫混凝土与硫氧镁泡沫混凝土的抗压强度随镁水泥组分配比增加的变化趋势相同,均先减小后增大,而磷酸镁泡沫混凝土随镁水泥组分配比增加呈现先增大后减小的趋势;三种镁基泡沫混凝土的比强度与镁水泥组分配比之间存在幂函数关系。     

恒定气候混凝土内钢筋锈蚀速率的时变特征与机理

为了深入研究混凝土中钢筋腐蚀龄期对钢筋锈蚀速率的影响，通过加速腐蚀试验研究了不变环境条件下混凝土中钢筋腐蚀电流强度的经时变化过程，并通过微观测试技术对混凝土中钢筋锈蚀层发展过程进行了机理分析，全面解释了钢筋腐蚀速率的经时变化过程规律．结果表明：钢筋表面锈蚀层（水泥浆体与铁锈物混合层）的形成与发展是钢筋锈蚀速率发生变化的主要原因；在气候环境条件恒定条件下，混凝土内钢筋的锈蚀速率的时变过程可分为锈蚀初期的下降阶段、平稳发展阶段和混凝土开裂后的上升阶段．     

改性氯氧镁水泥轻质砌块的研究

本研究从防水外加剂、减水剂、高分子聚合物、轻骨料页岩陶粒等几个方面对氯氧镁水泥进行改性，较好地解决了耐水性、抗冻性、软化系数、强度等技术关键问题，使改性氯氧镁水泥轻质砌块的各项技术性能均符合国家标准。     

混凝土内部钢筋的腐蚀及使用寿命

目的 为了探讨混凝土内部钢筋的腐蚀机理,便于能够对结构恶化问题提供不同的解决方法,提高混凝土结构的使用寿命.方法 通过研究碳化腐蚀和氯化物腐蚀来预测钢筋混凝土结构的使用寿命.混凝土碳化使用寿命预测认为混凝土中钢筋一旦开始锈蚀,则在较短的时间内就会引起混凝土保护层开裂、脱落,致使结构构件的承载力下降,从而严重影响其使用寿命.因此,碳化使用寿命预测是将钢筋开始锈蚀的时间作为结构构件适用性终结标志.并与一般劣化外力作用的计算方法进行对比.结果 保护层厚度和混凝土类型及环境湿度影响混凝土内部钢筋的腐蚀,进而影响结构的使用寿命.通过分析工程状况可知,混凝土保护层厚度过薄是导致桥梁结构过早破坏的主要原因之一.结论 通常为了获得尽量长寿命的结构,必须设计足够的混凝土保护层厚度.在设计中要尽量控制好保护层厚度和混凝土配合比,以提高结构的耐久性.     

氯氧镁水泥压缩破坏机理分析

氯氧镁水泥具有高强、早强、廉价等优点，经过试验，适合于喷射混凝土使用．本文详细论述了氯氧镁水泥压缩破坏的微观机理．     

钢筋混凝土构件锈蚀开裂与锈胀力分析

为合理确定锈胀力大小及其变化规律,研究混凝土保护层在锈胀作用下的开裂过程,提高混凝土结构使用寿命. 在考虑混凝土材料受拉软化和损伤效应的基础上,通过改变保护层厚度、钢筋直径、混凝土强度等参数,对钢筋锈胀引起的混凝土开裂过程、锈胀力分布和变化过程进行了有限元模拟和分析. 结果表明:均匀锈蚀下钢筋圆周上各处锈胀力分布并不均匀,明显受到内部裂缝的影响;锈胀力在裂缝贯通前达到峰值,之后快速下降最终保持稳定;保护层厚度c和钢筋直径d对锈胀的影响为线性关系,且统一用c/d值表征这两个参数是合理的,c/d值越大保护层完全开裂时的锈胀力和锈蚀率也越大,即延缓了保护层开裂. 基于锈胀力与c/d值的变化关系提出了最大锈胀力公式,并通过试验数据比对验证了最大锈胀力公式的有效性与精度.      

地下混凝土结构防腐抗渗探讨

介绍了目前地下混凝土结构防腐抗渗及钢筋耐锈蚀的方法和今后发展的方向,并就这几种方法的优缺点进行了分析,同时提出建筑用钢材的延伸加工－增加镀层的设想和重点工程在设计时通过增大保护层厚度方法来实现防腐抗渗等。     

非均匀锈蚀钢筋-混凝土黏结性能试验

为探究非均匀锈蚀对钢筋与混凝土黏结性能的劣化规律,浇筑了8榀钢筋混凝土梁试件,首先通过外加电流引入钢筋锈蚀;钢筋达到设计质量损失率后停止通电,记录混凝土表面锈胀裂缝开展情况;然后对梁试件施加三点弯曲荷载以测试其黏结性能;最后梁试件黏结破坏后,将黏结区锈蚀钢筋取出进行三维扫描测试。试验结果表明:钢筋锈蚀产物体积膨胀引起混凝土保护层产生沿纵向受拉钢筋轴线方向的锈胀裂缝,且混凝土表面最大锈胀裂缝宽度与钢筋质量损失率呈对数关系;锈蚀钢筋表面存在锈坑,随着钢筋质量损失率增加到10.3%,锈坑总长度、总宽度和总深度分别显著增加了68.27、40.21、9.98 mm,即锈坑总长度随钢筋质量损失率的增加变化最为显著。基于试验结果,建立了考虑非均匀锈蚀影响的钢筋与混凝土相对黏结强度退化模型以及质量损失率与混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相关关系模型;并据此提出了基于混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相对黏结强度计算模型,且验证了模型的有效性。     

Bond Strength Degradation of Corrosive Reinforced Lightweight Concrete

The influence of reinforced bar corrosion on the bond degradation in lightweight concrete was studied. Accelerated constant current corrosion tests were performed on lightweight reinforced concrete samples, and the influential factors, such as protective layer thickness, reinforced bar diameter and corrosive level were investigated. The constant current step method was used to measure the electric resistance of the concrete protective cover, which was used to characterize the corrosion level of the rebar. Experimental results indicated that the corrosive resistance increased with increasing the cover dimension and decreasing the reinforced bar diameter, and the rate of decrease in the specimen impedance after cracking depended on the cover dimension. A new medium was offered for the further research on the performance degradation of corrosion lightweight concrete.     

钢筋加速非均匀锈蚀试验方法和锈蚀形态研究

采用自主发明的通电加速钢筋非均匀锈蚀试验方法,以不锈钢丝作为辅助电极对混凝土试件进行通电加速锈蚀,利用三维激光扫描技术获得不同锈蚀率下锈蚀钢筋的三维几何模型,研究采用该方法时锈蚀钢筋的不均匀性. 研究发现,由此可以得到与实际自然锈蚀情况相似的不均匀锈蚀现象,即靠近不锈钢丝一侧锈蚀比较严重,远离不锈钢丝一侧锈蚀较少. 根据对锈蚀钢筋纵向截面积的分析,建立不均匀系数R的概率分布模型,其值满足Gumbel极值分布;将模型与实际自然锈蚀的钢筋不均匀系数R的概率分布进行比较,进一步验证该方法用于评估钢筋混凝土构件承载力的可行性.     

Electrochemical corrosion behavior of steel wires in a coalmine with a corrosive medium

A 6 × 19 point-contact hoisting cable was used as our research object to examine the progress of corrosion of steel wires in a laboratory, simulating the actual working conditions in a coalmine. An electrochemical method was used to investigate the corrosion behavior of steel wires with different surface treatments of a corrosive acid solution. The results show that anode activation of steel wire mainly occurs during pre-corrosion, where the anode activation process of bare steel wires is the fastest as is their corresponding corrosion speed, while the anode activation process of oil coated steel wires and their corresponding corrosion speed are the lowest. During the intermediate and late immersion periods,a passive film is generated on the surface of steel wires, which are gradually damaged with the passage of time. Local pitting corrosion occurs easily on the surface of steel wires with a high-polarization potential.Suitable equivalent circuits were chosen to fit the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of steel wires over various corrosive times and different surface treatments, which indicate good fitting results.The double electrical layer charge-transfer resistance increases in the sequence: bare steel wire,untreated steel wire and oil coated steel wire and their corrosion resistance decreases in turn, which is consistent with their polarization curves. The oil layer provides a certain protective effect on untreated steel wires, but its effect is not entirely clear.     

氯氧镁水泥相稳定性的研究

为在生产和广泛使用氯氧镁水泥时提高氯氧镁水泥相稳定性,运用热力学方法对MgO-MgCl_2-H_2O体系水化产物的生成、溶解和相转化进行分析,并对不同MgO/MgCl_2摩尔比的氯氧镁水泥的耐水性和相变规律进行试验研究.结果表明,水泥石所处的溶液pH值对水化产物相稳定有较大影响,pH升高水化产物的溶解度减小,相稳定性提高;当pH值大于10.37时,溶液析出大量Mg(OH)_2使水化产物相稳定性变差.当摩尔比小于6时,随着摩尔比的增大,水化产物内部过量MgO增多使体系碱度提高,水化产物稳定性改善;当摩尔比大于6 时,水化产物中含过量MgO,由于较多Mg(OH)_2生成产生过大的结晶应力,引起水泥石结构破坏.     

氯氧镁水泥基材料体积稳定性研究

采用不同掺合料与骨料配制氯氧镁水泥基材料,分别在干燥和潮湿环境下,对氯氧镁水泥基材料的干燥收缩和潮湿膨胀变形进行实验研究与变形机理分析.结果表明,在干燥状态下,氯氧镁水泥净浆42 d的收缩率达到1400×10-6,单掺稻壳粉后收缩率明显提高,单掺粉煤灰后收缩率提高不多.单掺砂和复掺硅灰及粉煤灰后收缩率明显降低;在潮湿状态下,氯氧镁水泥净浆42 d的膨胀率为6898×10-6,单掺稻壳粉水泥的膨胀率比氯氧镁水泥净浆略有提高,单掺粉煤灰、砂和复掺硅灰及粉煤灰的水泥膨胀率均明显降低.