用交流阻抗谱研究活性砂浆胶结材料的电化学行为

海水环境潮差浪溅区钢筋混凝土结构易腐蚀破损,可采用锌网阳极与活性砂浆组成的牺牲阳极阴极保护系统进行修复保护.用交流阻抗谱方法对活性砂浆胶结材料的电化学性能进行了研究,并采用等效电路对阻抗谱进行拟合解析.结果表明:砂浆中掺入活性组分后,砂浆电阻显著降低,极化电阻与扩散阻抗系数也随活性组分的掺入大幅度降低；活性砂浆中阳极表面膜层不再是致密钝化的状态,表面易于进行阴极反应；活性组分同等掺量条件下,溴化锂更利于提高砂浆的电化学活性.     

利用丝束电极技术研究氧浓度对海水海砂砂浆中钢筋锈蚀的影响

为探明氧浓度对海水海砂砂浆中钢筋锈蚀的影响,采用丝束电极技术,研究不同氧浓度(5%、21%、85%,体积分数)和水胶比(0.48、0.18)的海水海砂砂浆中电极表面腐蚀电位分布与电化学阻抗谱的时变规律。结果表明,丝束电极的极化电阻随腐蚀龄期的增加而降低,腐蚀电流密度随腐蚀龄期的增加而增加,且水胶比越大、氧浓度越高,两者的变化幅度越大。根据测试结果可判断,钢筋腐蚀的概率随氧浓度的增加而增大:较低的氧浓度(5%)可大大延缓钢筋由氯离子引发的脱钝行为,从而有效抑制钢筋腐蚀;而在高氧环境下,砂浆中钢筋的锈蚀是一个由局部到全面逐步氧化的非均匀锈蚀过程。减小水胶比可有效提高海水海砂水泥基体系中钢筋的耐腐蚀能力。     

干湿循环作用下混凝土裂缝区域氯离子的传输状态

研究了干湿循环作用下混凝土裂缝区域的氯离子浓度分布和裂缝影响区域.制备了不同宽度横向裂缝的混凝土试件,采用干湿循环加速氯离子对混凝土的侵蚀,定期检测不同侵蚀周期试件破型后裂缝侧面以及试件上表面至钢筋方向的氯离子浓度.试验结果表明:氯离子浓度随着传输深度增加而降低,在20 mm处基本稳定.随着干湿循环的进行,在20个干湿循环周期后,裂缝宽度为0.1~0.5 mm的试件,裂缝侧面30 mm处氯离子浓度都大于0.1%,钢筋在裂缝左右30 mm范围内有锈蚀的危险.并且由于二维传输的互相影响,裂缝宽度越大,相同传输深度氯离子浓度也越高.     

亚硝酸离子浓度对混凝土中钢筋宏电池腐蚀电流的影响

在钢筋混凝土结构中,钢筋腐蚀防护的评价通常是基于微电池腐蚀理论,很少是基于宏电池腐蚀理论.本文基于宏电池腐蚀理论,将阴极钢筋和阳极钢筋分别制作成两个独立的砂浆试块,再将不同浓度的亚硝酸离子溶液添加到阳极试块中,通过分析阴极钢筋和阳极钢筋之间的宏电池电位差和宏电池腐蚀电流的变化,来评价亚硝酸离子对钢筋宏电池腐蚀的抑制效果.实验结果表明,充足的亚硝酸离子能够增加阳极钢筋的腐蚀阻抗,降低阴阳极钢筋间的宏电池电位差,从而降低钢筋间的宏电池腐蚀电流.亚硝酸离子浓度越高,对宏电池腐蚀的抑制效果越显著.     

矿物掺合料对钢筋锈蚀临界氯离子含量的影响

采用交流阻抗谱检测腐蚀电流密度并判断钢筋腐蚀开始的时间,腐蚀开始后通过化学滴定法获得自由氯离子质量分数和总氯离子质量分数,研究了粉煤灰和矿渣对砂浆中引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度的影响规律,探讨了钢筋腐蚀过程的电化学阻抗谱变化以及粉煤灰和矿渣对氯离子结合能力的影响。结果表明:在固定水胶比和胶凝材料用量的情况下,临界氯离子质量分数随矿物掺合料掺量的增加而降低;当粉煤灰掺量达到30%(质量分数,下同)或矿渣掺量达到50%时,临界自由氯离子质量分数由0.52%分别降低到0.33%和0.21%,临界总氯离子质量分数由0.77%分别降低到0.56%和0.38%。钢筋在腐蚀过程中阻抗谱的低频区弧线半径逐渐减小,而高频区基本没变化;掺入粉煤灰和矿渣后,基体对氯离子的结合能力增强。     

迁移性阻锈剂影响钢筋锈蚀速率的量化模型及应用

应用电化学方法测试了不同氯盐含量混凝土试件在表面涂覆迁移性阻锈剂(MCI)后不同时刻钢筋的腐蚀电流密度,应用MCI渗透模型,计算不同渗透时间钢筋界面区的阻锈剂浓度,利用统计产品与服务解决方案软件SPSS(Statistical Product and Service Solutions)进行多元非线性统计分析,得到了混凝土中钢筋腐蚀电流密度与界面区MCI浓度、水溶性氯离子含量的量化模型,应用该模型并根据Broomfield准则,计算出使不同氯盐含量混凝土中锈蚀钢筋腐蚀速率降低到钝化状态所需的临界MCI浓度,进而确定在混凝土表面MCI的涂覆量。采用Java语言进行计算机编程,根据混凝土强度(孔隙率)、混凝土水饱和度、水溶性氯离子含量、钢筋锈蚀程度及保护层厚度等参数,计算并输出使混凝土中锈蚀钢筋腐蚀速率降低到钝化状态所需的MCI涂覆量及涂覆工艺。     

用电化学方法评价海砂超高性能混凝土中钢筋钝化行为EI北大核心CSCD

采用不同氯离子含量的模拟海砂制备超高性能混凝土(UHPC)及普通砂浆,通过线性极化法、交流阻抗法和循环极化法测试其内部钢筋钝化期内的电化学指标,研究了海砂UHPC中钢筋致钝演化规律,及氯离子对钢筋钝化膜生长的影响,并对比了海砂UHPC与普通海砂砂浆中钢筋钝化行为的差异性。结果表明:随着龄期增长,海砂UHPC中钢筋的锈蚀速率降低;随着海砂氯离子含量增大,锈蚀速率加快,但其影响有限,并没有对钝化膜的致密性造成影响;海砂氯离子含量在0.448%以下,钢筋均可在10 d内钝化,且钝化后锈蚀速率基本相同。     

用电化学方法评价海砂超高性能混凝土中钢筋钝化行为

采用不同氯离子含量的模拟海砂制备超高性能混凝土(UHPC)及普通砂浆,通过线性极化法、交流阻抗法和循环极化法测试其内部钢筋钝化期内的电化学指标,研究了海砂UHPC中钢筋致钝演化规律,及氯离子对钢筋钝化膜生长的影响,并对比了海砂UHPC与普通海砂砂浆中钢筋钝化行为的差异性。结果表明:随着龄期增长,海砂UHPC中钢筋的锈蚀速率降低;随着海砂氯离子含量增大,锈蚀速率加快,但其影响有限,并没有对钝化膜的致密性造成影响;海砂氯离子含量在0.448%以下,钢筋均可在10 d内钝化,且钝化后锈蚀速率基本相同。     

迁移性阻锈剂对氯盐污染混凝土耐久性的影响——电化学性能与渗透浓度前锋线(英文)

钢筋锈蚀是混凝土结构提前破坏的主要原因,为提高氯盐环境下混凝土结构耐久性并延长其使用寿命,人们采取了包括掺入外加剂、应用高性能混凝土和环氧涂敷钢筋在内的很多方法,这些方法中迁移性阻锈剂(migratory of corrosion inhibitors,MCIs)在作为混凝土添加剂、表面涂敷和结构修补的应用中表现出很大的灵活性.研究了表面涂敷氨基醇和羧酸胺基迁移性阻锈剂(400g/m2)对掺加胶材总量0.5%氯化钠的C30混凝土中钢筋锈蚀的抑制效果及其在混凝土中的迁移性能,监测了涂敷MCls前后混凝土试件中钢筋的电化学阻抗谱、开路电位、线性极化电阻和腐蚀电流.结果表明:涂敷迁移性阻锈剂60d后钢筋混凝土试件平均腐蚀电流从涂敷前3.77 μA/cm2降低为0.104μA/cm2,尤其是涂敷#6阻锈剂腐蚀电流最低可降低到涂敷前的1.1%;渗透浓度前锋线的分析结果表明:在保护层下30～40 mm处仍能检测到较高含量的有机氮,表明迁移性阻锈剂确实通过毛细孔和微细裂缝渗透进入了混凝土内部和钢筋表面,即使在氯盐条件下钢筋产生了锈蚀,在硬化混凝土表面涂敷迁移性阻锈剂也能有效抑制钢筋锈蚀发展或使其修复.     

迁移性阻锈剂对氯盐污染钢筋混凝土耐久性的影响(Ⅱ)——长期效果、形貌与机理分析(英文)

研究了表面涂敷氨基醇和羧酸胺基迁移性阻锈剂对掺加胶材总量0.5%氯化钠的C30混凝土中钢筋锈蚀的抑制效果及其在混凝土中的迁移性能,监测了涂敷迁移性阻锈剂(migrating corrosion inhibitors,MCIs)前后混凝土试件中钢筋的电化学阻抗谱、线性极化电阻和腐蚀电流,结果表明:涂敷迁移性阻锈剂7个月后钢筋混凝土试件平均腐蚀电流(0.136μA/cm2)是涂覆前平均腐蚀电流(3.766μA/cm2)的3.6%,扣除混凝土电阻随龄期增加使电流降低的影响,以空白试件为参照推算涂覆MCIs试件的腐蚀电流约为相同龄期未涂覆试件腐蚀电流的16%。在试验的8种MCIs中氨基醇阻锈能力较差,羧酸胺基及商业MCIs抑制效果较好;在混凝土保护层下30～40mm处检测到较高浓度的有机氮表明,迁移性阻锈剂通过毛细孔和微细裂缝渗透进入了混凝土内部并抵达钢筋表面,对剖开试件取出钢筋进行视觉观察、扫描电子显微镜和X射线能谱分析结果支持上述结论。同时对迁移性阻锈剂在氯盐条件下抑制钢筋锈蚀发展或使其修复的作用机理进行了探讨。     

钢筋在硫铝酸盐水泥砂浆中的腐蚀行为研究

为研究硫铝酸盐水泥(CSA)基材料中钢筋的腐蚀行为,将钢筋埋置在氯离子掺量不同的CSA砂浆试件中,利用电化学方法测得钢筋的腐蚀电位和腐蚀电流密度作为指标来衡量腐蚀情况,并与普通硅酸盐水泥(OPC)砂浆中的钢筋进行比较.结果表明:钢筋在CSA中的锈蚀行为与在OPC中具有明显的差异,钢筋在CSA砂浆内会发生早期腐蚀,虽然最终能够钝化,但与OPC相比,引起钢筋破钝的氯离子临界值有所降低,而且腐蚀发生后,钢筋的腐蚀速率也大幅提高.砂浆电阻测试和孔隙液化学组成分析表明CSA对钢筋腐蚀的影响机理主要与孔隙液的碱度和具有侵蚀性的硫酸根离子有关.     

氯盐环境下复合胶凝材料砂浆中钢筋锈蚀状态EI北大核心CSCD

采用腐蚀电位、线性极化、循环动电位极化等电化学方法,研究了氯盐环境下偏高岭土(MK)改性复合胶凝材料砂浆中钢筋的锈蚀状态,分析了不同电化学参数之间的关系。结果表明:在氯盐环境中,当MK掺量不高于MK/水泥总质量的30%时,随MK掺量的增加,复合胶凝材料中钢筋的腐蚀电位增大,锈蚀速率降低,耐点蚀性能增强;复合胶凝材料砂浆中钢筋的腐蚀电流密度与腐蚀电位存在相关关系;循环动电位极化测试的电化学参数可以反映复合胶凝材料砂浆内部钢筋的点蚀破坏程度;MK改善了复合胶凝材料砂浆的孔隙结构,降低了复合胶凝材料砂浆的氯离子扩散系数。复合胶凝材料砂浆延长了钢筋的脱钝化时间和钢筋保护层的预期开裂时间。     

氯盐环境下复合胶凝材料砂浆中钢筋锈蚀状态

采用腐蚀电位、线性极化、循环动电位极化等电化学方法,研究了氯盐环境下偏高岭土(MK)改性复合胶凝材料砂浆中钢筋的锈蚀状态,分析了不同电化学参数之间的关系。结果表明:在氯盐环境中,当MK掺量不高于MK/水泥总质量的30%时,随MK掺量的增加,复合胶凝材料中钢筋的腐蚀电位增大,锈蚀速率降低,耐点蚀性能增强;复合胶凝材料砂浆中钢筋的腐蚀电流密度与腐蚀电位存在相关关系;循环动电位极化测试的电化学参数可以反映复合胶凝材料砂浆内部钢筋的点蚀破坏程度;MK改善了复合胶凝材料砂浆的孔隙结构,降低了复合胶凝材料砂浆的氯离子扩散系数。复合胶凝材料砂浆延长了钢筋的脱钝化时间和钢筋保护层的预期开裂时间。     

基于不同胶凝材料钢筋混凝土耐腐蚀性试验研究

针对混凝土结构中钢筋的锈蚀问题,以普通硅酸盐水泥和镁水泥作为胶凝材料,制作了钢筋裸露和涂有环氧树脂涂层的4种钢筋混凝土试件,将其浸泡在氯盐、硫酸盐及镁盐的耦合溶液中,利用电化学方法得到极化曲线和交流阻抗谱,通过塔菲尔外推法进行非线性最小二乘法拟合计算得到腐蚀电流密度、腐蚀电位、腐蚀速率等相关评价指标来衡量混凝土中钢筋锈蚀情况.结果表明:长期浸泡在耦合盐溶液中,普通硅酸盐水泥和镁水泥钢筋混凝土试件都发生了较严重的腐蚀,普通硅酸盐水泥的抗腐蚀性优于镁水泥;在钢筋表面涂有GHT涂层可极大地降低钢筋的腐蚀速率;镁水泥GHT涂层混凝土试件的抗腐蚀性能劣于硅酸盐GHT涂层混凝土试件但优于硅酸盐裸露钢筋混凝土.     

海洋浪溅区钢结构的腐蚀与防护研究进展

海洋浪溅区腐蚀环境苛刻,对海洋钢结构的腐蚀相当严重。介绍了海洋浪溅区的范围,以及钢铁在浪溅区的腐蚀行为和机理。着重从重防腐涂料保护、阴极保护、金属热喷涂保护、热浸镀层腐蚀防护以及包覆层保护等多个方面介绍了目前国内外常用的浪溅区腐蚀防护技术。     

电化学氯离子萃取处理后腐蚀钢筋的再钝化(英文)

采用线性极化法研究了电化学氯离子萃取处理后砂浆中已被氯离子侵蚀的钢筋的再钝化.研究表明:应用电化学氯离子萃取(electrochemical chloride extraction,ECE)后60d,钢筋经去极化和再钝化,腐蚀电位升高到-200mV以上,与基准试件低于-400mV的电位相比,腐蚀概率大为降低:腐蚀电流密度的变化规律与腐蚀电位相似,ECE时钢筋腐蚀电流密度仍较高,60 d后则降到安全的范围内.经ECE处理后,钢筋腐蚀电位和腐蚀电流密度的变化表明钢筋经过了再钝化,有效地抑制已被氯离子侵蚀的钢筋进一步腐蚀.     

冻融循环-氯盐侵蚀-荷载耦合作用下混凝土中钢筋的锈蚀行为

为了研究路用混凝土中的钢筋在冻融循环-氯盐侵蚀-荷载多因素耦合作用下的锈蚀行为,利用开路电位法和动电位扫描法测定钢筋的自腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率.结果表明:与施加0.3应力比的相比较,施加0.4应力比的试件钢筋脱钝时间提前了50多个循环.高应力比缩短了钢筋脱钝的时间,增大了钢筋发生锈蚀的风险;极化曲线整体负移,...     

耐最苛海洋环境PU环氧涂料问世

<正>海洋浪溅区是最苛刻的海洋环境,该区域供氧充足、浪花不断冲击和润湿,再加上日光照射干湿交替、盐分浓缩,使得该区域的钢结构腐蚀非常严重。据研究厚度6.35mm的钢材在浪溅区5年即穿孔。而海洋钢结构设计时一般至少要求耐用20～30年,要延长钢结构的使用寿命,通常采用防腐涂料。     

久美特涂层对镁水泥混凝土中钢筋保护试验研究

针对镁水泥混凝土自身氯离子对钢筋的腐蚀而降低了镁水泥钢筋混凝土工作寿命的问题,提出利用久美特涂层来缓解氯盐对钢筋的腐蚀作用.试验通过利用电化学工作站对久美特涂层钢筋的镁水泥钢筋混凝土试件在自然环境下和水环境以及氯化镁溶液中的极化曲线进行分析.结果表明:通过对腐蚀电流密度和腐蚀电位的分析得导出久美特涂层可以很好的保护镁水泥钢筋混凝土中的钢筋免受腐蚀,并且混凝土保护层厚度越大钢筋的腐蚀电流密度就越小.在最后腐蚀达到稳定后,久美特涂层钢筋腐蚀电流密度的数量级是钢筋无锈蚀时的100分之一,从而得出久美特涂层对镁水泥钢筋混凝土中的钢筋起到很好的保护作用,使得镁水泥混凝土在盐渍土中依然可以拥有很好的工作性能.     

混凝土中钢筋锈蚀研究现状与热点问题分析

在恶劣环境条件下,混凝土结构中钢筋的锈蚀问题已成为腐蚀领域和土木工程材料领域共同关注的话题。引起混凝土中钢筋钝化膜破坏进而诱发锈蚀的机理尚未明确,且影响钢筋锈蚀发展的因素复杂多变,最终导致了钢筋混凝土结构过早失效,严重影响了钢筋混凝土结构的服役寿命。首先,评述了导致钢筋锈蚀的3大原因(氯离子侵蚀、碳化作用与杂散电流);其次,阐述了影响钢筋锈蚀发展的重要因素(相对湿度、氧气扩散与温度等);最后,依据研究现状着重分析了钢筋锈蚀研究中出现的氯离子临界值,钢筋–混凝土界面区,开裂–锈蚀交互作用等热点问题。对今后钢筋锈蚀的研究重点进行了展望。