模拟水泥孔溶液环境下钢筋阻锈剂对极化电阻常数的影响(英文)

混凝土结构中的钢筋锈蚀问题是世界范围内影响混凝土耐久性的一个主要问题。一些非损伤性的试验方法不断用以监控和判断混凝土内的钢筋锈蚀状况。极化方法已经成为实验室和实地检测中广泛采用的一种监控锈蚀率的方法。然而,当混凝土中添加了钢筋阻锈剂后,极化测量的表达和该实验方法的适用性会相应出现一些变化。本工作旨在测量钢筋阻锈剂对模拟混凝土孔隙液环境中碳钢极化电阻常数的变化影响。结果表明,钢筋阻锈剂会改变极化电阻常数,因此在测量添加有钢筋阻锈剂的混凝土钢筋锈蚀率时,建议先测定极化电阻常数。     

混凝土模拟孔溶液中有机钢筋阻锈剂的加速评价及等效性分析EI北大核心CSCD

针对有机钢筋阻锈剂在混凝土模拟液与混凝土中作用效果偏差大的问题,搭建了基于混凝土模拟孔溶液与温湿度可控的钢筋阻锈剂干湿循环加速评价试验箱,研究了4种加速试验制度对钢筋锈蚀的加速效果及试验偏差。结果表明:通过精确控制试验环境参数与优化干湿加速制度,可明显降低钢筋阻锈剂试验结果的偏差,且模拟液与混凝土中钢筋的干湿循环加速试验结果具有较好的相关性。同时,有机阻锈剂咪唑啉、羧酸胺、氨基醇均可有效抑制氯盐干湿循环环境钢筋锈蚀的快速发展。     

氨基醇类阻锈剂的阻锈机理

在分析氨基醇类阻锈剂对混凝土和钢筋作用行为的基础上,给出了氨基醇类阻锈剂的阻锈机理,即一方面阻锈剂通过在钢筋表面形成保护膜,隔离侵蚀性离子到达钢筋表面,另一方面通过和混凝土中的水化产物反应生成沉淀,提高混凝土密实度。两者相辅相成,共同起到延缓钢筋腐蚀或降低钢筋腐蚀速率的作用。氨基醇类阻锈剂在碳化混凝土中的阻锈效果微乎其微,在氯盐环境中依然有效,但当混凝土中氯离子浓度或腐蚀速率较高时,其阻锈作用大幅降低。由于阻锈剂的成分较为复杂,其成膜机制等还需进一步的研究。     

有机防护型阻锈剂对混凝土耐久性的影响

钢筋混凝土结构耐久性不足的问题日益严重,而导致该结果的主要原因是氯离子引起的钢筋锈蚀。在提高混凝土结构耐久性的措施中,钢筋阻锈剂因其施工简易、经济、高效等优点而得到了广泛的使用。钢筋阻锈剂的使用目的是保护钢筋防止锈蚀。目前研究和应用较多的多为醇胺类阻锈剂,该类阻锈剂分子结构有其一定的优势,同时也存在一些不足,其中大多具有单个N原子的吸附中心,形成阻挡层的链较短,因此其在钢筋表面形成的吸附膜不够完整和稳定。本文介绍了一种含氨基酮分子的新型有机防护型阻锈剂。该阻锈剂可以在钢筋表面形成完整而稳定的保护膜保护钢筋免受侵蚀,但是其得以应用的前提是与混凝土有较好的相容性,对混凝土耐久性无负面影响。为了研究该阻锈剂对混凝土耐久性的影响,在混凝土试块内掺入不同量的阻锈剂,对其分别进行力学试验、毛细吸水试验,氯离子渗透试验和快速碳化试验,从而评价该阻锈剂对混凝土力学性能、抗渗性能、抗侵蚀性能以及抗碳化性能的影响。研究表明,阻锈剂的应用略微提高了混凝土的抗压强度,改善了混凝土的抗渗性、抗氯离子侵蚀性和抗碳化性,从而混凝土的耐久性得到了一定程度的提高。     

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.     

钢筋混凝土中防腐添加剂的研究进展

在钢筋混凝土结构服役过程中,由环境侵蚀因素导致的耐久性问题是制约结构长效服役的重要原因,其中,氯离子侵蚀导致的钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土耐久性劣化的主要因素之一。在混凝土内掺加防腐添加剂,可从促进钢筋表面成膜和改善混凝土自身性能(孔隙结构、水化过程、Friedel’s盐生成)等方面提升阻锈能力,近年来逐渐成为研究热点。本文将防腐添加剂分为传统阻锈剂、绿色植物提取物阻锈剂、纳米材料以及矿物掺合料等四类,从材料开发、作用机制、阻锈影响因素等方面对防腐添加剂的研究进行了综述。最后,探讨了防腐添加剂研究中存在的问题,并对未来的研究提出了建议,以期为防腐添加剂能够更好地防治混凝土中的钢筋锈蚀问题提供参考。     

复合型阻锈剂阻锈性能的研究

文章采用线形极化法和动电位扫描法电化学测试方法,快速评定了二乙烯三胺分别与钼酸钠和亚硝酸钠复合,对钢筋在含氯例子的混凝土模拟液的阻锈效果。结果表明一定量的钼酸钠与二乙烯三胺复合,能很好的提高单一阻锈剂的阻锈效果。     

新型氨基醇阻锈剂在氯盐污染钢筋混凝土中的应用

对一种新型氨基醇作为掺入型阻锈剂使用的阻锈效果进行了表征.腐蚀试验中分别采用0.35％氯化钠溶液和3.50％氯化钠溶液为拌合水,模拟了两种有代表性的氯盐污染水平,对钢筋的腐蚀速率及掺加阻锈剂后的阻锈效果进行了测试,并与传统的亚硝酸钙的阻锈效果进行了对比.同时,还对掺加阻锈剂后对混凝土强度的影响以及钢筋锈蚀后的表面形貌及化学组成进行了试验研究.结果表明,这类新型的氨基醇对混凝土抗弯及抗压强度均无不利影响,且能非常有效地抑制氯盐对钢筋表面钝化膜的破坏.阻锈剂的存在会引起钢筋表面锈蚀产物形貌的变化,但对锈蚀产物的化学组成影响不大.     

一种新型低压灌注法在既有混凝土结构中的应用研究

为解决既有混凝土结构中钢筋锈蚀问题,研发了一种新型钢筋阻锈剂低压灌注法,并与传统涂抹法相比较,研究其渗透性能及阻锈效果.结果表明:低压灌注法比涂抹法具有更为良好的渗透性能,钢筋表面能快速达到临界阻锈摩尔浓度,且有效避免了采用涂抹法时暴露于空气中的亚硝酸盐对人、环境的影响,但灌注间距、灌注量、灌注压力等因素会影响阻锈剂阻锈效果.     

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。     

格尔木盐湖地区内掺阻锈剂对钢筋混凝土耐久性影响

阻锈剂常用来缓解混凝土中钢筋锈蚀问题,而阻锈剂种类是否对混凝土耐久性有一定影响尚需要进行进一步研究。因此分别制备内掺阻锈剂Ca(NO₂)₂(又称CAN)和C₄H₁₁NO(又称CN)混凝土,并对两组试件在格尔木盐湖地区进行现场暴露试验。每3个月对试件进行电化学试验研究、超声波检测、质量检测,以混凝土中钢筋锈蚀程度、混凝土中裂缝的发展、混凝土的质量损失三方面对其耐久性的影响进行分析。研究表明,两组试件经过180 d现场暴露,其内部钢筋达到了低锈蚀状态,经过810 d后的现场暴露,A组试件中钢筋就达到中等锈蚀状态,而B组钢筋依然处于低锈蚀状态。经过810 d的现场暴露,A、B组试件的相对质量评价参数ω₁值分别为0.42、0.46,相对动弹性模量评价参数ω₂值分别为0.47、0.53,自暴露180 d后,同时期A组试件的ω₁和ω₂值小于B组试件。在810 d时A、B组试件的表面最大裂缝分别达到了0.15 mm、0.11 mm左右。阻锈剂CN对混凝土耐久性的提升效果要好于CAN。     

钢筋混凝土阻锈剂的发展和研究

钢筋混凝土阻锈剂是解决混凝土中钢筋腐蚀问题的重要方法之一,通过添加阻锈剂,延缓钢筋生锈损坏的时长,大大增加混凝土建筑物的使用寿命。通过简要介绍了钢筋混凝土阻锈剂的技术发展历史背景与其应用以及近年来的研究进展,对钢筋混凝土阻锈剂未来技术方向进行了展望,为研发一种高性能的绿色阻锈剂提供了参考。     

新型氨基醇阻锈剂在氯盐污染钢筋混凝土中的应用（英文）

对一种新型氨基醇作为掺入型阻锈剂使用的阻锈效果进行了表征。腐蚀试验中分别采用0.35%氯化钠溶液和3.50%氯化钠溶液为拌合水,模拟了两种有代表性的氯盐污染水平,对钢筋的腐蚀速率及掺加阻锈剂后的阻锈效果进行了测试,并与传统的亚硝酸钙的阻锈效果进行了对比。同时,还对掺加阻锈剂后对混凝土强度的影响以及钢筋锈蚀后的表面形貌及化学组成进行了试验研究。结果表明,这类新型的氨基醇对混凝土抗弯及抗压强度均无不利影响,且能非常有效地抑制氯盐对钢筋表面钝化膜的破坏。阻锈剂的存在会引起钢筋表面锈蚀产物形貌的变化,但对锈蚀产物的化学组成影响不大。     

阻锈剂对海水拌和再生胶砂力学性能和钢筋腐蚀行为的影响研究

针对海水拌和再生骨料混凝土的耐久性问题,对比分析了两种阻锈剂在单掺和复掺下对海水拌和再生胶砂力学性能和钢筋腐蚀行为的影响,并通过X射线衍射(XRD)、压汞(MIP)等测试手段分析其影响机理。结果表明:海水拌和再生胶砂在不掺阻锈剂的情况下前期腐蚀速度较快,7 d后腐蚀速度较慢,逐渐趋于钝化;氨甲基丙醇对海水拌和再生胶砂力学性能和钢筋锈蚀性能起不利影响,主要原因是其抑制了水泥水化进程,增加了孔隙数量;五水偏硅酸钠能使海水拌和再生胶砂中的钢筋发生钝化,具有显著阻锈作用,同时可促进C-S-H的形成,优化孔结构,对海水拌和再生胶砂力学性能影响较小。该试验可对海水拌合再生骨料混凝土耐久性的改善和服役安全性的提升提供参考。     

迁移性阻锈剂的优化及渗透阻锈性能

研究了迁移性阻锈剂(MCI)在氯盐溶液中的阻锈效果和在混凝土中的传输阻锈性能,基于阻锈效果和传输性能对MCI组成进行优化。结果表明:优化后的MCI(PCI-2015)在1%(质量分数)氯盐溶液中添加2%PCI-2015 1 d后,可使钢筋腐蚀电流密度(Icorr)降低到0.02μA/cm2以下,并维持至28 d以上;其在立方体试件中渗透5 d的质量吸收率是优化前的6.78倍,在棱柱体试件中渗透5 d时,在70 mm高度处的氮含量为702 mg/kg;在含氯盐混凝土中渗透12 h后,可使钢筋Icorr降低到0.1μA/cm2以下。表明PCI-2015在混凝土中具有优异的传输阻锈性能。采用原子力显微镜和X光电子能谱研究了在氯盐溶液中添加PCI-2015后碳钢的微观形貌及表面元素,MCI分子可排除碳钢表面的氯离子,从而有效抑制碳钢锈蚀或使锈蚀碳钢修复。     

钢筋锈蚀膨胀对钢筋-混凝土抗拔性能的三维数值分析

由于地下水和空气的存在,承担拉应力的地下结构物因混凝土初始裂缝而较易发生钢筋锈蚀。钢筋锈蚀产物引起混凝土产生锈胀应力,若锈胀应力超过混凝土材料强度,混凝土容易开裂,导致钢筋与混凝土的接触面积下降,界面粘结强度、摩檫力和机械咬合力降低,进而影响钢筋-混凝土的抗拔性能。常规数值模拟方法主要通过修正钢筋-混凝土界面弹簧刚度,较难准确模拟锈胀效应引起的混凝土开裂。本文针对钢筋锈蚀膨胀对钢筋-混凝土抗拔性能的影响,建立了钢筋-混凝土试块拉拔的三维模型,分析不同锈胀程度下钢筋-混凝土的抗拔性能。结果表明,钢筋锈蚀膨胀引起了初始混凝土损伤,引起钢筋-混凝土抗拔性能的降低。     

抗复合盐侵蚀防腐阻锈剂对混凝土性能影响研究

针对内蒙古吉兰泰盐碱地区特殊地理及土壤环境,将一种新型防腐阻锈材料(以下均简称为FZJA剂)掺入到C35普通混凝土中,得到了C35抗侵蚀混凝土,研究其工作性、力学性能、抗复合盐侵蚀、冻融性能及阻锈性能,并且通过SEM扫描电镜观察两种混凝土3 d、7 d、28 d的水泥水化产物形貌,对比分析FZJA剂在混凝土中的作用机理.试验结果表明:掺入抗复合盐侵蚀防腐阻锈剂的C35抗侵蚀混凝土,在其工作性不改变的情况下,抗压强度提高,抗复合盐侵蚀及冻融性能优良,并且能够显著延缓钢筋腐蚀的发生和进行,具有良好的阻锈性能.本课题所研究的FZJA剂为今后在吉兰泰盐碱地区混凝土的工程应用提供了理论技术依据.     

新型复配阻锈剂对几种建筑钢筋缓蚀性能研究

在模拟混凝土孔溶液中,通过动电位扫描和电化学阻抗谱研究了新型复配阻锈剂对几种建筑混凝土用钢筋氯盐腐蚀行为的影响。结果表明:通过极化曲线的分析,该阻锈剂对3种钢筋都起到了缓蚀作用,但缓蚀性能有所差异。交流阻抗谱的分析表明这种差异是由于缓蚀剂对不同材料表面的钝化膜的形成及耐久性的不同而产生的,因此实际使用过程中应根据腐蚀环境和材料的不同而配置不同浓度的缓蚀剂。     

双层氢氧化物作为钢筋阻锈材料阻锈效果评价

通过盐水浸渍法、硬化砂浆法和劈裂观察法对双层氢氧化物(LHD)、煅烧之后的双层氢氧化物(LHO)、对比阻锈剂Na NO2、K18、空白组3组和以LHO为主要材料的自制阻锈剂ZY1~ZY3共3组进行了钢筋阻锈能力的研究。结果表明:根据规范JGJ/T192-2009,依照钢筋的锈蚀情况评价阻锈剂的阻锈效果,阻锈效果较好阻锈剂有ZY1、ZY3、LHO,比Na NO2、K18的阻锈效果好,而ZY2的阻锈效果较差。掺加3%Na Cl的硬化砂浆法试验结果表明,ZY3在掺量3%、4%时具有很好的阻锈效果,其适宜掺量为3%;阻锈剂ZY1和LHO有较好的阻锈效果和4%掺量时具有很好的阻锈效果,适宜掺量为4%;而ZY2、LHD和K18在掺量3%和4%时的阻锈效果均不佳;综合三种试验方法来评价双层氢氧化物和自制阻锈剂的短期阻锈效果,自制阻锈剂ZY3具有较好的阻锈效果,其适宜掺量为3%,LHO和ZY1在适宜掺量为4%下有相同的阻锈效果;而相同掺量下的ZY2、LHD、K18阻锈效果不佳。     

影响地下隧道衬砌混凝土抗蚀性因素的优化设计

从提高混凝土本体的密实性与防腐能力和维持钢筋钝化性能的化学环境出发,对影响地下隧道衬砌混凝土抗蚀性的主要因素进行了研究.通过对胶凝材料组分与颗粒级配、高效减水剂与新型高效钢筋阻锈剂进行优化设计,实现了对水化产物相和界面结构的调控与优化.研究结果表明:地下隧道衬砌混凝土的优化配比为5%～10%(质量分数,下同)硅灰与30%～40%大掺量粉煤灰复合内掺,1.30%萘系或1.25%聚羧酸系高效减水剂与8%还原铁粉或0.05%D-葡萄糖酸钠阻锈剂复合外掺,该多元组分混凝土满足抗渗等级＞P20,氯离子扩散系数DRCM＜1×10-12 m2/s,抗硫酸盐腐蚀系数K＞0.80的高防水抗蚀要求.