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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

用三维彩色扫描技术量化表征氯盐致混凝土中钢筋的不均匀锈蚀EI北大核心CSCD

采用三维彩色扫描技术和线性极化电阻测试方法研究了盐水浸烘条件下表面涂覆迁移性阻锈剂(PCI-2015)对含氯盐混凝土中钢筋锈蚀状况的影响,计算了浸烘前后钢筋腐蚀电流密度(I_(corr)),运用逆向工程软件获得了剖开锈蚀钢筋表面积、截面积等参数,并对钢筋沿纵向各截面积进行统计分析。结果表明:表面涂覆400 g/m^2的PCI-2015及防水剂的混凝土试件,浸烘循环后I_(corr)平均值为0.17μA/cm^2,平均锈蚀面积9.58%,未涂覆的空白组I_(corr)平均值为1.04μA/cm^2,平均锈蚀面积为71.75%;氯盐致钢筋不均匀锈蚀的横截面积服从三参数Weibull分布,涂覆组与空白组横截面积分布的阈值参数分别为27.67和27.49,形状参数分别为1.15和2.24,涂覆组钢筋截面均匀且腐蚀较少,钢筋腐蚀累积损伤程度较低;用三维彩色扫描技术量化表征氯盐致混凝土中钢筋不均匀锈蚀是一种较为可行的方法。     

In625合金和316L不锈钢在NaCl-CaCl2-MgCl2熔盐中的腐蚀机理

为了解Cr元素对含铬合金在三元NaCl-CaCl₂-MgCl₂氯化物熔盐中腐蚀的影响机理，选择两种含铬合金镍基Inconel 625（In625）和铁基奥氏体316L型不锈钢，采用全浸没法分别研究它们在500~700℃下于三元氯化物NaCl-CaCl₂-MgCl₂低共熔盐中的腐蚀行为，以及接触空气程度与温度对腐蚀的影响。绘制了In625合金和316L不锈钢在熔盐中600℃下浸没21 d的腐蚀速率曲线。采用XRD（X射线衍射仪）、SEM（扫描电镜）和EDX（X射线能谱仪）对In625合金和316L不锈钢的腐蚀产物和截面形貌进行分析。结果表明：两种金属的腐蚀程度随着接触空气的量和腐蚀温度的增加而加大；600℃下腐蚀21 d后金属表面和截面的元素及形貌分析表明，Cr具有优先脱溶性；600℃下腐蚀21 d后在合金截面形成了贫Cr区域；致密的腐蚀层可以降低金属的腐蚀速率；在NaCl-CaCl₂-MgCl₂三元氯化物熔盐中镍基合金In625拥有比奥氏体不锈钢更好的耐腐蚀性能。     

Effect of corrosion on the bond between concrete and steel rebar

The effect of corrosion on the bond between concrete and steel rebar was studied by measuring both bond strength and contact electrical resistivity. Corrosion of steel rebar in concrete immersed in saturated Ca(OH)₂ solution was found to cause the bond strength to increase, and the contact resistivity increased until 5 weeks of corrosion. Further corrosion caused the bond strength to decrease, while the contact resistivity continued to increase.     

Synthesis,characterization and electrochemical evaluation of anticorrosion property of a tetrapolymer for carbon steel in strong acid media

A novel tetrapolymer(TP) consisting of carboxylate, sulphonate, phosphonate and sulfur dioxide based comonomers was synthesized using Butler cyclopoymerization technique. The synthesized tetrapolymer was characterized using FTIR,1 H-NMR,~(13)CNMR and elemental analysis. The performance of the tetrapolymer as a corrosion inhibitor for St37 carbon steel in 15% HCl and 15% H_2SO_4 acid media was assessed using electrochemical impedance spectroscopy(EIS), linear polarization resistance(LPR), potentiodynamic polarization(PDP) and electrochemical frequency modulation(EFM) techniques. The influence of addition of a small amount of KI on the corrosion inhibition efficiency of TP was also assessed. Results obtained showed that the tetrapolymer moderately inhibited the corrosion of St37 steel in the acid media with protection efficiency of 79.5% and 61.1% at the optimum concentration of 1000 mg·L~(-1) studied in HCl and H_2SO_4 media respectively. On addition of 5 mmol·L~(-1) KI to the optimum tetrapolymer concentration, the protection efficiency was upgraded to 90.6% and 93.5% in HCl and H_2SO_4 environment, respectively. The enhanced performance of the polymer in the presence of KI is due to synergistic action deduced from synergism parameter(S1) which was found to be greater than unity.The tetrapolymer afforded the corrosion inhibition of St37 steel in the acid media by virtue of adsorption of the polymer molecules on the steel surface which was confirmed by ATR-FTIR analysis of the adsorbed film extracted from the steel surface. TP + KI formed complex with St37 steel surface in H_2SO_4 solution but not in HCl solution.     

纳米颗粒与表面活性剂的自组装行为对硅油-水界面性质影响的分子动力学

采用耗散分子动力学模拟方法,研究了氨基修饰的表面活性剂聚二甲基硅氧烷与羧基修饰的二氧化硅纳米颗粒在硅油-水界面上的自组装行为,通过分析油-水界面性质（界面厚度和界面张力）和活性剂的结构性质（回转半径）,探讨了活性剂质量分数ω_S和纳米颗粒质量分数ω_N等对界面性质的影响,阐明了自组装过程中界面性质的影响因素。结果表明,纳米颗粒和表面活性剂在油-水界面上自发组装成纳米颗粒表面活性剂,当ω_S=0.005~0.2时,纳米颗粒表面活性剂可有效降低界面张力;而在ω_S=0.2~0.5时,该组装行为使界面张力随ω_S而提高。当ω_S=0.2时,活性剂的回转半径最大、随时间波动最小,表明活性剂分子被拉伸效果更明显,此时体系的界面张力最低。活性剂结构对界面张力影响较大,活性剂链长在8~17时,端氨基占比较大,即链长最短时,体系的界面张力最低,界面厚度最大。当纳米颗粒直径在2.44~12.21Å(1Å=0.1nm)时,界面张力随颗粒直径增大而降低;当ω_N=0.0165625~0.1325时,界面张力随ω_N而提高。当活性剂与颗粒的作用参数在9~21时,作用参数对界面性质无影响。     

耦合过热蒸汽干燥的MVR蒸发结晶系统热力性能分析

机械蒸汽再压缩（MVR）作为目前最先进的蒸发结晶技术得到广泛关注和应用，本文结合过热蒸汽干燥技术的优势，提出一种耦合过热蒸汽干燥的MVR蒸发结晶干燥系统。基于EES软件建立数值模型，通过系统仿真的方法分析闪蒸压力p_flash、进料浓度c₀、循环倍率CR、换热温差ΔT_mhex等对压缩机能耗W_comp和系统能效系数COP、下降管结晶盐含水率的上限值ω和换热器UA值的影响情况。结果表明：耦合过热蒸汽干燥的MVR系统相比常规系统具有更高的COP、更低的W_comp，并且能够获得干燥的结晶盐；循环倍率CR增大，压缩机压比π降低，有利于提高COP和降低W_comp，但同时换热器UA_mhex值会增大，设备成本增加；系统COP随p_flash的变化关系与循环倍率CR有关，CR较低时，随P_flash的增大，系统COP增大，CR超过某一定值，随着p_flash的增大，系统COP呈先升后降趋势，其最大值在p_flash为40~50kPa；进入干燥器的下降管结晶盐含水率的上限值ω与进料浓度c₀有关，随进料浓度c₀的升高而增大；?T_mhex对MVR系统性能有显著的影响，?T_mhex每增大1K，COP平均降低5.6%、W_comp平均升高5.8%、UA_mhex平均减少14.4%，ω平均升高1.7%。     

正弦波纹挡板式沉降器内流动特性

采用VOF模型对正弦波纹式入口挡板的重力非均相沉降器内流场进行数值模拟研究。对比了正弦波纹挡板与平挡板的平均流场分布情况,分析了沉降器的轴向流速均一程度（λ₁）随时间演化特性,探究了λ₁和面积加权平均湍流强度（I_a）在沉降器内空间分布特性;引入流场均稳指标USC,研究了冲击间距（L_b/D）对USC的影响。结果表明：正弦波纹挡板作为入口构件可以有效降低返混。在0.84＜L_b/D＜2.17范围内,正弦波纹板沉降器内流场的均一程度整体高于平面挡板;随着L_b/D减小,平挡板沉降器内流场的λ₁基本不变,但正弦波纹挡板沉降器内流场的λ₁降低,且对I_a的影响不明显。对比平挡板,正弦波纹挡板可以有效降低轴向速度的梯度,使返混区面积减小,流场稳定性提高。随着L_b/D增加,USC值呈现多峰值趋势,L_b/D=2.17时正弦波纹板沉降器的USC取得极大值为14.68,较平挡板提高了93.67%。     

Water Corrosion of YBa2Cu3O7−δ Superconductors

Solid-state sintering was used to make YBa₂Cu₃O_7−δ superconducting bulk materials. Corrosion of the YBa₂Cu₃O_7−δ superconductor material was investigated in a humid environment. The superconducting materials exhibited significant corrosion after 4 h at 80° and 100% relative humidity. A grain-boundary phase was formed, and the percent superconducting phase in the material decreased by approximately 60%. The transition temperature (T_c) decreased with corrosion time. After 2 h of corrosion, T_c decreased from 87 to 81 K.     

阳极氧化二氧化钛纳米管涂层地热水腐蚀和沉积特性

拟采用金属二次阳极氧化等表面工程技术抑制地热水的腐蚀和结垢现象。在纯钛和钛合金(Ti-6Al-4V)板基底上采用二次阳极氧化法制备了二氧化钛微纳米管阵列涂层,探讨了制备工艺参数对涂层结构的影响,并进一步采用浸渍法对涂层进行了超疏水化处理。通过场发射环境扫描电镜表征了涂层的微观结构形貌。应用视频光学接触角测量仪检测了涂层表面的静态接触角,估算了表面自由能。对涂层的粗糙度也进行了测量。采用静态浸渍法评估了涂层的防垢性能。采用电化学线性极化曲线法研究了涂层在地热水中的耐腐蚀效果。结果表明,在钛及钛合金基底上,采用二次阳极氧化和浸渍工艺,可以制得具有规整二氧化钛微纳米管阵列结构和较低表面能的功能涂层;该涂层与基底相比,在地热水中的耐腐蚀性能得以提高;在碳酸钙饱和溶液中的污垢沉积速率降低约15%。同时,涂层与基底有较好的结合性能,疏水涂层经历多次胶带剥离和砂纸磨损实验后,依然保持着较高的疏水性。     

复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究

我国西北地区土壤及其地下水中含有大量侵蚀性离子,造成了再生混凝土结构耐久性能快速退化,严重制约着再生混凝土在主体结构中的应用。基于西北地区耐久性环境中侵蚀离子组成及区域气候环境特征,以7.5%(质量分数)MgSO₄-7.5%(质量分数)Na₂SO₄-5%(质量分数)NaCl为侵蚀介质,采用干湿交替方式,开展复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究。以粉煤灰、矿渣、硅灰、偏高岭土等活性矿物掺合料取代水泥,研究矿物掺合料搭配方式对再生混凝土耐久性能影响。采用XRD、FTIR、TG-DSC及SEM、EDS等表征手段,分析侵蚀产物矿物组成、含量及微结构变化,研究复合盐侵蚀再生混凝土损伤过程。随着干湿交替次数增加,再生混凝土相对动弹性模量、质量变化率、相对抗压强度、相对劈裂抗拉强度及损伤层厚度的变化规律与矿物掺合料搭配方式有着显著的相关性。随着侵蚀离子的不断扩散,混凝土碱度降低,在表面依次形成了以水镁石、石膏及钙钒石为主要产物的致密侵蚀产物层,短暂阻碍了侵蚀离子进一步扩散。随着侵蚀产物不断堆积及无胶凝性水化硅酸镁的形成,在膨胀应力及盐结晶压力共同作用下,再生混凝土表面大量剥蚀并开裂,耐久性能快速退化。