钢筋在模拟碳化渐变条件下的腐蚀过程研究

采用电化学阻抗谱（EIS）和极化曲线研究了供货状态和打磨光滑钢筋在模拟孔隙液中碳化渐变条件下的腐蚀行为.采用扫描电镜结合能谱（SEM/EDX）和X射线衍射（XRD）对钢筋表面形貌和组成结构进行了分析.结果表明：碳化过程中钢筋表面的电化学行为可分为2个过程,即钝化膜形成或修复过程以及钙沉积过程.在混凝土碳化的过程中,并不是随着pH值降低随即就发生腐蚀,而是随着时间的进一步推移,当CaCO3转化为Ca（HCO3）2,沉积层破坏时才发生腐蚀.另外,供货状态和打磨光滑钢筋在此过程中的响应时间有一定差异.     

氯盐环境下钢筋的锈蚀与防护

分析混凝土中钢筋的锈蚀机理,提出钢筋锈蚀的防护措施.钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构的耐久性影响很大,很多建筑物都是由于钢筋锈蚀造成耐久性不足而达不到预期的使用寿命.     

钢筋砼梁钢筋锈蚀后的状态评价

本研究的主要目的在于对钢筋砼梁的锈蚀状态及结构性能进行评价。总共对３２根梁进行了测试，其中１６条有预设裂缝。对钢筋施加电流来加速其锈蚀。埋入砼中钢筋的开路电势及锈蚀率用电化学法测得。极限弯矩由载荷试验得到。测试结果表明，钢筋砼梁的承载能力与其钢筋的锈蚀状态相关     

氯盐环境下混凝土内钢筋锈蚀模拟研究

钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构性能退化的主要因素之一,尤其是暴露于海洋环境的钢筋混凝土结构。本文针对氯离子对混凝土内钢筋锈蚀速率的影响,提出了基于氯离子浓度的钢筋锈蚀速率影响因子,建立了混凝土保护层内氯离子的输运与钢筋锈蚀耦合过程模型,并利用试验数据对模型进行了验证。模拟结果与试验结果对比表明,本模型计算得到的钢筋表面锈蚀电流密度与实测结果具有较好的吻合度,验证了本文模型的合理性,可为氯盐环境下钢筋混凝土结构的耐久性分析提供参考。     

混凝土中钢筋腐蚀与防护技术(3)——氯盐与钢筋锈蚀破坏

1 氯盐存在的广泛性 1.1 海洋环境 海洋是氯盐的主要来源,海水中通常含有3%的盐,其中主要是氯盐.以Cl-计,海水中的含量约为19 000 mg/L.海风、海雾中也含有氯盐,海砂中更是含有不等量的氯盐.     

氯盐环境下混凝土中钢筋锈蚀的梯形电极监测

基于自然电位法设计了梯形电极监测系统,然后通过钢筋锈蚀加速试验,对2种水灰比混凝土试件中沿保护层厚度方向梯形分布的各层光圆钢筋锈蚀进行了监测.结果表明：沿保护层厚度方向梯形分布的各层光圆钢筋依次发生锈蚀,各层光圆钢筋开始锈蚀时间间隔渐次增加;光圆钢筋开始锈蚀时间与保护层厚度之间关系可采用指数函数方程拟合,拟合结果与试验数据吻合良好;2种水灰比混凝土中各层光圆钢筋开始锈蚀时的临界氯离子含量（质量分数）为03%~05%.梯形电极监测系统可有效追踪混凝土中的钢筋锈蚀行为,对混凝土结构安全性提供及时预警.     

冻融环境下表面防水混凝土中钢筋锈蚀机理研究

对带钢筋混凝土试件进行硅烷防水处理,通过100次冻融循环试验及100 d氯离子侵蚀试验,同时利用半电池电位法测定不同冻融损伤、不同氯离子侵蚀龄期下试件半电池电位值,定量研究冻融环境下表面防水对试件内部钢筋锈蚀的情况。试验结果表明,在不同冻融损伤下表面防水试件较普通混凝土试件具有较好抗水渗透性和抗氯离子渗透性,当冻融循环次数为100次时,表面防水试件的毛细吸收总量和最高氯离子浓度约为普通试件的1/3和2/3;且表面防水试件具有较低的半电池电位值,减缓了内部钢筋锈蚀速率。     

氯盐环境下钢筋蚀坑深度时变模型

基于Fick第二定律,对氯离子扩散系数时变性、局部锈蚀时的蚀坑深度时变模型进行了研究,同时探讨了钢筋蚀坑深度时变模型的多重影响因素的敏感性,以得出氯盐环境下钢筋蚀坑深度的变化规律。     

氯盐环境下3D打印混凝土中钢筋锈蚀研究

为探明氯盐侵蚀环境下不同水胶比3D打印混凝土中钢筋的锈蚀过程,文中通过测试腐蚀电位、极化电阻、腐蚀电流密度等电化学指标,评判了不同侵蚀方向下3种水胶比混凝土中不同位置钢筋的腐蚀特征。研究发现相同水胶比试件中,X方向侵蚀状况下打印混凝土中钢筋锈蚀的概率最高,然后依次是Z₃、Z₁、Z₂、Y方向侵蚀试件中的钢筋,浇筑试件中钢筋的锈蚀概率最低。不同侵蚀方向以及层条间位置造成钢筋锈蚀速率的差异,钢筋与混凝土表面之间存在的层条间缺陷越多,钢筋就越早开始锈蚀。研究为打印混凝土结构耐久性设计提供参考。     

氯氧镁钢筋混凝土中涂层钢筋腐蚀的电化学特性

通过Z350电化学工作站,研究了氯氧镁钢筋混凝土中裸露钢筋和涂层钢筋在不同环境中的开路电位、极化电阻及腐蚀电流密度,并且利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对腐蚀产物进行分析.结果表明:锌美特(XMT)涂层在不同环境中可以很好地保护钢筋免受腐蚀,氯氧镁钢筋混凝土中涂层钢筋在水、氯盐溶液和硫酸盐溶液中的腐蚀电流密度是裸露钢筋的1/35,1/43和1/19;氯氧镁钢筋混凝土中裸露钢筋表面存在疏松多孔的层状和块状腐蚀产物,而涂层钢筋表面只存在点蚀.由此可见,XMT涂层对氯氧镁混凝土中的钢筋有一定的防腐效果.     

钢筋表面防腐蚀涂层的性能

研究了环氧树脂、环氧砂浆、SBR胶乳水泥砂浆、SBR胶乳水泥净浆作为氯盐环境中钢筋防腐蚀保护层的性能.结果表明：钢筋表面涂布防护涂层有助于改善钢筋防腐蚀性能.涂层越厚,防护性能越好.环氧树脂涂层具有良好的防腐蚀性与电绝缘性.环氧砂浆涂层具有较好的粘附性、防腐蚀性及握裹力,可以作为不同直径与表面形态钢筋的防护涂层.     

氯盐和硫酸盐侵蚀下水泥净浆中钢筋锈蚀过程

针对氯盐和硫酸盐耦合作用下钢筋混凝土的腐蚀问题,设计制作了含水泥净浆保护层的水泥净浆-钢筋试件,测试了试件在氯盐和硫酸盐腐蚀溶液中的电化学阻抗谱(EIS),并分析了溶液类型、水灰比及水泥净浆保护层厚度对试件电化学参数及钢筋锈蚀程度的影响.结果表明:同单一氯盐溶液中的试件相比,在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀前期,试件内钢筋表面电荷转移电阻较大,腐蚀电流密度较小,此时硫酸盐减缓了水泥净浆内钢筋的锈蚀进程;在硫酸盐-氯盐复合溶液腐蚀后期,试件内钢筋表面电荷转移电阻显著减小,腐蚀电流密度明显增加,此时硫酸盐加速了水泥净浆中钢筋的锈蚀进程.此外,试件中水泥净浆水灰比越大,钢筋锈蚀程度也越大,当水泥净浆保护层厚度增加时,钢筋锈蚀程度降低.     

迁移型阻锈剂对混凝土中钢筋的长期影响

采用含有迁移型阻锈剂(MCI)的模拟混凝土孔溶液模拟施用MCI的钢筋混凝土,利用孔溶液中阻锈剂浓度的递减模拟MCI向外部扩散,利用孔溶液中pH值的递减模拟混凝土的碳化,以研究MCI对混凝土中钢筋的长期影响。考虑MCI的类型(醇胺类的N,N-二甲基乙醇胺DMEA和氨基羧酸类的乙二胺四乙酸四钠EDTA-4Na)和浓度(0.1 mol·L^-1和0.05 mol·L^-1)的影响,并采用电化学阻抗谱测试、动电位极化曲线测试研究钢筋阻抗和腐蚀速率随MCI浓度和溶液pH值的变化情况。研究结果表明:初始模拟孔溶液中的MCI浓度对DMEA的耐久性能有一定的影响,最初采用的MCI浓度越高,钢筋表面吸附层越致密,越不易受溶液中MCI浓度降低的影响,而EDTA-4Na对钢筋的阻抗有削弱作用,当溶液中EDTA-4Na浓度降低时反而出现了阻抗增加现象; 当pH值降低时,DMEA在钢筋表面的吸附层有脱附现象,钢筋的阻抗降低,腐蚀电流密度增大,EDTA-4Na的阻锈作用增强,钢筋的阻抗增大,腐蚀电流密度降低; DMEA的阻锈性能较稳定,当溶液中MCI浓度和pH值降低时钢筋始终处于钝化状态; EDTA-4Na不能提供稳定的阻锈作用,钢筋大部分时期处于脱钝状态。     

锈蚀钢筋截面分布特征及轴向拉伸力学性能

采用半浸泡通电加速锈蚀法获得平均锈蚀率为0%～18%的钢筋,应用三维扫描的实物反求技术获得精确的锈蚀钢筋截面积数据,研究得到了平均锈蚀率与最大截面锈蚀率的关系,统计建立了锈蚀钢筋截面积概率分布模型;通过轴向拉伸试验研究锈蚀钢筋力学性能退化原因,定量分析锈蚀率与钢筋各力学特征值损失率的关系.结果表明:锈蚀钢筋实际材料性能未发生改变,其名义屈服强度、名义极限强度由钢筋最小残余截面积决定;钢筋变形与钢筋残余截面积分布有关,与平均锈蚀率及最大截面锈蚀率的相关程度较低;锈蚀钢筋本构关系仍可采用未锈蚀钢筋的本构关系,并可通过残余截面积概率分布模型来反映锈蚀对钢筋力学性能的影响.     

锈蚀钢筋轴向拉伸疲劳试验研究

采用通电加速锈蚀的方法获取锈蚀钢筋,并从中选取17根锈蚀率不同的钢筋试件进行轴向拉伸疲劳试验,以研究应力幅与锈蚀率对钢筋疲劳寿命以及疲劳锈损后力学性能的影响.钢筋试件按近似平均锈蚀率0%,3%,6%,9%,12%,15%设计.结果表明:实测锈蚀率为3.87%,6.78%,9.47%,12.32%,15.35%的钢筋疲劳寿命较未锈蚀钢筋疲劳寿命分别降低了51.26%,60.84%,65.82%,71.04%,79.22%;应力幅200MPa时,应力比为0.24,0.34钢筋的疲劳寿命分别较应力比为0.10时降低了8.6%,13.6%;钢筋的疲劳寿命近似按指数规律衰减.     

Cl-与混凝土中钢筋的锈蚀

分析了Cl^-与钢筋混凝土锈蚀的关系，钢筋锈蚀造成混凝土结构的危害，提出了预防措施。     

氯盐腐蚀钢绞线蚀坑演化规律

为获得氯盐腐蚀钢绞线的坑蚀演化规律,采用通电腐蚀的方式得到了不同腐蚀程度的钢绞线,对其腐蚀特征和表面蚀坑形状及其规律进行了研究,将蚀坑形状归纳为四种类型,通过对蚀坑的统计分析,揭示了与锈蚀程度相关的蚀坑形状的发展演化规律。