氯盐对混凝土中钢筋的锈蚀机理与防腐技术

分析阐述了氯离子存在的广泛性以及混凝土中钢筋的锈蚀机理,讨论了氯离子的侵入模型和危害并提出了限定措施.针对氯盐侵蚀环境下的钢筋混凝土结构设计,提出了相应的防护技术措施.     

钢筋混凝土人工气候加速腐蚀的试验研究

在分析了含有氯离子的混凝土内钢筋锈蚀机理的基础上，介绍了利用人工气候实验室进行混凝土内钢筋加速锈蚀的试验，并对试验结果进行了分析。试验表明，温度和相对湿度对受氯离子侵蚀的混凝土内钢筋的锈蚀速度有很大影响，随着温度或相对湿度的提高，钢筋的锈蚀速度也会加快。试验还表明钢筋的保护层厚度及直径大小也明显影响它的锈蚀速度。     

氯盐环境下钢筋混凝土耐久性研究的内容

介绍了氯离子侵蚀环境下钢筋混凝土耐久性研究的几个主要内容,从腐蚀机理、评估准则和临界氯离子浓度3各方面介绍了研究进展情况。     

钢筋在混凝土模拟孔溶液及水泥净浆中的腐蚀电化学行为

采用动电位扫描法研究钢筋在混凝土模拟孔溶液中腐蚀电化学行为，获得了不同ＰＨ值和氯离子含量对影响钢筋局部锈蚀的临界关系。采用交流阻抗技术研究了钢筋／混凝土模拟孔溶液和钢筋／水泥净浆体系的界面电化学反应机理及其电化学反应模型。结果表明，在高碱性、低氯离子含量或除氧条件下，钢筋在混凝土中将不发生严重局部腐蚀，钢筋的腐蚀化学反应主要受扩散传质过程控制。     

混凝土耐久性研究述评

从混凝土碳化、氯离子侵蚀、钢筋锈蚀过程和钢筋砼结构使用寿命等方面总结归纳了国内外砼耐久性研究成果,并提出了目前砼耐久性研究急需解决的问题。     

冷轧板锈蚀原因分析及改进

针对冷轧钢板表面的片状锈蚀、点状锈蚀分别进行组织、元素等研究分析,锁定了环境影响、Mn元素富集、氯离子残留等原因,并制定了相应措施,改善了锈蚀缺陷。     

掺合料对钢筋锈蚀性能的影响

配制了不同掺合料的钢筋混凝土,在外加电流加速锈蚀方法下,通过线性极化法测得的钢筋电化学参数并结合氯离子渗透性能来评价矿物掺合料对钢筋锈蚀性能的影响.     

氯盐环境下混凝土氯离子传输和钢筋锈蚀研究

通过对16组带裂缝100×100×400mm的短梁进行在氯盐溶液的干湿循环试验,以裂缝宽度、混凝土保护层厚度和钢筋直径为变量,研究不同裂缝宽度的钢筋混凝土裂缝周围和沿裂缝深度的氯离子含量,以及裂缝底端钢筋锈蚀长度,探讨氯离子传输规律;钢筋锈蚀长度的影响因素;并提出钢筋锈蚀长度预测模型。结果表明:氯离子在带裂缝混凝土中以二维扩散的方式扩散,氯离子在裂缝周围40～60mm区域的二维扩散效应表现得更加显著;混凝土深度为10mm范围内氯离子浓度随裂缝增大的趋势相对平缓,当深度10mm后,其趋势变大;裂缝宽度对钢筋锈蚀长度影响最大,当裂缝宽度w0.3mm时,钢筋锈蚀长度的预测值与试验值符合程度较好,钢筋锈蚀长度预测模型具有一定合理性。     

混凝土中钢筋腐蚀过程的研究现状及评述

阐述了混凝土中钢筋腐蚀过程的研究背景,从混凝土碳化、氯离子侵蚀、钢筋锈蚀过程等方面总结归纳了国内外混凝土中钢筋腐蚀过程的研究成果,并提出了目前混凝土中钢筋腐蚀过程研究急需解决的问题。     

沿海在役钢筋混凝土桥梁的钢筋锈蚀模型

为了更合理地确定在役钢筋混凝土桥梁的钢筋锈蚀模型,在综合国内外已有的钢筋锈蚀模型的基础上,进行了分类比较分析.提出了考虑荷载影响和氯离子结合能力的钢筋锈蚀模型,并以沿海地区钢筋混凝土桥梁为背景,验证了该锈蚀模型的可行性.研究表明:考虑荷载影响和氯离子结合能力的钢筋锈蚀模型更加趋于合理,采用这种钢筋锈蚀模型进行结构使用性能退化的模拟及结构使用寿命的预测将更有工程实践意义.     

再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能的研究

试验用RCM法研究了再生粗骨料的种类、取代率,胶凝材料用量及粉煤灰对再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能的影响.结果表明,颗粒整形再生粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能,优于简单破碎再生粗骨料混凝土,但差于天然粗骨料混凝土;再生粗骨料混凝土的抗氯离子渗透性能,随粗骨料取代率的增加而降低,随胶凝材料用量的增加而有所提高;掺加粉煤灰可提高再生粗骨料混凝土的抗氯离子渗透性能.     

混凝土真实细观模型的生成及氯离子传输的数值模拟

基于改进的遗传算法和8邻域边界跟踪法,对混凝土断面的数字图像进行处理,得到二值图像并提取粗骨料的边界坐标;根据提取的坐标编写程序,生成浆体集料界面过渡区（ITZ）,得到真实的混凝土细观模型;将得到的混凝土细观模型导入COMSOL软件,模拟海洋水下区氯离子侵入混凝土内部过程,得到不同时刻混凝土内部氯离子浓度云图。研究结果表明：使用的建模和模拟方法所得结果与长期实海暴露混凝土实验结果一致,可以用来研究和评价海洋环境下混凝土的耐久性能;ITZ的存在会加速氯离子向混凝土内部扩散,其厚度越大,扩散过程越快,界面区厚度增大1倍,混凝土表观氯离子扩散系数增大12.3%;对比真实混凝土细观模型与参数化生成的圆形随机骨料模型中氯离子传输模拟结果发现,圆形随机骨料模型中氯离子的浓度总是小于真实细观模型中氯离子的浓度。     

再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性试验研究

氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性降低甚至结构破坏的一个主要原因，同样再生骨料混凝土的抗氧离子渗透性直接关系到结构的安全和工程应用的耐久性。鉴于此，用ASTM C1202法对掺入粉煤灰、矿渣等微细矿物掺合料和加入高效减水荆的再生骨料混凝土以及天然骨料的氯离子渗透性进行了对比试验。试验结果表明粉煤灰、矿粉等矿物掺合料可以有效地改善再生骨料混凝土的氯离子渗透性，且随着强度的提高养护龄期的增长，再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性增强，试验结果表明虽然再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性较天然骨料混凝土差，但仍具有很好的抗氯离子渗透性。     

基于直流阶跃暂态电阻法的混凝土渗透性表征

渗透性是影响混凝土耐久性的最重要指标,当前工程中所用混凝土渗透性试验方法,无论是水渗透性还是氯离子渗透性,其测试过程都存在耗时长、操作不便的缺点。为解决混凝土渗透性实时、原位监测的问题,利用基于直流阶暂态电阻法所测混凝土电阻率表征混凝土渗透性,分析了水胶比、矿物掺合料掺量、混凝土饱水度、环境温度等不同因素对各龄期混凝土暂态电阻率的影响规律,将暂态电阻率与混凝土各龄期的强度、吸水速率、抗水渗透性、抗氯离子渗透性等性能建立联系。结果表明,暂态电阻法测试结果与现有混凝土渗透性方法测试结果具有较高的关联性,提出了暂态电阻法测试结果用于混凝土渗透性评价的推荐值,验证了暂态电阻法可用于评价混凝土抗渗透性。     

劈裂裂缝混凝土在海洋潮汐区的氯离子传输

研究了不同尺度劈裂裂缝混凝土在海洋潮汐区环境作用下的氯离子浓度分布、氯离子传输以及钢筋锈蚀规律.试验结果表明:劈裂裂缝在制备过程中存在裂缝回复,裂缝宽度应以卸载后位移传感器获得的裂纹宽度值为准.裂缝混凝土氯离子浓度随深度增加而下降,然后在10 mm深度以下形成稳定段.裂缝区域稳定段氯离子浓度随裂缝宽度增加而呈指数函数增加,裂缝周边区域稳定段氯离子浓度则随裂缝宽度增加而线性增加;但与裂缝区域氯离子增加幅度相比,其增加幅度不明显.裂缝宽度大于0.05 mm,30d海洋暴露后混凝土裂缝面氯离子渗透深度近50 mm,沿垂直裂缝面向内平均渗透20 mm左右,钢筋表面锈蚀率快速增加.裂缝混凝土氯离子扩散系数与混凝土抗氯离子扩散能力、裂缝密度(包括裂缝的基体宽度/裂缝宽度)、裂缝对氯离子结合性能密切相关.当裂缝密度小于70时,裂缝混凝土氯离子扩散系数线性增加;距裂缝位置越近,混凝土氯离子扩散系数增加越大;裂缝越宽,其对混凝土影响范围越大.     

电化学除盐中混凝土内氯离子的迁移特征研究

对电化学除盐过程中混凝土内Cl-的迁移特征进行了研究,并根据单位通电量作用下氯离子的驱除效率提出了电化学除盐能效比的定义。结果表明,电化学除盐后混凝土内氯离子呈上凸曲线分布,即除盐后钢筋周围与辅助阳极附近的混凝土中Cl-浓度较低,而中部混凝土中Cl-浓度较高;电化学除盐能效比的分析发现,电化学除盐的前期,电流密度愈大,除盐能效比愈高;电化学除盐的后期,电流密度愈小,除盐能效比愈高。     

矿物掺合料对混凝土氯离子渗透扩散性研究

研究了不同种类、不同掺量的矿物掺合料对混凝土氯离子渗透性的影响,试验结果显示:单掺矿物掺合料(磨细粉煤灰、矿渣、硅灰)改善混凝土抗氯离子渗透能力,且改善效果硅灰最佳,磨细粉煤灰其次,矿渣最差.从机理上分析,矿物掺合料的火山灰效应改善了混凝土中水泥石与集料之间的薄弱界面,降低孔隙率,使孔细化,同时生成更多低碱度的C-S-H凝胶增加混凝土的Cl-固化能力,从而提高了混凝土抗氯离子渗透能力.     

Modeling boundary and edge effect of chloride diffusion for durability design of concrete structures exposed in marine environment

According to the Fick＇s second law of diffusion, six analytical solutions of chloride profile in concrete were studied and discussed with regard to different boundary and initial conditions. In those analytical solutions, the most prevailing error-function solution which is based on semi-infinite assumption is the simple one, but may under-estimate the chloride content in concrete and over-rate the life time prediction of concrete structures. The experimental results show that compared with other solutions, the chloride content in concrete predicted by error-function model is the minimum, and the calculation difference produced by different analytical models should not be ignored. The influence of models on chloride content prediction is more than other environment and material coefficients in some time. In order to get a more realistic prediction model, modification to error-function model is suggested based on analysis and calculation examples concerning the boundary and edge effect.     

海洋大气区蒸养矿粉混凝土内部离子传输与反应

处于滨海大气区的钢筋混凝土结构容易受到氯离子、硫酸根离子等有害离子的侵害，导致结构服役寿命缩短。通过低场核磁等试验研究了蒸养、标养混凝土的孔径分布，揭示了氯离子、硫酸根离子对蒸养混凝土的侵蚀演变规律。结果表明，相比于标养混凝土，蒸养混凝土的无害孔含量降低，有害孔和多害孔含量增大，导致具有更高水化程度蒸养混凝土的抗压强度低于标养混凝土抗压强度。掺入一定量的矿粉可以显著提高蒸养混凝土抗氯离子侵蚀能力，氯离子结合能力越大，氯离子扩散系数越小，表层氯离子浓度越低。当矿粉掺量为25%时，蒸养混凝土的氯离子扩散系数较低，说明矿粉的二次水化作用优化孔径效果达到最佳；随着矿粉掺量的增加硫酸根离子反应系数逐渐降低，当矿粉掺量为50%时，由于混凝土中的钙相物质含量最低，导致硫酸根离子的反应系数最小。     

混凝土中氯离子扩散数值研究

针对混凝土氯离子扩散系数以及表面氯离子浓度受时间效应的影响,采用COMSLOL有限元软件对氯离子扩散过程进行数值模拟,将预测结果与实测试验结果相比较,验证该方法是一种有效的氯离子扩散分析方法.考虑实际环境中氯离子扩散受时间因素及不同氯侵蚀环境因素影响,分别对不同水灰比及不同龄期下的混凝土氯离子扩散进行模拟,为分析近海和除冰盐环境下结构混凝土中氯离子浓度分布提出了一种新的预测方法.