钢筋混凝土电化学除氯化物试验研究

本文采用钢筋混凝土电化学除氯技术来排出混凝土中的氯盐,由试验发现,电化学除氯处理过程中,除氯处理前期的氯离子排出量远大于中后期,并且随着通电时间的延续递减明显。在试验前期,试验电流密度对氯离子排出量的影响较为显著,2A/m~2电流密度作用下的氯离子排出量约是在1A/m~2作用下的1.4倍;而在除氯处理的后期,电流密度的大小则对氯离子排出量的影响不明显。通过EDAX能谱仪探究除氯处理后不同离子在混凝土中的分布规律。发现电化学除氯处理后,钢筋附近的混凝土与试件表面附近的混凝土相比,结构更加疏松,孔隙率以及裂缝数目较多,试件表面附近的混凝土的结构则比较致密,孔隙率相对较小。     

锈蚀钢筋混凝土梁的新型除氯-加固方法研究

电化学除氯（ECE）可有效去除混凝土中的氯离子,降低钢筋的锈蚀风险。文中采用磷酸镁水泥（MPC）粘结CFRP作为ECE阳极,实现混凝土结构的除氯-加固一体化。主要研究了内掺氯盐的钢筋混凝土梁在不同ECE电流密度下除氯28d后的除氯效率和抗弯承载力。结果显示：与对照组相比,ECE电流密度为1A/m2和3A/m2时,除氯后混凝土梁抗弯极限荷载分别提升了7.99%和3.49%。钢筋-混凝土界面的除氯效率高达70%以上。     

正交试验法研究影响电化学除盐效率的因素

用正交试验法对影响电化学除盐效率的主次因素进行研究,结果表明,电流密度的影响最大,其次是电解质溶液及水灰比,而初始氯离子掺量的影响最小。用压汞法测定孔隙率,发现经过电化学除盐后,钢筋附近混凝土中小于30nm的孔的数量增加,而远离钢筋的混凝土样孔隙率减小。本试验最优电化学除盐组合是电流密度为3A/m2,采用0.001mol/L Li2B4O7的饱和Ca(OH)2电解液。     

除氯后混凝土离子含量随时变化规律

为了得到静置时间对除氯后混凝土内离子含量及分布影响规律,分别在除氯后0d、7d、14d、21d、28d、35d、42d、49d、56d时对混凝土试件进行离子测定。得出静置时间对除氯后混凝土内离子含量与分布的影响呈现一定的规律性:随时间的延长试件外层的氯离子向内层有少量迁移,使内层氯含量略有增加;内层的钠离子、钾离子向混凝土外层大量迁移,使内层含量减少。     

电化学除氯过程钢筋网周围电场与氯离子分布特征试验研究

探明电化学除氯过程混凝土内部的电场分布特征有利于研究混凝土除氯后的氯离子非均匀分布现象。为进一步研究电化学除氯过程中混凝土内部电场对氯离子迁出的影响,将一种屏蔽式预埋电极阵列应用于内蕴氯盐的钢筋网布置混凝土试件电化学除氯试验中,探究钢筋网周围电场及氯离子的分布特征。结果表明,混凝土内电场分布影响氯离子的迁出,电场强度大的区域,氯离子迁出速率高,残余氯离子浓度低;电场强度小的区域,氯离子迁出速率低,氯离子存在堆积现象。     

不同电场方向下电化学除氯过程氯离子迁移特征试验研究

为探究在不同电场方向下混凝土电化学除氯过程中氯离子迁移特征,本文在试件内部预埋可屏蔽式电极阵列,通过布设不同阳极面构建不同电场方向,重点研究了在电化学除氯过程中不同电迁面数混凝土试件内部电场以及氯离子分布特征,并探明其相互关系。结果表明不同电迁面数试件内部电场分布不同,阳极布设的电迁面与非电迁面电势梯度差异明显,但内部电场强度方向均指向钢筋处。同一试件内部氯离子分布在不同区域及不同保护层深度均有所不同,氯离子浓度的高低与电场强度的强弱存在明显的相关性。     

氯盐环境下粉煤灰-混凝土中钢筋的锈蚀过程

为分析氯盐环境下粉煤灰对混凝土中钢筋锈蚀过程的影响,设计制作了粉煤灰掺量为0%、10%和20%的水泥净浆-钢筋试件,并在质量分数为3.5%NaCl溶液中进行了钢筋腐蚀过程的电化学测试和水泥浆体的微观测试,获得了不同浸泡时间条件下的Tafel极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)曲线、水泥浆体的物相组成和钢筋表面脱钝氯离子阈值,分析了粉煤灰掺量对试件中钢筋腐蚀过程和水泥浆体物相组成的影响.结果表明:用粉煤灰部分替代水泥可以增加混凝土中钢筋的脱钝锈蚀时间,提高水泥浆体中C-S-H凝胶和Friedel's盐的含量,但会降低钢筋表面脱钝氯离子阈值.因此,在混凝土中掺入适量粉煤灰可以提高水泥浆体对氯离子的固化能力,延缓混凝土中氯离子的传输进程,改善氯盐环境下混凝土结构的耐久性能.     

除氯后混凝土性能变化规律研究

为了得到电化学除氯对混凝土长期性能的影响,分别在除氯前及除氯后的不同时间对混凝土试件进行离子含量测定、钢筋中心拉拔及抗压强度试验。得出除氯后混凝土内部各离子含量、钢筋-混凝土粘结力及抗压强度随时间变化规律。     

氯盐侵蚀混凝土结构延寿技术初探Ⅱ——混凝土中6种胺类有机物电迁移与阻锈性能

采用有机元素分析仪、快速氯离子测定法(RCT)、电化学阻抗谱法(EIS)和弱极化法,研究6种胺类有机物在混凝土中的电迁移能力、氯离子的排除情况及通电前后钢筋锈蚀的变化情况.结果表明:相同条件下,不同的胺类阻锈剂在混凝土中的电迁移能力和存留能力不同,且胺类阻锈剂种类对氯离子的排除影响不大;双向电渗技术的除氯效果比电化学的除氯效果弱,但双向电渗后钢筋附近混凝土孔隙液中阻锈剂的含量是氯离子含量(质量摩尔浓度)的2～7倍;双向电渗后混凝土保护层电阻增大,钢筋的锈蚀速度由通电前的电荷传递过程控制转变为氧气在混凝土中的渗透速度控制,钢筋的腐蚀电位显著提高,从而使钢筋的耐蚀性能得以提高.     

海洋环境下混凝土内钢筋宏电池腐蚀危害及其防治

海洋环境中处于不同结构部位的混凝土所受的氯盐侵蚀不同,造成混凝土内钢筋存在宏电池腐蚀现象。试验结果表明,当试件内氯离子浓度梯度变化过大时,处于过渡区域附近的钢筋电位将会发生偏移且产生较大数值的宏观腐蚀电流。文中采用电化学方法,通过电场作用排除混凝土中的氯离子达到消除腐蚀的目的。工程案例表明,由于氯盐浓度差异引起的电位偏移存在于实际工程结构中,通过电化学修复方法可以有效降低结构中氯盐浓度,同时消除氯离子浓度差异引起的宏观腐蚀电池现象。     

电化学除盐后钢筋混凝土电化学性能的变化

研究了掺盐钢筋混凝土在不同水化龄期及经电化学除盐处理后的自腐蚀电位和腐蚀速率,并跟踪了断电后钢筋的自腐蚀电位和腐蚀速率随时间的变化.研究结果表明:经电化学除盐处理后,钢筋的自腐蚀电位负移、腐蚀电流增大.但随着时间的推移,腐蚀电位正移、腐蚀电流减小,抽芯后的试件由于其钢筋表面O2量充足,试件各个部位钢筋的自腐蚀电位在30d后就正移至-100mV以上,而未抽芯试件则需要大约60d,才能正移至-200mV以上.电化学除盐后,如果试件中各部位钢筋电位不均匀,将可能会加剧钢筋的电化学腐蚀,这是电化学除盐技术研究与应用中值得注意的一个问题.     

水灰比对混凝土电化学除氯效果的影响

对不同水灰比混凝土进行连续14 d的电化学除氯试验,结果表明:相同电场作用条件下,水灰比越小的混凝土电化学除氯时通过的电量越少,除氯效果越差,因此,针对低水灰比的高强混凝土需要适当延长通电时间才能达到理想除氯效果.     

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.     

Chloride induced reinforcement corrosion in lightweight aggregate high-strength fly ash concrete

Reinforced lightweight aggregate high-strength concrete slabs that incorporated fly ash were exposed to 2% chloride solution for over 15 months. Chloride ion ingress, corrosion potentials, corrosion current density and electrical resistivity were determined. These slabs were compared with slabs from normal weight concrete of medium and high-strength. The results indicated that lightweight high-strength concrete slabs with fly ash in the concrete mixture showed the least amount of chloride concentration. Values of corrosion current density were very low and values of electrical resistivity were very high and indicative of extremely low corrosion current. The dense matrix of the lightweight high-strength concrete is believed to restrict continuous pores that may carry chloride ions. The effect of fly ash in lowering the chloride diffusivity further contributed to reduce harmful chloride ions. In addition, the porous sintered fly ash aggregates are believed to have acted as buffer reservoirs for the chloride laden solution and thus prevented the chloride ions from reaching the steel surface.     

Bond degradation due to the desalination process

In this paper, bond degradation due to the desalination process of chloride-contaminated reinforced concrete is investigated. Four different constant voltages were applied to study the effect of the current on the desalination. Two constant current densities were applied for comparison. Two different electrolytes, NaOH and Ca(OH)₂, were used to examine the effect of electrolyte on the bond characteristics. Pullout specimens were cast and tested, using a single rebar pullout test. Three bond parameters of the bond strength, the critical debonding shear load per unit embedded rebar length and the shear stiffness per unit embedded rebar length were obtained to evaluate the bond quality after desalination. It is found that the bond characteristics decrease dramatically as the duration and/or the voltage of desalination increase. Using Ca(OH)₂ solution as the electrolyte, less bond loss is observed than using NaOH solution. A micro-hardness experiment shows that softening of concrete near the rebar becomes more apparent as the desalination duration and/or desalination voltage increase. A chemical titration experiment indicates that the accumulation of potassium and sodium ions increases as the desalination duration and/or desalination voltage increase. A pH value measurement shows that the desalination current increases the pH value of concrete near the rebar. More than two-thirds of chloride ions migrate out of the rebar–concrete interface in two weeks of desalination with desalination voltage greater than 10 V. Bond strength decreases approximately 40–60%.     

氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀与防护试验研究

结合氯氧镁水泥混凝土耐水性,研究氯氧镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀与防护,试验变量包括钢筋种类、混凝土保护层厚度和腐蚀龄期等。钢筋种类包括裸露钢筋和美加力涂层钢筋;混凝土保护层厚度包括25、50mm;腐蚀龄期包括60、120、180、240、300、360d。试验采用自来水长期浸泡至试块2/3处,并采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对腐蚀后的钢筋微观结构和化学元素组成进行分析,研究钢筋的腐蚀机理。结果表明,通过软化系数分析,氯氧镁水泥混凝土的软化系数处于0.78~0.87,说明试验设计的氯氧镁水泥混凝土可用于干燥地区、受潮较轻地区或次要建筑结构。通过极化曲线及其电化学参数分析,裸露钢筋腐蚀速率为美加力涂层钢筋腐蚀速率的40~80倍,说明涂层防腐效果明显。     

天津滨海地区桥梁劣化模式及应对措施

阐述了天津滨海地区桥梁混凝土结构耐久性问题及应对措施,具体从合理选择水泥品种,选择混凝土添加剂,控制氯离子含量,控制水胶比、水泥用量,加大保护层厚度,采用环氧树脂涂层钢筋,混凝土表面涂覆防腐涂层等方面对提高滨海地区桥梁结构耐久性措施进行了介绍,从而保证桥梁结构长期安全健康的运营。     

水中养护两年高性能混凝土的自干燥研究

通过测定高性能混凝土（ＨＰＣ）中不同层面上（外层、中层和内层）的相对湿度ｈｒ，研究了在水中养护两年后ＨＰＣ的自干燥问题。同时，对影响ｈｒ的诸多因素，如水灰比、硅灰和含气量进行了调查。结果表明：内层和中层混凝土的ｈｒ值随着水灰比降低和硅灰掺量的增加而降低，其中硅灰的影响更显著，但它们对外层混凝土的ｈｒ的影响很小；含气量对ＨＰＣ的ｈｒ值影响很小；理论计算表明，混凝土中可溶离子的浓度增大，以及层间水、吸附水和凝胶孔水在总可蒸发水量中的比例增大，是引起ＨＰＣ中ｈｒ值降低或者是所谓自干燥现象产生的主要原因。     

纳米高岭土颗粒改性水泥基复合材料的性能

研究了纳米高岭土颗粒对不同龄期水泥基材料微观结构(微孔结构、微观结构)及物理力学性能(工作性、抗弯强度、抗压强度、氯离子渗透性)的影响。结果表明,纳米高岭土颗粒的填充效应及其对水泥水化的促进作用改善了水泥基材料的微观孔结构,限制了氯离子在水泥基材料中的渗透扩散。当高岭土为水泥质量的1%时,水泥浆1、3、7、90d抗弯强度分别提高30.41%、39.04%、36.27%和38.32%;当高岭土为水泥质量的5%时,水泥砂浆氯离子扩散系数降低53.03%;混凝土氯离子扩散系数随高岭土掺量增加呈指数递减;当高岭土为水泥质量的5%时,氯离子扩散系数降低18.87%;抗压强度分别提高28.4%;改性混凝土28d抗压强度与混凝土氯离子扩散系数呈线性增加关系。