粉煤灰混凝土钢筋腐蚀氯离子门槛值研究

为研究引起混凝土内钢筋锈蚀的氯离子临界门槛值,制作了15%、30%和45%三种粉煤灰替代率和0.1%、0.5%、1.5%、3.0%和5.0%五种氯离子含量的混凝土试件.在试件90 d龄期分别测试了钢筋的腐蚀电位、腐蚀电流密度、阳极极化曲线、阴极极化曲线和混凝土电阻率、孔隙液pH值、自由氯离子含量等参数.试验结果表明:粉煤灰的添加与不同替代率对钢筋腐蚀的氯离子门槛值并无明显影响,粉煤灰混凝土与普通水泥混凝土的氯离子门槛值基本接近,约为胶凝材料重量的0.8%(自由氯离子);但当氯离子含量超过了,门槛值钢筋进入腐蚀状态之后,由于粉煤灰混凝土较低的氧扩散系数和较高的混凝土电阻率,粉煤灰混凝土较普通水泥混凝土对钢筋的腐蚀仍然能够提供较高的保护.     

环境腐蚀对耐腐蚀钢筋混凝土梁耐久性影响

为探究应用环氧树脂涂层钢筋及镀锌钢筋对混凝土构件耐久性的影响,以某服役桥箱梁为模型缩尺设计了12根预应力钢筋混凝土梁,其中部分试件应用了耐腐蚀钢筋。在对梁进行了海洋环境腐蚀的模拟后,分别进行了静载及疲劳试验,结合未腐蚀的试件对两种耐腐蚀钢筋的抗侵蚀效果进行了对比和分析。研究结果表明,腐蚀后环氧树脂涂层钢筋试件及镀锌钢筋试件承载力较普通试件有不同程度的提升,其中,环氧树脂涂层钢筋试件表现出了更优良的抗环境腐蚀影响的特征。     

混凝土中钢筋杂散电流与氯离子耦合锈蚀行为

为了明确地铁混凝土结构中钢筋锈蚀行为,成型15组内置1根钢筋的砂浆试件,采用电化学测试技术模拟研究了地铁混凝土结构中钢筋锈蚀过程。结果表明:地铁混凝土结构中的钢筋锈蚀可分为初始腐蚀快速发展及腐蚀稳定发展2个阶段。地铁服役环境中杂散电流和氯离子对其锈蚀发展有显著影响,杂散电流强度和氯离子浓度越大,锈蚀越快。金相显微观察表明,地铁混凝土结构中钢筋锈蚀,主要是由于杂散电流引发,且与氯离子共同构成耦合作用,导致其钢筋加速破钝,产生严重锈蚀。     

含氯环境下外部湿度对混凝土中钢筋腐蚀影响的试验研究

通过试验测量混凝土强度等级、氯离子含量、钢筋保护层厚度和外部湿度对混凝土中钢筋腐蚀的影响.测量发现,钢筋腐蚀速度随氯离子含量提高而增大;氯离子含量在0.1%-0.8%,腐蚀速度增加缓慢;氯离子含量在0.%-2.0%,腐蚀速度显著增加.氯离子含量0.1%时,混凝土强度等级对腐蚀速度有影响;氯离子含量2.0%时,强度、湿度、保护层厚度对腐蚀速度都有显著影响.湿度的影响较混凝土强度等级和保护层厚度显著.     

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.     

两种表面状态钢筋在氯盐环境下的腐蚀特征

采用电化学测试方法并结合显微观测技术,对混凝土模拟孔隙液中2种表面状态钢筋试件进行阳极极化试验,研究在不同氯离子浓度环境下钢筋锈蚀的变化过程.结果表明:在混凝土模拟孔隙液中无氧化皮裸筋与带氧化皮钢筋均能发生钝化,且钝化膜稳定性随氯离子浓度上升而变差,带氧化皮钢筋较无氧化皮裸筋的钝化膜更易破坏;同等氯离子浓度下,带氧化皮钢筋维钝电流较无氧化皮裸筋约大1个数量级,腐蚀更为严重.     

氯离子对混凝土中钢筋锈蚀行为的影响

采用线性极化和交流阻抗测试技术,结合钢筋腐蚀电位监测,研究氯离子含量对混凝土中钢筋锈蚀行为的影响,分析不同氯离子含量对钢筋的锈蚀速率。结果表明,混凝土中氯离子含量越大,钢筋腐蚀电位越低,腐蚀电流密度越大;当混凝土中氯离子含量为0.06%时,钢筋腐蚀电流密度大于0.1μA/cm2,钢筋保护膜已经破钝,当混凝土中氯离子含量为0.3%时,钢筋腐蚀电流密度超过1μA/cm2,腐蚀速率为氯离子含量为0.06%混凝土中钢筋的4～5倍。     

锈蚀钢筋与混凝土黏结性能试验研究

对锈蚀钢筋和混凝土黏结性能进行了试验研究,其中考虑了钢筋锈蚀率和水灰比的影响。试验采用100 mm立方体试块,其内部埋设直径为6 mm的光圆钢筋。将试块部分浸在氯离子溶液中并采用电解方法加速钢筋锈蚀。锈蚀之后,通过拉拔试验得到锈蚀试件的黏结-滑移曲线。结果表明:混凝土中的钢筋发生锈蚀、体积膨胀,通常会在混凝土表面产生裂缝;拔出试验试件典型的破坏现象为黏结劈裂破坏;锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结力随着水灰比的增大而减小,锈蚀程度大的钢筋黏结力降低。     

海水干湿环境下荷载损伤钢筋混凝土梁的氯扩散性

钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素,而荷载水平与循环加载对混凝土结构的裂缝扩展及裂隙发展有着显著影响,进而影响氯离子在混凝土结构中的扩散性。模拟沿海环境下钢筋混凝土梁的工作状态,试验研究A、B两组钢筋混凝土梁试件考虑荷载水平和循环加载次数变化,在海水干湿环境下的氯氯离子含量变化。A组选择荷载水平分别为0P_u、0.3P_u、0.4P_u、0.5P_u、0.6P_u、0.7P_u(P_u为梁试件的极限荷载)且加载一次;B组选择荷载水平为0.5P_u且循环加载分别0、1、5、10、20次。然后两组荷载损伤RC梁试件经历240次海水干湿循环,最后测定RC梁中混凝土氯离子含量。试验结果表明,随着荷载水平或循环加载次数增加RC梁受拉钢筋附近混凝土氯离子含量增加,尤其是荷载水平达到0.6P_u或0.7P_u、循环加载10或20次时,受拉钢筋附近混凝土氯离子含量明显增加。试验还发现损伤RC梁受拉区0~10 mm深度内氯离子含量呈现先增大后减小有拐点,而在受压区则未发现此现象。上述试验结果将为沿海环境下RC梁结构的寿命预测提供技术依据。     

掺防冻剂混凝土钢筋腐蚀程度的评价

含氯盐及亚硝酸盐混凝土中。通过加速腐蚀试验肉眼观察确定了抑制钢筋腐蚀所需临界摩尔浓度NO^-2／Cl^-比。试验结果表明,随着氯离子含量的增加,抑制钢筋腐蚀所需临界摩尔浓度越高。当氯离子含量达到4kg／m^3时,NO^-2／Cl^-摩尔比约大干1．2时能够完全抑制混凝土中钢筋腐蚀。     

全珊瑚混凝土中钢筋锈蚀的氯离子阈值研究

基于线性极化电阻（LPR）法和混凝土“Ⅱ维氯离子扩散理论”模型,针对埋置不同种类钢筋的全珊瑚混凝土（CAC）试件进行270d的暴露试验,得到CAC试件中钢筋的腐蚀速率（i）和表面自由氯离子含量（Csf）值,并确定了钢筋锈蚀的氯离子阈值（CTV）取值范围.结果表明：随着混凝土保护层厚度的增大,CAC试件中钢筋的腐蚀电位逐渐正移,腐蚀电流逐渐减小,钢筋的锈蚀概率和腐蚀速率均逐渐降低;相同条件下,CAC试件中不同种类钢筋的耐蚀性能由强到弱依次为：2205双相不锈钢筋（2205S）＞316L不锈钢筋（316L）＞有机新涂层钢筋（OCS）＞普通钢筋(OS);根据钢筋Csf与i之间的关系,得到OCS、316L和2205S的CTV取值范围,分别为小于0210%、0330%～0410%和大于0463%.     

干湿循环条件下氯离子对钢筋混凝土材料的影响研究

采用室内人工气候环境箱模拟干湿循环作用,以研究氯离子侵蚀对钢筋混凝土材料性能变化的影响。沿氯离子侵蚀方向,在混凝土内部不同深度以及试件侧壁不同高度处,进行取样分析氯离子含量。结果表明:沿侵蚀方向,距表层一定深度处氯离子含量有一峰值。随着混凝土试件侧壁高度的下降,氯离子含量逐渐增大。在钢筋锈蚀率较低情况下,锈蚀率与钢筋-混凝土界面处的氯离子浓度成线性关系,可由此推算临界氯离子浓度。     

钢筋对混凝土中氯离子扩散的阻挡效应预测模型

为了从细观本质上定量分析钢筋对混凝土中氯离子扩散的影响程度,通过开展人工模拟海洋潮汐环境干湿交替作用下混凝土和钢筋混凝土试件中氯离子自然扩散室内物理试验,得到不同扩散时间下试件中氯离子的含量分布.在此基础上,基于细观图像技术定量研究了钢筋间接阻挡效应对氯离子扩散系数的影响.以Fick第二扩散定律误差函数解析解为基础,通过引入钢筋的间接和直接阻挡效应系数来对其进行修正,建立了考虑钢筋阻挡效应的混凝土中氯离子含量预测模型.模型预测值与试验实测值吻合良好,验证了预测模型的正确性.     

混凝土中引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度的研究北大核心

采用交流阻抗谱检测腐蚀电流密度并判断钢筋腐蚀开始的时间,研究了矿物掺合料和钢筋种类对混凝土中引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度的影响规律,探讨了钢筋腐蚀过程中交流阻抗谱的变化以及矿物掺合料对混凝土渗透性能的影响。研究结果表明:在固定水胶比和胶凝材料用量的情况下,掺入矿物掺合料对临界氯离子浓度有较大的影响;细晶粒钢筋试件的临界氯离子浓度低于同条件下普通碳钢试件的临界氯离子浓度。钢筋在腐蚀过程中阻抗谱的低频区弧线半径逐渐减小;掺入矿物掺合料后,基体的抗渗性能得到很大改善。     

盐渍土环境下钢筋混凝土腐蚀的电化学研究

采用极化曲线、电化学阻抗谱技术对4种盐渍土环境下的钢筋混凝土试件进行了测试,考察了不同腐蚀环境及腐蚀阶段钢筋混凝土试件腐蚀特征的差异性.试验结果表明:盐渍土环境中硫酸根离子与氯离子的质量比m(SO2-4)/m(Cl-)不同,钢筋的腐蚀特征呈现明显的差异;总含盐质量分数为5%的模拟液中m(SO2-4)/m(Cl-)由0增加为0.082或0.275时,在腐蚀中、后期钢筋腐蚀速率较快;当m(SO2-4)/m(Cl-)为2.070时,钢筋在整个腐蚀龄期内的腐蚀速率均较慢,说明盐渍土环境中硫酸根离子在一定含量范围内能促进钢筋的腐蚀.最后结合电化学测量结果对硫酸盐的作用机理进行了分析.     

混凝土中引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度的研究

采用交流阻抗谱检测腐蚀电流密度并判断钢筋腐蚀开始的时间,研究了矿物掺合料和钢筋种类对混凝土中引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度的影响规律,探讨了钢筋腐蚀过程中交流阻抗谱的变化以及矿物掺合料对混凝土渗透性能的影响。研究结果表明:在固定水胶比和胶凝材料用量的情况下,掺入矿物掺合料对临界氯离子浓度有较大的影响;细晶粒钢筋试件的临界氯离子浓度低于同条件下普通碳钢试件的临界氯离子浓度。钢筋在腐蚀过程中阻抗谱的低频区弧线半径逐渐减小;掺入矿物掺合料后,基体的抗渗性能得到很大改善。     

碳化及氯离子交互作用下混凝土内钢筋的锈蚀行为

试验研究了加速碳化和氯离子诱导交互作用下混凝土中钢筋的锈蚀行为.利用电化学工作站测试了混凝土中预埋钢筋加速腐蚀过程中的腐蚀电位和腐蚀电流密度.结合钢筋周围氯离子浓度及pH值的变化,分析了碳化和氯离子对钢筋锈蚀的影响规律.结果表明:氯离子的渗入可快速导致钢筋锈蚀;在碳化和氯离子交互作用下,碳化对钢筋锈蚀过程具有延缓作用.     

基于电化学腐蚀的桥梁钢筋混凝土耐腐蚀性试验研究

针对沿海地区以及冬季除冰盐大量使用所造成的氯盐腐蚀桥梁的情况,以沿海沪通铁路工程为依托,使用施工现场的钢筋、水泥等原材料,制作三组钢筋混凝土试件,将其分别浸泡在摩尔质量分数为1 mol/L、2 mol/L和3.5 mol/L的氯化钠溶液中,利用电化学方法在不同时间点测出溶液中钢筋混凝土试件中钢筋的腐蚀极化曲线,然后再使用塔菲尔外推法对测出的数据进行拟合计算得到腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率值,最后利用上述三种腐蚀状态的评价指标对比分析浸泡在不同氯离子含量溶液中钢筋混凝土的腐蚀状况。结果表明,氯化钠对混凝土中钢筋的腐蚀明显,基本呈现出腐蚀速度先逐渐加快后减弱最后再加速的趋势;随着溶液中氯离子含量的增加,钢筋混凝土中钢筋的腐蚀量增大,钢筋的整体腐蚀速度也越快,且在中前期腐蚀速度减弱的现象也越明显。     

钢筋混凝土不同劣化阶段的电化学特征

针对现有氯盐侵蚀混凝土结构耐久性研究中模拟氯盐侵蚀环境方法的弊端,采用电迁移加速氯离子侵蚀的方法,以较快的速度模拟出不同劣化阶段的钢筋混凝土试件.通过分析电迁移氯离子侵蚀后钢筋表面状态的检测结果和劣化状况,验证了电迁移法制备不同劣化阶段试件的有效性和准确性,揭示了混凝土不同劣化阶段的电化学特征.结果表明:电迁移法较预掺氯盐法更能真实反应不同劣化阶段的钢筋混凝土结构;混凝土中钢筋由钝化状态转入锈蚀状态时,阳极极化曲线变缓,阴极极化曲线变陡;随着氯离子侵蚀,钢筋劣化程度增加,阳极反应交换电流密度增大,钢筋的腐蚀电位逐步向阳极反应平衡电位偏移.     

电化学腐蚀对钢筋与混凝土粘结强度的影响

在钢筋混凝土试件中通过加速锈蚀试验以及钢筋拉拔试验,研究了电化学腐蚀对钢筋与混凝土粘结强度的影响。通过对设计制作的42个钢筋混凝土试件按照全湿通电法进行电化学腐蚀试验,然后对不同锈蚀率试件进行单向拉拔试验并监测整个拉拔试验过程中的加载端动态滑移值和拉拔力,对电化学腐蚀对钢筋与混凝土粘结强度的影响作了深入的分析。研究表明,在电化学腐蚀初期,钢筋与混凝土的粘结强度与未发生腐蚀时相比有所增加;但当钢筋的锈蚀率达到一定值后,粘结强度将减弱。光圆试件在3%氯化钠溶液作用下最大拉拔力处于最高,而在1.5%氯化钠溶液、2.5%硫酸钠溶液、2.5%硫酸钠与1.5%氯化钠混合溶液、5%硫酸钠溶液环境中的最大拉拔力依次降低。带肋试件在5%硫酸钠与3%氯化钠混合溶液作用下最大拉拔力处于最高,而在1.5%氯化钠溶液、5%硫酸钠溶液、2.5%硫酸钠溶液、2.5%硫酸钠与1.5%氯化钠混合溶液环境中的最大拉拔力依次降低。