混凝土中钢筋腐蚀速率模型研究进展

预测混凝土中钢筋的腐蚀速率对腐蚀扩展阶段的发展非常重要,同时也能表征腐蚀导致的混凝土保护层开裂的时间。讨论了已有的钢筋腐蚀速率模型,包括经验模型、反应（氧气扩散与混凝土电阻率）控制模型和电化学模型。此外,根据以前的研究成果总结了钢筋腐蚀的时变性、局部腐蚀性与随机性等特征,并提出了准确预测腐蚀速率所需要解决的关键问题。     

大气预锈对混凝土模拟液中低合金钢筋腐蚀行为的影响

通过电化学阻抗谱(EIS)、背散射电子(BSE)图像与能谱分析(EDS)研究了大气预锈对低合金钢筋和普通低碳钢筋在混凝土模拟液中氯盐腐蚀行为的影响.结果表明:大气预锈作用影响2种钢筋钝化膜的生成;氯盐侵蚀后,大气预锈作用降低了低碳钢筋的耐蚀性,但低合金钢筋的耐蚀性不受预锈作用影响,原因是低合金钢筋基体与氧化皮间的缝隙内形成了致密的富Cr锈层,抑制了氯盐对钢筋基体的进一步侵蚀.     

混凝土模拟液中钢筋腐蚀电化学测试结果比较

为了研究电化学噪声(ENM)、电化学阻抗谱(EIS)和线性极化(LPR)3种方法对混凝土中钢筋锈蚀情况评价的可靠性,采用不同Cl-浓度的高碱性模拟液对钢筋进行浸泡,在钝化期和腐蚀期分别用3种方法测试了极化电阻,并分析了不同方法对腐蚀机理的表征.结果表明:3种方法得出的极化电阻值比较接近;当体系处于活化腐蚀状态时,ENM和LPR结果符合较好,EIS结果略小;当体系处于钝化状态时,EIS和LPR结果吻合,而ENM结果明显偏小;ENM和EIS对腐蚀机理的表征是一致的.3种方法对钢筋腐蚀的评价均具有较高的可靠性.     

普通低碳钢与细晶粒钢钝化膜在碱性介质中的耐蚀性

应用循环伏安与动电位极化曲线确定普通低碳钢与细晶粒钢在碱性介质(模拟混凝上孔隙液)中的钝化区域.利用计时电流法在选取的阳极极化电位下使钢筋生成稳定的钝化膜,并通过电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线比较了钢筋在不同阳极电位下形成的钝化膜的优劣性;其次,循环极化曲线对比分析了在有无Cl~-存在时普通低碳钢与细晶粒钢钝化膜的耐蚀性.结果表明,2种钢筋的公共钝化电位区域为-0.25—+0.6V,在选取的+0.3V阳极极化电位下2者均能形成更稳定的钝化膜.在无Cl~-存在的条件下,细晶粒钢钝化膜的稳定性与耐蚀性均略优于普通低碳钢;但有Cl~-存在时,细晶粒钢抑制Cl~-点蚀的能力稍弱于普通低碳钢.影响细晶粒钢钝化膜耐蚀性的主要原因是晶界数量与微量元素含量.     

恒电流脉冲法研究钢筋在模拟混凝土孔溶液中的腐蚀行为

通过恒电流脉冲法研究了钢筋在不同pH值模拟混凝土孔溶液中的腐蚀行为.应用时间常数与双电层电容计算了钢筋的极化电阻.结果表明:钝化钢筋的时间常数大于活化腐蚀钢筋,钝化钢筋的双电层电容比活化腐蚀钢筋小;腐蚀末期较好的抗腐蚀能力证实了钢筋在CP模拟液(pH13.6)中形成的钝化膜比在CH模拟液(pH12.5)中更致密,耐蚀性更好,而在CN模拟液(pH11.0)中基本无法形成完整的钝化膜;SO₄^2-与SiO₃^2-加入CP模拟液能提高钢筋的极化电阻,钢筋表面形成了更致密的钝化膜,在腐蚀末期钢筋表现出了更好的耐蚀性.最后,比较了恒电流脉冲、线性极化及电化学阻抗谱所测的极化电阻与腐蚀电流密度,表明这三种电化学方法在测试钢筋腐蚀速率方面具有较好的相关性.     

电化学方法研究混凝土模拟液中细晶粒钢的耐蚀性

通过腐蚀电位、线性极化法与循环极化法等电化学方法研究了细晶粒钢和普通低碳钢在模拟混凝土孔溶液中的均匀腐蚀与点蚀行为,并考虑了砂磨和未处理两种钢筋表面状况对钢筋腐蚀行为的影响.结果表明,细晶粒钢与普通低碳钢在模拟液中的耐均匀腐蚀的能力很接近;砂磨钢筋的钝化效果比未处理钢筋好;腐蚀末期砂磨钢筋表现出比未处理钢筋更强的抑制均匀腐蚀能力.循环极化测试表明:砂磨钢筋由于其相对均匀的表面组织形貌,故表现出比未处理钢筋更好的抑制点蚀能力;其次,由于细晶粒钢含有较多晶界,晶界处含有较多易发生点蚀的夹杂,故表面未处理细晶粒钢发生点蚀的概率稍大于未处理低碳钢.     

矿物掺合料对钢筋锈蚀临界氯离子含量的影响

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,腐蚀开始后通过化学滴定法获得自由氯离子质量分数和总氯离子质量分数,研究了粉煤灰和矿渣对砂浆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的电化学阻抗谱变化以及粉煤灰和矿渣对氯离子结合能力的影响。结果表明:在固定水胶比和胶凝材料用量的情况下,临界氯离子质量分数随矿物掺合料掺量的增加而降低;当粉煤灰掺量达到30%(质量分数,下同)或矿渣掺量达到50%时,临界自由氯离子质量分数由0.52%分别降低到0.33%和0.21%,临界总氯离子质量分数由0.77%分别降低到0.56%和0.38%。钢筋在腐蚀过程中阻抗谱的低频区弧线半径逐渐减小,而高频区基本没变化;掺入粉煤灰和矿渣后,基体对氯离子的结合能力增强。     

模拟混凝土孔溶液对钢筋钝化的影响

通过线性极化、电化学阻抗谱、循环极化和Mott-Schottky曲线的测试,研究了不同模拟混凝土孔溶液(不同pH值和不同阴离子)对钢筋钝化的影响.结果表明:随着模拟混凝土孔溶液pH值的升高,钢筋钝化膜更容易生成,且更稳定.在pH值为13.63的模拟混凝土孔溶液(CP)中,钢筋钝化膜生成且稳定大约需要7d;在pH值为12.54的模拟混凝土孔溶液(CH)中大约需要10d;而在pH值为11.00的模拟混凝土孔溶液(CN)中钢筋无法生成稳定的钝化膜.掺加大量矿物掺合料会明显降低混凝土孔溶液的pH值,故从钝化膜生成与稳定角度考虑,掺合料的掺量应有所控制.CP中掺入微量SO42-和SiO23-后,明显增加了钢筋的极化电阻,促进了钢筋钝化膜的生成,其中SiO32-的作用更明显.     

混凝土中钢筋锈蚀研究现状与热点问题分析

在恶劣环境条件下,混凝土结构中钢筋的锈蚀问题已成为腐蚀领域和土木工程材料领域共同关注的话题。引起混凝土中钢筋钝化膜破坏进而诱发锈蚀的机理尚未明确,且影响钢筋锈蚀发展的因素复杂多变,最终导致了钢筋混凝土结构过早失效,严重影响了钢筋混凝土结构的服役寿命。首先,评述了导致钢筋锈蚀的3大原因(氯离子侵蚀、碳化作用与杂散电流);其次,阐述了影响钢筋锈蚀发展的重要因素(相对湿度、氧气扩散与温度等);最后,依据研究现状着重分析了钢筋锈蚀研究中出现的氯离子临界值,钢筋–混凝土界面区,开裂–锈蚀交互作用等热点问题。对今后钢筋锈蚀的研究重点进行了展望。     

等效电路拟合钢筋锈蚀行为的电化学阻抗谱研究

简述了混凝土中钢筋锈蚀的电化学阻抗谱测试常用的等效电路,对比分析了不同等效电路的优劣性.根据混凝土中钢筋的钝化、初锈与锈蚀发展期三个阶段选取相应的等效电路进行拟合分析.结果表明,随着钢筋锈蚀的发展,等效电路拟合时需要增加时间常数;应用常相角元件CPE和Warburg扩散元件能更好地进行阻抗谱拟合.