混凝土中钢筋的腐蚀机理与腐蚀速率控制研究

采用极化曲线和电化学阻抗谱法,研究了混凝土中钢筋在不同试验条件下的腐蚀机理及其腐蚀速率计算方法.结果表明:在自然腐蚀条件下,钢筋腐蚀反应过程受阳极反应控制,采用修正的双向线性极化电阻公式计算其腐蚀速率.然而在通电加速腐蚀条件下,钢筋的腐蚀反应过程受电化学和浓差极化混合控制,通过拟合弱极化曲线可以得到相对准确的极化电阻....     

电迁移加速氯盐传输作用下混凝土中钢筋锈蚀

采用电迁移氯离子法加速了混凝土中钢筋的锈蚀过程.应用腐蚀电位、线性极化法、电化学阻抗谱法和循环极化法对比了C50与C80混凝土试件中钢筋的锈蚀行为.比较了混凝土保护层的开裂情况和钢筋的腐蚀形貌.分析结果表明:掺硅灰的C80试件具有优化的孔结构和较大的电阻率,显著延缓了氯离子到达钢筋表面的时间,因而表现出较好的耐蚀性;而...     

混凝土中钢筋腐蚀速率的基本理论模型

根据金属腐蚀极化理论推导了电化学极化控制和氧浓差极化控制2种条件下混凝土中钢筋腐蚀速率的基本理论模型。模型显示,电化学极化控制下,稳定腐蚀状态下能斯特扩散层以外孔隙液中Fe2+和OH- 的浓度对腐蚀速率的影响呈正指数关系,且影响随浓度降低而渐趋剧烈;温度对腐蚀速率有较大影响,约呈指数关系,在自然温度范围内,温度每升高10度,腐蚀速率约升高1倍;应力对腐蚀速率的影响接近正线性关系,对应力较低的普通钢筋影响较小,但对应力较高的预应力钢筋影响可观;氧浓差极化控制下,腐蚀速率与氧气在整个混凝土保护层内的等效扩散系数成正比,与混凝土保护层厚度及钢筋表面温度成反比。最终腐蚀速率取2个模型计算结果中的较小者。     

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;SO2-4与SiO2-3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.     

Cl~-与SO_4~(2-)共同作用下开裂混凝土中钢筋的电化学特征

在地下结构和沿海结构的工作环境中常存在着Cl~-、SO_4~(2-)等,且混凝土结构受到收缩、徐变、荷载等的影响,常处于带裂缝的工作状态,此类结构中钢筋的锈蚀过程比较复杂。本文设计了耐久性试验,采用预裂法制作开裂混凝土试件,利用腐蚀电位、线性极化法、动电位极化法和电化学阻抗谱法研究了Cl~-和不同SO_4~(2-)浓度混合溶液下开裂混凝土内钢筋的电化学特征。结果表明:在Cl~-和SO_4~(2-)混合溶液中,当SO_4~(2-)浓度增大时,开裂混凝土内钢筋的腐蚀电位随之增大,钢筋锈蚀的概率随之减小,钢筋的腐蚀电流密度随之降低;SO_4~(2-)抑制了开裂混凝土内钢筋的锈蚀进程。     

阻锈剂对海洋环境下混凝土中钢筋腐蚀影响的电化学研究

为提高海洋环境下钢筋混凝土结构的耐腐蚀性能,通过采用线性极化(LPR)与交流阻抗(EIS)2种电化学方法分别测试得到了经模拟海水侵蚀后混凝土中钢筋的极化曲线与阻抗复平面图,从而得到腐蚀电位、极化电阻、混凝土电阻、电荷迁移电阻等关键电化学参数,以此分析并讨论了4种不同阻锈机理的新型阻锈剂(SBT~?-KLJ(Ⅵ)疏水化合孔栓物、SBT~?-RMA(Ⅱ)混凝土高效防腐剂、SBT~?-ZX(Ⅴ)复合氨基醇阻锈剂与改性亚硝酸钙阻锈剂)对混凝土中钢筋耐腐蚀性能的影响规律.结果表明:混凝土中钢筋的腐蚀过程分为过渡期与稳定期2个阶段,不同阶段呈现不同的电化学特征;SBT~?-RMA(Ⅱ)混凝土高效防腐剂对钢筋混凝土结构耐腐蚀性能的提升效果显著,SBT~?-ZX(Ⅴ)复合氨基醇阻锈剂与SBT~?-KLJ(Ⅵ)疏水化合孔栓物的提升效果较好,而改性亚硝酸钙阻锈剂的提升效果一般.     

混凝土中钢筋锈蚀测定的Kramers-Kronig积分变换法

钢筋锈蚀的电化学测量一般采用线性极化法，而Krarners-Kronig积分变换法通过阻抗虚部Im Z(ω)随频率的变化了解影响钢筋极化电阻Rp的各种因素及其变化规律，便于采取对策来改善钢筋的抗锈蚀能力．结果表明：两种不同方法所得结果的差异在5％～15％范围之内；在C30和C40两种混凝土中抑制锈蚀的机理不同，C30混凝土主要是钝化膜的介电抑制，CA0混凝土为孔隙率下降，主要是扩散抑制。     

兰州地下工程混凝土中钢筋腐蚀防护试验研究

针对兰州地铁建设中地下水SO2-4和Cl-含量较高的问题,基于钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀,通过设计2种模拟液和3种混凝土配合比,选择合适的混凝土配合比,采用CS350电化学工作站,对混凝土中钢筋的电化学腐蚀行为进行研究.结果表明:通过腐蚀电流密度与钢筋锈蚀程度的对应关系,只有浸泡溶液NaCl浓度为20g/L、MgSO4浓度为5g/L中第二种配合比混凝土中钢筋未产生腐蚀,其他5种钢筋均出现了不同程度的低腐蚀现象.通过2种模拟液不同配合比混凝土中钢筋的腐蚀速率对比分析,除了其中一组,其他几组均为混凝土水灰比越小,混凝土中钢筋的腐蚀速率越小;选择第二种混凝土配合比为较优混凝土配合比.     

混凝土模拟液中临界氯离子浓度影响因素分析

采用Ca(OH)2溶液作为混凝土模拟孔溶液,通过动电位极化曲线获取B值来计算腐蚀电流密度进而判断钢筋腐蚀开始的时间,研究了交流阻抗谱和线性极化2种电化学测试方法以及pH对模拟液中引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度的影响规律.研究结果表明:相同条件下线性极化法测得的临界氯离子浓度大于电化学阻抗谱测得的结果;以溶液中氯离子的摩尔浓度表示临界氯离子浓度时,其值随pH值的减小而减小;而以C(Cl-)/C(OH-)表示临界氯离子浓度时,其值随着pH值的减小而增大.     

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.     

Effect of temperature on the passivation behavior of steel rebar

Steel rebar normally forms an oxide or rusty skin before it is embedded into concrete and the passivation properties of this skin will be heavily influenced by temperature. To study the effect of temperature on the passivation properties of steel rebar under different surface conditions, we conducted scanning electron microscopy (SEM) observations and electrochemical measurements, such as measurements of the free corrosion potential and polarization curves of HPB235 steel rebar. These measurements identified three kinds of surfaces: polished, oxide skin, and rusty skin. Our results show that the passivation properties of all the surface types decrease with the increase of temperature. Temperature has the greatest effect on the rusty-skin rebar and least effect on the polished steel rebar, because of cracks and crevices on the mill scale on the steel rebar’s surface. The rusty-skin rebar exhibits the highest corrosion rate because crevice corrosion can accelerate the corrosion of the steel rebar, particularly at high temperature. The results also indicate that the threshold temperatures of passivation for the oxide-skin rebar and the rusty-skin rebar are 37℃ and 20℃, respectively.     

使用埋入混凝土内的微型探测器监测钢筋锈蚀

应用埋入混凝土内的微型探测器来监测钢筋锈蚀，通过它测出三种电化学特性值：自然电位，极化电阻和电解质电阻，根据这些电化学特性值可以评价钢筋诱蚀的情况。     

在混凝土模拟孔隙液中癸二酸二异辛酯的缓蚀特性研究

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了癸二酸二异辛酯在模拟混凝土孔隙液中对钢筋的保护作用.癸二酸二异辛酯的加入导致混凝土钢筋的腐蚀电位正移,对钢筋的阳极电化学过程有抑制作用.其缓蚀效果随癸二酸二异辛酯浓度增加而增加,当癸二酸二异辛酯的浓度为2%时,对含有400mg/LCl-的混凝土模拟液中钢筋电极的缓蚀效率为78.5%.氯离子含量是影响钢筋腐蚀性能和癸二酸二异辛酯阻锈剂作用的重要因素.癸二酸二异辛酯能够在钢筋表面形成沉淀性保护膜.     

新型耐蚀低合金钢筋腐蚀行为

 应用动电位极化、电化学阻抗谱、周浸腐蚀试验的方法,研究了HRB400 碳钢钢筋和两种Cr 合金化的低合金钢筋在0.01mol/L NaHSO₃溶液中的腐蚀行为。结果表明,相比HRB400 钢筋,Cr 合金化钢筋的开路电位明显正移,Cr 元素提高了钢的热力学稳定性;随着Cr 元素质量分数的增加,钢筋的自腐蚀电流密度减小,极化电阻增大,Cr 合金化的钢筋具有相对较小的电化学腐蚀速率;周浸加速腐蚀72 h 后,HRB400 钢筋和Cr 合金化的钢筋均以均匀腐蚀为主,添加Cr 元素可以显著降低钢筋的均匀腐蚀速率。     

用埋设的微型探测器监测不同性能混凝土内的钢筋腐蚀

为了评估钢筋在不同性能的混凝土内的腐蚀程度,腐蚀程度和导致腐蚀的环境,做了一个试验,在试验中使用了微型探测器,将它们贴着钢筋埋设在混凝土内,用它们来测出三种电化学特性值：自然电位;极化电阻和电解质电阻。     

混凝土环境中钢筋钝化性能研究进展

 综述了混凝土环境中钢筋钝化特征的常见表征方法,着重介绍了开路电位（OCP）、循环极化、交流阻抗（EIS）、Mott-Schottky 曲线、光电子能谱（XPS）、微区拉曼光谱（μ-Raman）等技术在分析钢筋钝化性能方面的用途。总结了混凝土环境中Cl-浓度、pH 值、应力作用等因素对钢筋钝化性能的影响,随着Cl-浓度的增加、pH 值的降低、应力作用的增大,钢筋的钝化性能降低,其腐蚀倾向明显增加。最后对后续的钢筋钝化性能研究做了展望。     

角区钢筋非均匀锈蚀引发混凝土保护层开裂全过程研究

综合考虑氯离子的扩散过程、钢筋锈蚀的质量守恒以及钢筋锈蚀引起的混凝土保护层开裂力学过程,以角区钢筋为研究对象,在钢筋周围施加随时间变化的非均匀径向位移,对氯离子侵蚀引起的混凝土保护层开裂全过程进行数值分析,得出了裂缝发展的分布规律、裂缝出现以及裂缝贯穿保护层所需的时间。并与实验结果进行对比,验证了模型的准确性。探讨了钢筋直径、混凝土保护层厚度以及混凝土强度的变化对混凝土保护层开裂行为及开裂时间的影响。结果表明,混凝土保护层厚度对开裂全过程影响最大,其次是钢筋直径,混凝土强度对其影响较小。