氯离子诱发混凝土中钢筋锈蚀的锈蚀层分析

通过X线衍射、扫描电镜和电子探针等微观测试技术研究混凝土中钢筋锈蚀产物的物相组成和微观结构.研究结果表明:混凝土中钢筋的锈蚀层是铁锈和水泥凝胶体的混合物,钢筋的锈蚀产物由针铁矿α-FeO(OH)、四方纤铁矿-FeO(OH)、纤铁矿γ-FeO(OH)、赤铁矿α-Fe2O3、磁赤铁矿γ-Fe2O3、磁铁矿Fe3O4、和方铁矿FeO等相组成;锈蚀钢筋表面有较多的锈蚀凹坑和密集的锈蚀麻点,是由大面积的均匀腐蚀与稀疏的局部点蚀共同组成的全面锈蚀;钢筋的锈层结构分为内外两层,外锈层结构疏松,而内层结构致密,与钢筋基体紧密相连.     

海洋环境不同区位混凝土中的湿分布状态变化

分析了干湿交替过程中混凝土内湿分布状态变化的机理,建立了海洋潮汐模拟试验系统,并利用该系统研究了海工混凝土中湿分布随高程的变化规律.研究结果表明:海洋环境中不同区位混凝土的湿传输影响深度和稳定湿含量不同;处于稳定海洋大气环境中的混凝土,其内外的湿含量分布较为均匀,湿传输影响深度为0,稳定湿含量为平衡湿含量;在浸泡区,湿传输影响深度为0,稳定湿含量等于饱和湿含量;在干湿循环的浪溅区,存在一定的湿传输影响深度,内部的稳定湿含量等于与大气相平衡的湿含量;在干湿循环的潮差区,稳定湿含量介于饱和湿含量和平衡湿含量之间且随高程的增大而降低,湿传输影响深度随着高程的增长而增大且在浪溅区和潮差区的交界处(潮差区的高潮位)达到最大,该部位水分向混凝土内的传输速率最快,是混凝土结构耐久性设计和维护的关键部位.     

混凝土中钢筋锈蚀过程非氧 扩散控制的试验研究

通过恒温干燥试验研究了钢筋锈蚀电流随混凝土孔隙饱和度PS的变化规律.通过未锈浸泡、锈蚀后浸泡、锈蚀后继续自然锈蚀的对比试验研究了3种不同条件下钢筋锈蚀速率变化过程,并进行了浸泡前后钢筋锈蚀产物物相变化的XRD分析.恒温干燥试验的研究结果表明,混凝土内钢筋的锈蚀速率随混凝土孔隙饱和度PS的增大而增大,和氧扩散速率的变化规律截然相反.对比试验研究表明,氯盐溶液长期浸泡下未锈试件即使活化也无法锈蚀,而锈蚀试件却可以继续高速锈蚀3个月以上,从而说明氧仅是混凝土内钢筋开始锈蚀的必备条件,而不是混凝土中钢筋锈蚀过程的控制因素.XRD分析表明,钢筋一旦已经开始锈蚀(即有锈蚀产物存在),锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程阴极反应的新的去极化,即使在饱水条件下,钢筋的锈蚀仍然可以继续进行.     

混凝土内钢筋锈胀力发展及钢筋锈蚀速率的时变性

为了研究混凝土内钢筋的锈蚀过程及其内在机理,通过对不同锈蚀阶段钢筋与混凝土界面的细观观测,描述了锈蚀层的形成与发展过程,给出了钢筋锈胀力的分布形态,揭示了混凝土锈胀开裂过程和钢筋锈蚀速率的时变过程.结果表明:钢筋锈蚀产物的膨胀性以及钢筋-混凝土界面区的多孔性,为铁锈物向界面区孔隙内的扩散提供了条件,随着锈蚀的进行,原有的界面区逐渐演变为混凝土与铁锈物混合的锈蚀层.锈蚀层的进一步发展,不仅会导致钢筋表面界面区逐渐密实,阻碍混凝土保护层中氧气和水分向锈蚀界面的输送,使混凝土内钢筋锈蚀速率下降,而且会使锈蚀物在钢筋表面产生对混凝土的膨胀力,最后导致混凝土开裂.