电化学除氯后混凝土性能试验研究

电化学除氯是短期内有效去除遭受氯盐污染的混凝土中氯离子的技术,可增强结构耐久性并提高使用寿命,但电化学除氯后混凝土性能会发生变化.对电化学除氯后混凝土的性能进行了试验研究,内容包括除氯对混凝土抗压强度、钢筋与混凝土的粘结强度、混凝土渗透性和混凝土中剩余氯离子含量的影响.结果表明:在本试验所控制的除氯参数下,除氯对混凝土的抗压强度有一定影响,混凝土的密实性和抗氯离子渗透性能有所提高,钢筋与混凝土的粘结强度随电流密度和电量有不同程度的降低.     

混凝土内钢筋锈蚀速率时变的全过程模式

讨论恒定气候环境下,混凝土内钢筋锈蚀速率的变化。在恒定气候环境和氯盐侵蚀条件下,对混凝土中钢筋的锈蚀电流密度进行测量。测量结果表明,在钢筋锈蚀过程中,锈蚀速率(锈蚀电流密度）具有时变特性,并且其时变过程可以划分为6个阶段。试验结果也显示了混凝土强度及混凝土电阻率对钢筋锈蚀速率变化的影响。基于不同锈蚀水平下钢筋与混凝土交界面过渡区(ITZ）的细观结构,开展了试验结果的机理分析,发现锈蚀层的发展和锈胀开裂是影响锈蚀过程的主要因素。最后,建立了钢筋锈蚀速率时变的全过程模式。     

基于钢筋锈蚀时变模型的氯氧镁水泥钢筋混凝土初裂时间

针对氯氧镁水泥混凝土中氯离子含量较高的问题,通过电化学试验研究了氯氧镁水泥混凝土中钢筋锈蚀速率的时变模型,并结合钢筋腐蚀电流密度以及理论模型,对氯氧镁水泥混凝土中钢筋的初始锈蚀时间和混凝土开裂时间进行预测.研究结果表明:裸露钢筋(S1)锈蚀速率符合幂函数型时变模型,BNC~水性涂层钢筋(S2)、Zintek涂层钢筋(S3)、Dacromet涂层钢筋(S4)和Geomet涂层钢筋(S5)锈蚀速率均符合对数型时变模型,Magni涂层钢筋(S6)锈蚀速率符合指数型时变模型.钢筋腐蚀电流密度限值可以作为氯氧镁水泥混凝土中钢筋初始锈蚀时间计算标准.S1,S2,S4和S6开始测试时已锈蚀,S3的初始锈蚀时间为1 115 d,S5的初始锈蚀时间为2 760 d;与S1相比,S2,S3,S4,S5和S6的混凝土开裂时间分别延迟了345,2 127,192,3 745和1 877 d,验证了氯氧镁水泥混凝土中涂层钢筋应用的可行性、长期稳定性和有效性.     

钢筋混凝土阴极保护体系中的电流分布

在采用碳纤维水泥基材料作为铺覆式阳极的条件下,用实验的方法,研究了对三层排布的钢筋混凝土结构进行阴极保护时的保护电流分布问题.讨论了钢筋初始腐蚀状态、混凝土电阻率以及不同外加电流密度对电流分布均匀性的影响.结果表明,钢筋初始腐蚀速率和混凝土电阻率均对保护电流分布有较大影响,而不同的电流密度仅对腐蚀较严重的钢筋内的电流分布造成影响.该研究对于现场条件下的钢筋混凝土结构的阴极保护提供了有价值的信息.     

胶凝材料组成对钢筋混凝土耐久性的影响

利用电化学阻抗法和压汞法等研究了外渗氯盐条件下胶凝材料组成对钢筋混凝土耐久性的影响,结果表明:随胶凝材料中粉煤灰或矿渣含量的提高,钢筋混凝土耐久性、混凝土电阻率和钢筋电荷转移电阻先增加后减少,钢筋腐蚀速率则先减少后增加;氯离子临界浓度随钢筋周围溶解氧含量的提高及Ca(OH)2含量的降低而降低;掺合料取代部分水泥后提高了混凝土的致密性,增大了电荷转移电阻,提高了钝化膜的稳定性,同时会降低混凝土内的Ca(OH)2含量,引起氯离子临界浓度下降.     

钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀及其防护方法

本文从钢筋锈蚀的危害及其机理的讨论出发,重点介绍了国内外对混凝土中氯盐含量的限值,以及阻锈剂的作用、类型和应用情况,同时对厦门地区的建筑工程问题提出了个人的看法和建议。     

电化学除氯法和二-甲基乙醇胺电渗透的联合修复技术

以二甲基乙醇胺为阻锈剂,通过对比试验,研究电化学除氯法和二甲基乙醇胺电渗透联合修复钢筋的效果及修复后钢筋的腐蚀电化学性能。结果表明：与二甲基乙醇胺阻锈剂的自然渗透和单一的电化学除氯法相比较,联合修复技术具有阻锈剂活性基团渗入更为有效与近似相同去除氯离子的能力;随着通电时间、水灰比的增加,氮元素渗入量和氯离子去除数量增加,而随着外加电压的增加,氮元素渗入量和氯离子去除数量先增加后不变;联合修复处理后砂浆中钢筋有很好的钝化保持能力。     

碳纤维阴极电化学还原氯霉素的效能与机理

以CAP为对象，利用碳纤维阴极研究电化学还原氯霉素的效能与机制。重点探究电流密度、pH、CAP初始浓度、电解质浓度和种类对CAP降解效果、TOC去除率和脱氯效果等影响，研究表明电流密度和电解质种类对CAP的降解效果影响较大，阴极还原的最佳反应条件为：电流密度40 mA·cm^-2、CAP初始质量浓度10 mg·L^-1、Na₂SO₄浓度0.02 mol·L^-1。通过循环伏安法研究发现CAP在电极表面发生直接还原与间接还原，三维荧光测试结果表明反应后水中有机物含量仍较高。利用超高效液相-四极杆飞行时间质谱对中间产物进行检测并分析CAP在阴极降解的机理，还原后的产物主要为毒性较低的芳香胺物质。电化学处理CAP主要通过脱氯还原得到毒性较低的物质，从而降低了后续处理过程产生有毒物质的风险，研究结果为电化学还原去除水中抗生素的应用提供了相关探索和技术支撑。     

冻融循环和氯盐侵蚀作用下钢筋与混凝土的粘结性能

为了研究冻融循环和氯盐侵蚀两种因素对钢筋与混凝土粘结性能的影响,本文设计了光圆钢筋和螺纹钢筋两种钢筋混凝土试件,对其在三种不同冻融次数（15次、25次、50次）和三种不同浓度（3.5%、7%、10%）氯盐溶液条件下进行试验,探讨钢筋混凝土试件试验后的粘结性能退化规律。结果表明：光圆钢筋试件表现为拔出破坏,螺纹钢筋试件表现为劈裂破坏,当冻融循环次数较少时,钢筋与混凝土之间的粘结性能随着氯盐侵蚀程度的增加略有提高,当冻融循环次数大于等于25次时,粘结性能随氯盐浓度的增加而变差,冻融破坏程度不同,钢筋与混凝土粘结性能随氯盐浓度大小变化的敏感程度不同。最后根据试验结果拟合出冻融氯盐侵蚀后试件的粘结强度—滑移本构关系。     

恒电量仪在钢筋混凝土腐蚀监测中的应用

利用恒电量仪测定了钢筋混凝土中水灰比及二级粉煤灰含量对钢筋（45^#钢）的腐蚀行为的影响,并用恒电位仪的弱极化动电位扫描曲线解析结果与之比较。结果表明恒电量仪应用于钢筋混凝土的腐蚀监测简便、快速。     

多因素腐蚀环境下混凝土结构的初锈时间模型及其可靠度分析

在Fick第二定律公式的基础上,综合考虑了时间、氯离子的结合作用、温度、湿度、劣化效应、预应力、保护层脱落以及氯离子的对流区等因素的影响,建立了氯离子的侵蚀模型,给出了侵蚀模型的数学解．在该公式基础上,对钢筋初锈时间的各参数作了敏感性分析,经研究发现,当温度、湿度与矿渣掺量变化相同的倍数时,温度对氯离子侵入的敏感性最强．最后基于Monte-Carlo理论,利用本模型计算了一座实桥的初锈时间概率及其可靠度。     

新型钢筋阻锈剂的作用机理

针对添加阻锈剂后钝化的试件,通过对其钢筋表面、与钢筋距离较近的混凝土薄层和与钢筋距离较远的混凝土薄层的铵含量进行测试,进一步分析了阻绣剂的阻锈作用机理。结果发现,钢筋表面薄层内含有一定量的铵根;距钢筋较近的混凝土薄层含N量比距钢筋较远的混凝土薄层含N量高。由此可以推测阻锈剂含N的极性基团可以吸附在钢筋表面,阻止氯离子等有害离子的侵入,从而阻止和延缓钢筋锈蚀的发生。最主要的原因之一是N的电负性比Cl的大,而N的原子半径比Cl的还要小,在与Cl竞争吸附的过程中,N更容易吸附到钢筋表面,从而阻止氯离子等有害离子的侵入,保护钢筋不被锈蚀。     

Chloride resistance of Cr-bearing alloy steels in carbonated concrete pore solutions

The effect of carbonation on the chloride resistance of low-carbon steel and two Cr-bearing alloy steels in simulated concrete pore solutions was investigated. The chloride threshold values of steels were determined on the basis of corrosion potential(E_(corr)) and polarization resistance(R_p). Moreover, the chloride-induced corrosion behavior of steels was evaluated using electrochemical impedance spectroscopy, cyclic voltammetry, cathodic potentiodynamic polarization, and scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy measurements. Alloy steels have higher chloride resistance than low-carbon steel in carbonated and non-carbonated concrete pore solutions. The chloride resistance of alloy steels improves with increasing Cr content. In addition, the chloride resistance of all steels is negatively affected by the carbonation of concrete pore solution, especially for alloy steel with high Cr content in the presence of high chloride content.     

复杂环境下钢筋混凝土桥梁损伤概率模型及可靠度分析

综合考虑氯离子的结合作用、水灰比、温度和湿度因素对钢筋锈蚀的初始时间的影响,对Fick第二定律进行改进,建立了初锈时间模型.并通过Monte Carlo数值模拟技术,对钢筋混凝土桥梁的保护层厚度、表面氯离子浓度、扩散系数和临界氯离子浓度进行随机抽样,进行了正常使用极限状态下的可靠度计算.研究结果表明,钢筋对锈蚀的敏感程度依次为:保护层厚度、临界氯离子浓度、扩散系数、表面氯离子浓度;随着锈蚀率的增加,桥梁在使用年限达到65年之后,失效概率达到1,同时使用年限下降27%.     

高温下混凝土轴压柱的截面极限承载力随机分析

在已有的混凝土和钢筋高温力学性能统计结果基础上,拓展了它们相对高温强度概率模型的温度适用范围;通过在混凝土轴压柱的截面分析中引入2种材料的随机性,探讨了该类柱的截面高温极限承载力的概率特性.研究表明:无论是否考虑材料常温强度的随机性,柱截面高温极限承载力都近似服从正态分布;是否考虑材料常温强度的随机性,对柱截面高温极限承载力均值几乎没有影响,但对其变异系数影响明显;直接选用混凝土和钢筋常温强度以及相对高温强度的均值进行计算,可较好地确定柱截面高温极限承载力的均值.     

高强变肋钢筋与混凝土间粘结锚固性能梁式试验

为研究横肋间距增大对630 MPa级高强钢筋与混凝土间的粘结锚固性能的影响,文中采用梁式粘结试验方法,对42根标准外形钢筋和横肋间距增大钢筋与混凝土的粘结锚固性能进行试验,对比分析了混凝土保护层厚度、钢筋直径、锚固长度等因素对两类钢筋与混凝土粘结锚固性能的影响。结果表明:横肋间距增大的630 MPa级高强钢筋与混凝土的粘结强度不低于标准外形高强钢筋,两类钢筋与混凝土的粘结强度随混凝土强度、钢筋直径、锚固长度变化规律基本一致。横肋间距增大对630 MPa钢筋与混凝土的粘结锚固性能无显著影响。     

高温下钢筋和混凝土强度随机性对柱耐火极限的影响

引入具有不同概率水平的钢筋/混凝土相对高温强度——温度关系,在其他参数一定的情况下,通过大量计算分析,揭示了钢筋/混凝土相对高温强度的随机性对柱耐火极限的影响趋势。研究结果表明：①直接选用钢筋/混凝土相对高温强度随温度变化的均值曲线进行计算,可近似得到柱耐火极限的均值;②钢筋/混凝土相对高温强度的变异系数的变化范围和最大值明显大于柱耐火极限的变异系数;③随着荷载偏心率增加,钢筋相对屈服强度随温度变化的随机性对柱耐火极限的影响不断增强,而混凝土棱柱体相对抗压强度随温度变化的随机性对柱耐火极限的影响却不断减弱;④柱耐火极限服从正态分布。     

钢筋混凝土中钢筋锈蚀机制与防治措施分析

从混凝土内钢筋锈蚀的电化学基本原理出发,系统阐述了因钢筋锈蚀而引起混凝土劣化的机制,分析了钢筋锈蚀后对钢筋混凝土构件的影响,依据影响钢筋锈蚀的主要因素分析,提出了锈蚀的防治措施。