保护层胀裂前钢筋通电锈蚀特性影响因素研究

研究了保护层锈胀开裂前通电方式、氯盐浓度和负极布置方式对钢筋锈蚀特性的影响规律.基于通电锈蚀试验和微观测试,对比分析了不同锈蚀方式下钢筋锈蚀效率、锈蚀形态以及锈蚀物形貌和成分的异同.结果表明:保护层锈胀开裂前,不同通电锈蚀方法的理论锈蚀率均远高于试验锈蚀率,且二者相关性不强,钢筋沿纵向和环向均为非均匀锈蚀;在相同条件下,全浸泡通电方式下钢筋的锈蚀效率最高,其次是半浸泡通电方式,电迁移通电方式锈蚀效率最低;相同电流密度下,不同通电锈蚀方式所得锈蚀物的成分相似,主要为β-FeO(OH),γ-FeO(OH)和Fe2O3,但微观形貌结构组成、膨胀率有所差异,电迁移锈蚀物结构最为松散且膨胀率最大;保护层湿润状态下,氯盐浓度对钢筋的通电锈蚀效率和锈蚀产物组分的相对含量并无明显影响;钢筋的锈蚀形态受负极位置、形状及其浸入电介质溶液的高度等因素影响显著.     

混凝土结构中钢筋锈蚀物体积膨胀率研究

采用通电加速锈蚀法对氯盐环境下钢筋混凝土结构保护层锈胀开裂时钢筋铁锈的体积膨胀率进行了研究.结果表明:采用低电流密度进行通电锈蚀时,钢筋铁锈的主要成分为Fe2O3,Fe3O4和FeO(OH),与自然锈蚀情况相似;通过推导分析得到了铁锈体积膨胀率的理论计算公式及其变化范围,表明铁锈的体积膨胀率仅与其所含各锈蚀产物的密度、膨胀率和质量分数有关.利用所建立公式对本研究及不同学者的试验数据进一步分析表明:混凝土中钢筋锈蚀后,生成铁锈的体积膨胀率在2.26~3.00之间;保护层锈胀开裂前后,钢筋铁锈的体积膨胀率对锈蚀方式不敏感,不同加速锈蚀法对混凝土试件内钢筋铁锈的体积膨胀率的影响不显著.     

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.     

绒球状单分散氧化铁微纳米球的水热合成

采用水热法成功合成了绒球状单分散氧化铁微纳米球.对合成温度以及表面活性剂对产物物相纯度及形貌的影响进行了研究,同时对其形成机理进行了讨论.结果表明,该绒球状氧化铁微纳米球是由赤铁矿α-Fe2O3和四方纤铁矿β-FeOOH组成的,且以β-FeOOH为主产物.     

锈蚀产物在钢筋混凝土界面处的分布状态分析

通过对钢筋锈蚀破坏后混凝土样品进行宏观和微观分析,研究锈胀裂缝的扩展状态和锈蚀产物在混凝土内的分布状态.分析结果表明:即便是通电锈蚀,角部位置钢筋仍为不均匀锈蚀,保护层薄的一侧先出现胀裂裂缝,保护层厚的一侧胀裂裂缝扩展相对较慢,胀裂裂缝附近存在填有锈蚀物的短小裂缝.因受混凝土不同挤压作用,锈蚀物在各发展阶段形态有所不同,初始形成的锈蚀物在界面处的砂浆层自由填充,称为锈蚀物自由生长阶段,填充的径向尺寸约为20～50 μm;之后,混凝土的挤压作用在钢筋-混凝土界面处形成有一定宽度的特殊锈蚀物,这一锈蚀层产物形态及数量均与自由生长阶段有所不同,当其达到一定量时(厚度约10～20 μm),混凝土开始出现微裂缝,这一锈蚀层是决定锈胀力破坏的关键因素;锈胀微裂缝的存在提供了应力释放微区,此时锈蚀产物为半自由生长阶段,直至宏观裂缝出现并逐渐扩展至混凝土表面.     

氧化铁/活性炭复合吸附材料去除水中砷的研究

以实验室制备的氧化铁、经硝酸和草酸铁改性的活性炭12×40(AC 1)为原料,分别制成两种氧化铁/活性炭复合吸附材料(FeO/AC-H和AC/Fe2(C2O4)).通过X射线衍射仪、氮气吸附仪、扫描电子显微镜和X射线光谱仪进行吸附的表观特性和物化性能分析,结果表明,活性炭的表面物质有磁铁矿(Fe3O4)、磁赤铁矿(γ-Fe2O3)、赤铁矿(α-Fe2O3)和针铁矿(α-FeO(OH)),而且这些物质的存在对活性炭的比表面积影响不大.采用静态吸附实验方法,用AC 1,FeO/AC-H和AC/Fe2(C2O4)三种吸附剂吸附去除水中砷,获得了吸附等温平衡数据,用Langmuir模型和Fre-undlich模型进行回归分析.结果表明,FeO/AC-H和AC 1对As(Ⅴ)的吸附更符合Langmuir吸附模型,而复合吸附剂AC/Fe2(C2O4)对As(Ⅴ)的吸附比较符合Freundlich吸附模型.     

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.     

氯离子电迁移下饱和Ca(OH)2中钢筋的锈蚀行为

利用电迁移加速氯离子在混凝土圆盘试件中传输的方法研究了模拟混凝土孔溶液(饱和Ca(OH)2)中钢筋的锈蚀行为,比较了粉煤灰(FA)、磨细矿渣(GGBS)与硅灰(SF)等矿物掺合料抑制氯离子电迁移及钢筋锈蚀的能力.采用腐蚀电位法、线性极化法和电化学阻抗谱法测试了钢筋的锈蚀程度,并采用压汞法(MIP)与扫描电子显微镜(SEM)分析了电迁移前后混凝土试件的微结构演变规律.结果表明,矿物掺合料能有效改善混凝土孔结构,明显降低氯离子电迁移速率与钢筋的腐蚀速率,但不同掺合料抑制钢筋锈蚀的能力有明显差异,由强到弱的规律为:SF>GGBS>FA.氯离子电迁移作用下饱和Ca(OH)2溶液中钢筋的锈蚀过程可分为3个阶段:钝化阶段、破钝初锈阶段与锈蚀扩展阶段.     

Mn-Cu耐候钢在模拟工业大气环境下的腐蚀行为

利用干湿交替加速腐蚀实验和电化学实验研究了实验钢在模拟工业大气环境下的腐蚀演化行为.结果表明,在腐蚀初期腐蚀速度随循环周期的增加而增大,在后期随循环周期的增加而降低,耐候钢的腐蚀速度与SPA-H钢相当但低于16Mn钢.在腐蚀初期,细晶粒耐候钢比粗晶粒腐蚀速度快,在后期腐蚀速度基本一致.耐候钢锈层分为内外两层,内锈层致密主要由α-FeOOH和少量γ-Fe2O3组成,晶粒尺寸对腐蚀产物的组成影响不大.16Mn钢锈层主要由α-FeOOH,γ-Fe2O3和Fe3O4组成.在腐蚀后期,Cu的作用使耐候钢的耐腐蚀性能优于16Mn钢.电化学实验表明,腐蚀产物促进阴极过程,抑制阳极过程.细晶粒有利于保护性内锈...     

钢筋锈蚀引起混凝土结构锈裂综述

对钢筋锈蚀引发混凝土锈胀开裂的研究进行了综述,从试验分析、理论模型和数值模拟3个方面总结了相关研究的成果.采用试验观测混凝土锈裂过程是直观研究手段,但是仅根据有限试验数据拟合得到的经验公式的普遍适用性还存在问题.混凝土锈胀开裂力学模型可以较好地描述理想圆柱体钢筋混凝土试件在均匀钢筋锈胀力作用下的锈裂行为,但对于钢筋非均匀锈蚀、受荷载作用的情况,还尚未建立完善的理论预测模型.将获取的钢筋锈蚀非均匀分布的实际情况,作为有限元分析的位移荷载输入,可对非均匀锈蚀混凝土构件锈裂过程进行模拟.钢筋/混凝土界面铁锈填充区的定量研究、钢筋非均匀锈层分布模型、荷载与钢筋锈蚀对锈裂的共同作用情况以及箍筋对混凝土锈裂过程的影响等方面内容需要进一步研究.