模拟孔溶液中球墨铸铁表面钝化膜脱钝过程及氯离子阈值分析

为了揭示输水过程中内衬水泥砂浆球墨铸铁管的腐蚀机理,开展了球墨铸铁样品在模拟砂浆孔溶液中的腐蚀实验.采用电化学测试方法,研究了模拟孔溶液中球墨铸铁表面钝化膜的脱钝过程,分析了模拟孔溶液碱度和氯离子浓度对球墨铸铁电化学阻抗谱及极化电阻的影响.结果表明:当模拟孔溶液的pH值从13.6降低至11.5时,球墨铸铁表面钝化膜脱钝时的氯离子浓度从0.30 mol/L减小至0,且脱钝时的球墨铸铁阻抗谱和极化电阻发生明显改变;球墨铸铁表面脱钝氯离子阈值与溶液的pH值呈线性关系,且随pH值的降低而减小.所建立的球墨铸铁表面脱钝氯离子阈值方程,为进一步评估内衬水泥砂浆球墨铸铁管的服役寿命提供依据.     

阳离子类型对钢筋腐蚀临界氯离子浓度的影响

采用饱和Ca(OH)2溶液和水泥浸泡液2种混凝土模拟孔溶液,选用NaCl,KCl,MgCl2和CaCl2等4种氯盐,通过逐级添加氯盐方式腐蚀钢筋,以半电池电位法测得的自腐蚀电位和电化学阻抗技术测得的腐蚀电流密度分别判定钢筋起始腐蚀对应的临界氯离子浓度.研究结果表明:阳离子类型对钢筋腐蚀的临界氯离子浓度有明显影响;在饱和Ca(OH)2溶液中,Mg2+和Ca2+降低了钢筋腐蚀的临界氯离子浓度;在水泥浸泡液中,Mg2+和Ca2+则提高了钢筋腐蚀的临界氯离子浓度;在2种混凝土模拟孔溶液中,同价阳离子的临界氯离子浓度相同.     

低合金耐蚀钢筋在两种pH混凝土模拟孔溶液中的耐氯离子点蚀性能

对比研究了普通低碳钢筋(LC)和2种耐蚀钢筋(1%Cr和6%Cr)在未碳化(p H=12.6)与碳化(p H=10.6)模拟混凝土孔溶液中加入氯离子后的腐蚀行为.采用线性极化电阻(LPR)和电化学阻抗谱(EIS)表征钢筋的电化学行为,并通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对腐蚀产物进行微观形貌观察和元素分析.结果表明:在点蚀阶段,与LC钢筋相比,1%Cr钢筋的临界氯离子值未提高,而6%Cr钢筋则提高5~10倍;在腐蚀扩展阶段,1%Cr的耐蚀性能与LC钢筋相比有小幅提升,可能的原因是1%Cr钢筋中的Cr促使生成致密锈层.     

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.     

拉伸疲劳对钢筋锈蚀临界氯离子浓度的影响

采用不同应力水平和次数对Q235钢筋进行拉伸疲劳试验,在饱和Ca(OH)2模拟液中,采用自腐蚀电位法和电化学阻抗谱法测定钢筋锈蚀的临界氯离子浓度,同时通过扫描电镜观察拉伸疲劳作用引起的钢筋显微结构变化。结果表明:在拉伸疲劳作用下,钢筋锈蚀的临界氯离子浓度随着拉伸疲劳应力水平的增大和疲劳次数的增加而减小;拉伸疲劳会使钢筋晶粒细化,晶界、相界增多,并且随着拉伸疲劳应力水平的增大和疲劳次数的增加,这种变化就越明显;钢筋晶粒的细化以及晶界的增多会引发短路扩散,降低钢筋锈蚀的临界氯离子浓度。     

氯离子对碳钢在混凝土孔隙液中腐蚀行为的影响

采用重量法、线性伏安扫描法、弱极化法和SEM,研究C l-对碳钢在模拟混凝土孔隙液(饱和Ca(OH)2溶液)中的腐蚀行为的影响.结果表明,高pH值的混凝土孔隙液能减缓氯离子对碳钢的腐蚀;当pH≥13.6时,在NaC l浓度小于3%的混凝土孔隙液中,碳钢表面因生成钝化膜而不被腐蚀;当pH≤9时,混凝土孔隙液中无论是否存在C l-,碳钢均会被腐蚀;当pH=12.5时,混凝土孔隙液中NaC l浓度小于0.05%,碳钢则不被腐蚀;当混凝土孔隙液中的C l-浓度达到临界氯离子浓度时,碳钢表面的钝化膜开始损坏而被腐蚀,碳钢的腐蚀速度随着C l-浓度的增加而增大.     

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.     

阳离子类型对混凝土中钢筋腐蚀临界氯离子浓度的影响

选用4种常见化冰盐KCl,NaCl,CaCl2和MgCl2,应用半电池电位法、电化学阻抗谱、电化学滴定与X射线衍射分析等方法,研究了阳离子类型对混凝土中钢筋腐蚀临界氯离子浓度的影响,利用半电池电位和腐蚀电流密度分别判定钢筋的起始腐蚀.结果表明:阳离子类型影响临界氯离子浓度,临界氯离子浓度的相对大小与其表征形式有关.以游离氯离子质量分数表征时,wf(MgCl2)＜wf(CaCl2)＜wf(NaCl)＜wf(KCl);以c(Cl-)/c(OH-)表征时,cKCl(Cl-)/cKCl(OH-)≈cNaCl(Cl-)/cNaCl(OH-)＜cCaCl2(Cl-)/cCaCl2(OH-)＜ cMgCl2(Cl-)/c MgCl2(OH-);以总氯离子质量分数表征时,wt(KCl)≈wt(NaCl)＜wt(MgCl2)＜wt(CaCl2).     

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。     

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...