长期服役结构中钢筋的纵向随机锈蚀分布特征

钢筋在服役结构中的自然锈蚀与试验室人工加速锈蚀存在差异.为研究实际服役工程中钢筋的自然锈蚀特征，从服役50余年的钢筋混凝土桥面板中获取一批钢筋试件，通过三维激光扫描得到精确的锈蚀钢筋剩余表面信息，以锈后剩余截面积直观表征钢筋沿纵向的锈损情况，探究锈蚀程度、钢筋长度对锈蚀纵向不均匀性的影响，经统计分析进行钢筋纵向随机锈蚀的概率分布特征研究，提出相应的概率分布模型.研究结果表明：自然锈蚀钢筋具有多种典型锈蚀形态，锈蚀区域及锈蚀程度沿钢筋纵向随机分布；最大截面积损失率、剩余截面积方差随平均锈蚀率的增大而增大，即平均锈蚀程度越大则锈蚀越不均匀；钢筋长度对纵向锈蚀不均匀性有明显影响，在钢筋来源及平均锈蚀率相同的情况下，随钢筋长度的增大锈蚀不均匀性增大.钢筋的纵向随机锈蚀具有明显的统计规律，多峰正态分布模型可精确描述不同锈蚀程度钢筋的剩余截面积概率分布；Weibull分布及单峰正态分布模型对实测截面积数据拟合优度略低，但其形式简单便于运用，适用于平均锈蚀率低于10%的钢筋.     

腐蚀环境下钢筋混凝土的轴向受压承载力研究

通过预测混凝土碳化深度,钢筋的氯离子侵蚀速率及钢筋起始锈蚀时间,建立了腐蚀环境下钢筋混凝土承载力与时间之间的关系.通过算例分析混凝土保护层对钢筋混凝土承载力的影响,得到保护层厚度对钢筋混凝土承载力的影响规律,即钢筋混凝土保护层厚度的增加可以提高腐蚀后钢筋混凝土的承载力,主要原因为保护层厚度的增加推迟了钢筋起始锈蚀时间.并分析了钢筋质量损失率与时间的关系以及钢筋直径对钢筋锈蚀率的影响,得到了钢筋直径对钢筋锈蚀率的影响规律,即直径大的钢筋对锈蚀的抵抗能力更强,钢筋直径越大锈蚀率越低.     

近海大气环境下RC结构钢筋锈蚀程度预测

钢筋锈蚀是影响近海大气环境下RC结构使用寿命的重要因素之一。为研究近海大气环境下混凝土碳化与氯离子侵蚀双重作用对钢筋锈蚀的影响,对沿海地区不同龄期钢筋混凝土结构进行了工程实测,包括混凝土抗压强度、碳化深度、钢筋表面氯离子浓度及锈蚀深度。基于实测结果,拟合得到了混凝土碳化深度与抗压强度间的关系模型,建立了同时考虑混凝土碳化深度与钢筋表面氯离子浓度的钢筋锈蚀深度预测模型。在此基础上,利用Abaqus分析软件对不同龄期、轴压比的RC框架柱进行了损伤塑性分析,得到了锈蚀RC框架柱抗震性能随服役龄期与轴压比的变化规律。     

氯盐侵蚀下钢筋混凝土结构锈胀开裂研究综述

氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀是引发钢筋混凝土结构锈胀开裂的主要原因.总结归纳了氯盐侵蚀下的钢筋锈蚀产物分布、钢筋锈蚀引起的作用在混凝土保护层上的锈胀力,以及由锈胀力作用造成的混凝土保护层表面开裂等3个方面的研究成果.在此基础上,针对当前研究中存在的问题提出了一些建议,指出将混凝土视为均质材料的简化模型并不能准确模拟钢筋锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂行为,今后的研究应着重于建立混凝土的细观分析模型.自然环境下的钢筋锈蚀产物分布形态不唯一,二维模型与实际工程中的三维构件存在较大的差异;人工气候环境引起的钢筋非均匀锈蚀与自然锈蚀间的差异尚不明确,有待进一步研究.     

室内外2种环境下锈蚀钢筋的物理力学试验分析

为研究室内潮湿环境和室外露天环境下自然状态锈蚀钢筋的物理力学性质变化情况,在停工时间长达4年的工程现场分别选取室内外环境下2种不同公称直径的热轧带肋钢筋进行锈蚀率和拉伸强度试验.根据试验结果对比分析了室内外环境和不同公称直径大小钢筋的锈蚀率、断后伸长率和拉伸强度的变化规律;拟合出了钢筋锈蚀率与名义屈服强度和名义极限强度...     

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。     

钢筋非均匀锈蚀轮廓线理论解

基于金属腐蚀的电化学原理,结合钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的实际过程,从理论上推导了一般大气环境条件下钢筋的锈蚀速度以及不同服役时间,钢筋各部位的锈蚀深度及锈蚀后的体积变化规律,得到了钢筋非均匀锈蚀轮廓线的理论计算模型,并与相关文献模型及实测的数据进行对比分析,验证了其正确性。     

通电加速与氯盐干湿条件下钢筋锈蚀的时间相似关系试验

为了研究氯盐侵蚀环境下混凝土内钢筋的锈蚀发展规律,以环境-时间相似理论模型为指导,开展恒电流通电加速试验与自然环境氯盐干湿循环试验,利用法拉第定律计算钢筋锈蚀率,以两种侵蚀条件下的钢筋锈蚀率接近为条件建立两者间的时间相似关系模型。试验结果表明:以自然氯盐侵蚀环境下钢筋锈蚀率实测值为4. 04%的试件为例,达到相同锈蚀率,恒电流通电加速锈蚀试验所需时间为160 h,由时间相似关系模型计算得到两种侵蚀环境条件下的时间相似系数为0. 025,从而求得自然氯盐环境条件下的钢筋锈蚀时间预测值为4. 0 a,与试验值3. 836 a间的误差为4. 28%,验证了本文所建立的基于钢筋锈蚀率的时间相似模型的可行性,为预测氯盐环境下混凝土结构钢筋锈蚀提供一定的理论参考。     

基于半椭圆锈蚀模型的混凝土保护层锈胀开裂分析

钢筋锈蚀时锈蚀层的分布规律会因钢筋所处的位置不同具有差异性,为了分析非均匀锈蚀层分布的差异对混凝土保护层开裂的影响,基于钢筋锈蚀层半椭圆分布模型,对钢筋非均匀锈蚀情况下的混凝土保护层开裂过程进行了有限元分析,并与均匀锈蚀假定下的保护层开裂理论进行了对比.研究显示按照均匀锈蚀假定的计算结果与非均匀锈蚀假定具有较大误差,尤其是在边角区误差更为明显,考虑钢筋锈蚀的非均匀性更加符合实际.对影响保护层锈胀开裂的因素进行分析后发现,钢筋直径和保护层厚度对保护层锈胀开裂的影响较大,混凝土抗拉强度对保护层锈胀开裂的影响较小.     

锈坑应力集中对钢筋力学性能的影响

为了揭示锈蚀钢筋力学性能退化现象的本质,用锈后钢筋的最大截面损失率来表征其力学性能的变化.利用电化学快速锈蚀方法,获得了质量损失率在0～55%之间不同锈蚀程度的HRB335热轧钢筋.根据锈坑深度和残余截面周长的量测值及锈蚀形态,判断截面削弱最严重的位置,并估算出最大截面损失率,建立了锈蚀钢筋质量损失率与最大截面损失率之间的回归方程.通过静拉伸试验得到了锈蚀钢筋试件的名义强度值和断后延伸率.实验结果表明:锈蚀钢筋与未锈钢筋的名义强度比可近似取锈后钢筋的最大残余面积率,受锈坑应力集中的影响甚微;锈蚀钢筋的断后延伸率随最大截面损失率呈指数下降,受锈坑应力集中的影响显著.模拟锈坑的有限元分析结果与实验结果相同.锈蚀钢筋的脆性化倾向可能导致的结构或构件脆性破坏在评估和加固锈后钢筋混凝土结构时应予以重视.     

盐水完井液缓蚀剂的合成及性能评价

针对高温高盐的油气开发工程防腐的需要,以乙二胺、甲醛和亚磷酸为主要原料,讨论了反应条件对产物的影响并优选了实验,合成出一种在盐水完井液中使用的缓蚀剂。利用室内挂片失量法对该缓蚀剂体系性能进行了评价。研究结果表明：该缓蚀剂加量小、性能稳定、效果明显、抗温能力强、有较好的抗盐能力。在pH值为5~7,温度低于120℃,加量为0.2g/L时,能使腐蚀速度控制在0.0700mm/a以下,能有效阻止盐水介质的腐蚀。     

铜镍合金的研究及其应用综述

海洋业的快速发展对海洋工程应用材料提出越来越高的要求,其中包括在船舶、一些发电厂和海水淡化等方面应用广泛的白铜。因其遭受长期的海水冲刷腐蚀,若耐腐蚀性能没有达到使用要求就会出现腐蚀失效现象,从而造成巨大损失。因此白铜以其良好的耐海水腐蚀（尤其良好冲刷腐蚀性能）和抗腐蚀疲劳性能,优良的冷、热加工工艺性能以及较高的抗拉强度、屈服强度等性能日益受到人们的关注。综述了不同白铜合金的成分、应用场合和国内外生产厂家并总结了铜镍合金耐蚀性的研究进展。     

铝合金腐蚀损伤统计研究

运用LY12CZ的腐蚀实验数据,根据高强铝合金的失效模式:点蚀—晶间腐蚀—剥蚀,建立了对最大腐蚀深度分类的概率神经网络模型,输出结果与实验数据比较吻合。在此基础上,对分类后的最大腐蚀深度的统计研究表明:高强铝合金点蚀的最大腐蚀深度服从Gumbel第一型极值分布,晶间腐蚀阶段服从正态分布和三参数威布尔分布,发生剥蚀后的最大腐蚀深度服从三参数威布尔分布。对高强铝合金的最大腐蚀深度,应用三种或两种分布类型,而非单一分布来表征其分布规律。     

胜利海上埕岛油田注水系统腐蚀机制

采用标准失重法和电化学方法研究胜利海上埕岛油田注水体系金属腐蚀状况。结果表明:挂片在注入水中腐蚀速率随温度改变呈抛物线形态变化,50～60℃时腐蚀速率最高,腐蚀速率与水中的溶解氧含量呈正相关关系;挂片在3种水样中的腐蚀速率由高到低依次为水源井水、采出水、海水;3种水样中的腐蚀过程主要受阴极控制,在海水中的腐蚀类型为全面腐蚀,在采出水和水源井水中存在孔蚀,且在采出水中的孔蚀反应电阻远大于水源井水的;配伍性良好的回注水体系可在一定程度上降低挂片的腐蚀速率。     

一种新型高效阻垢缓蚀剂的研制

针对循环冷却水系统的结垢和设备腐蚀问题,研制了GCS系列阻垢缓蚀剂.采用碳酸钙沉积法和静态挂片失重法考察了其阻垢性能和缓蚀性能.结果表明:阻垢缓蚀剂GCS-6在水中具有良好的溶解性;当其浓度为25 mg/L时,阻CaCO3垢率为99.53%,缓蚀率为96.20%,年腐蚀速率为0.008 6 mm/a.并用扫描电镜、动电位电化学极化曲线、电子能谱,探讨了其阻垢机理和缓蚀机理.     

钢表面2-巯基苯并噻唑衍生物自组装膜的缓蚀性能研究

运用自组装技术在钢片表面制备了2-巯基苯并噻唑衍生物的分子膜,并用倒置金相显微镜观察了其自组装分子膜的膜形貌;采用电化学测试技术研究了自组装膜在1mol/L HCl中对钢片的缓蚀性能。结果表明,这种2-巯基苯并噻唑衍生物缓蚀剂自组装膜对钢片有良好的缓蚀能力。     

铸铝-碳钢电偶腐蚀及PBTCA的缓蚀研究

铸铝 -碳钢电偶腐蚀是工业水系统常见的腐蚀类型 .通过电偶腐蚀、腐蚀失重、扫描电镜 (SEM)、俄歇电子能谱 (AES)等表面分析技术 ,结合自腐蚀电位和极化曲线测量 ,研究铸铝 -碳钢电偶在水中的腐蚀及有机膦羧酸PBTCA对它们的缓蚀作用 .PBTCA对铸铝是一种阴极型缓蚀剂 ,能有效防止铸铝的点蚀 ,与硼酸盐结合使用能较好地抑制铸铝 -碳钢的电偶腐蚀 .     

通用性镍基耐蚀合金的研制

依据百分因子（APF）法，参考现今先进耐蚀合金，预设计了6种APF介干2．5～3．3的通用性镍基耐蚀合金成分，应用真空感应妒和手工电弧妒熔炼合金获得了良好的效果．在氧化性酸和还原性酸进行化学腐蚀，与1Cr18Ni9Ti的耐蚀性能对比．研究结果表明，设计合金具有优异的耐蚀性及良好的通用性，并对设计合金进行了评价；合金在固溶处理后耐蚀性能有所提高；随着APF的增大合金的抗氧化性介质的耐蚀性能提高，抗还原性介质的耐蚀性能降低．     

气相缓蚀剂在电厂热力设备停用保护中的应用

在介绍气相缓蚀剂缓蚀原理的基础上,对缓蚀剂的使用浓度、特定体系选用缓蚀剂种类及其最佳用量进行了实验。结果显示,气相缓蚀剂具备使用方便、干净、效果好的优势,能够满足结构复杂、系统庞大的热力设备的停用保护。