碳化条件下混凝土中钢筋腐蚀pH阈值研究

目的 确定碳化条件下几种典型缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中钢筋的腐蚀pH阈值范围。方法 采用电化学阻抗谱法,对不同pH、不同配制方法的缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中的钢筋试片进行电化学测量,选用不同的等效电路进行拟合,对测量中钢筋试片发生的电化学过程进行简要阐述。结合阻抗谱测量结果、等效电路拟合结果及工作电极典型宏观形貌,判断钢筋试片腐蚀状态,给出不同溶液对应的钢筋腐蚀pH阈值范围。结果离子环境不同,各缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀pH阈值均存在一定差异,位于9~10.5不等。结论 混凝土碳化引入的HCO_(3)^(–)和CO_(3)^(2–)对钢筋腐蚀有促进作用。混凝土孔隙液pH越低,钢筋腐蚀越容易发生。因此,仅根据pH判断混凝土中钢筋腐蚀状态的方法并不可靠。

氯离子侵蚀下钢筋在混凝土中腐蚀行为的EIS研究

应用电化学阻抗谱(EIS)和氯离子探针技术,研究在氯化物侵蚀作用下混凝土中钢筋的腐蚀行为.结果表明,钢筋混凝土体系的阻抗谱中包含两个时间常数,分别对应于界面的双电层和钢筋表面的混凝土保护层.自行研制的氯离子探针可连续、无损地测量钢筋/混凝土界面的氯离子浓度.根据腐蚀反应电阻Rct、Warburg阻抗等元件参数和界面氯离子浓度的变化,讨论了混凝土中钢筋腐蚀发生、发展各阶段界面化学环境及钢筋腐蚀参数的变化规律.

盐渍土环境下钢筋混凝土腐蚀的电化学研究

采用极化曲线、电化学阻抗谱技术对4种盐渍土环境下的钢筋混凝土试件进行了测试,考察了不同腐蚀环境及腐蚀阶段钢筋混凝土试件腐蚀特征的差异性.试验结果表明:盐渍土环境中硫酸根离子与氯离子的质量比m(SO2-4)/m(Cl-)不同,钢筋的腐蚀特征呈现明显的差异;总含盐质量分数为5%的模拟液中m(SO2-4)/m(Cl-)由0增加为0.082或0.275时,在腐蚀中、后期钢筋腐蚀速率较快;当m(SO2-4)/m(Cl-)为2.070时,钢筋在整个腐蚀龄期内的腐蚀速率均较慢,说明盐渍土环境中硫酸根离子在一定含量范围内能促进钢筋的腐蚀.最后结合电化学测量结果对硫酸盐的作用机理进行了分析.

镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀研究

为解决分布在西部盐湖地区出现的煤矿矿区钢材腐蚀问题,结合煤矿矿区实际环境,采用实验、理论分析等方法研究了镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀.采用CS350电化学工作站,研究镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀,结合SEM微观实验和EDS元素扫描结果,对镁水泥混凝土中裸露钢筋腐蚀状况进行描述.研究表明:美加力涂层钢筋状态良好,未出现腐蚀状态;锌美特涂层钢筋出现了低腐蚀现象;而裸露钢筋表面出现了严重腐蚀.钢筋涂层防腐蚀性美加力涂层较好,锌美特涂层次之;涂层钢筋虽然防腐效果不同,但对裸露钢筋的防腐蚀性能有明显有利影响.

拉应力和压应力对砂浆中钢筋腐蚀的影响

对埋置钢筋的砂浆试样施加不同大小的拉应力和压应力,通过测量承载钢筋的开路电位、腐蚀电流密度和交流阻抗等,对比了拉应力和压应力对砂浆中钢筋腐蚀的影响.结果表明:钢筋腐蚀随着应力增加而明显加剧;相同荷载作用下,承受压应力钢筋的开路电位和交流阻抗值更低、腐蚀电流密度更高,表明压应力对砂浆中钢筋的腐蚀影响更为明显.通过交流阻抗解析表明,应力破坏钢筋/混凝土界面、降低钢筋极化电阻是其加剧钢筋腐蚀的主要原因,而压应力降低钢筋/混凝土界面的极化电阻较拉应力更为明显,因而它能更为显著地加剧钢筋腐蚀.

阻锈剂种类对珊瑚混凝土中钢筋锈蚀的影响

为了提升珊瑚混凝土结构的耐久性能,本文采用线性极化电阻法和交流阻抗谱法,研究了阻锈剂种类及掺量对珊瑚混凝土中钢筋腐蚀性能的影响。结果表明:随着暴露时间的延长,掺加亚硝酸钙阻锈剂、氨基醇类阻锈剂和不掺加阻锈剂的CAC,其自腐蚀电位、极化电阻和电荷转移电阻均逐渐减小,腐蚀电流密度逐渐增大,说明其腐蚀的倾向逐渐增大。无论是掺入亚硝酸钙阻锈剂还是氨基醇类阻锈剂,对普通钢筋的Ecorr、Rp和Rct均有不同程度的提高,表明阻锈剂对钢筋锈蚀起到抑制作用,且阻锈效果随着阻锈剂掺量的增加而逐渐增强。此外,随着暴露时间的延长,亚硝酸钙阻锈剂的阻锈效果衰减速率高于氨基醇类阻锈剂。因此,对于海洋岛礁工程中的珊瑚混凝土结构,采用4%氨基醇类阻锈剂有利于降低锈蚀的速率,延长结构服役寿命。

阳离子类型对粉煤灰混凝土中钢筋锈蚀行为的影响

选用4种常见化冰盐KCl,NaCl,CaCl2和MgCl2,应用半电池电位法、电化学阻抗谱法等研究阳离子类型对粉煤灰混凝土中钢筋腐蚀行为的影响,利用自腐蚀电位和腐蚀电流密度分别判定钢筋的起始腐蚀。结果表明:阳离子类型对钢筋的腐蚀行为有明显影响;粉煤灰能够有效降低钢筋受氯盐腐蚀的风险。与NaCl和KCl相比,MgCl2和CaCl2能够明显缩短钢筋起始腐蚀阶段寿命,加快钢筋的腐蚀速度。

单氟磷酸钠在混凝土模拟孔隙液中的缓蚀特性

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了Na2PO3F在模拟混凝土孔隙液中对钢筋的保护作用。Na2PO3F的加入导致混凝土钢筋的腐蚀电位负移,对钢筋的阴极和阳极电化学过程均有抑制作用,是一种混合型缓蚀剂。Na2PO3F能够在钢筋表面形成沉淀型保护膜,阻挡侵蚀性离子对钢筋的侵蚀。

新型热扩散法制备耐海洋环境腐蚀钢筋及其耐蚀性

通过热扩散工艺在自行研制的钢筋原坯表面形成一层化学成分满足不锈钢要求且耐蚀性能优异的"类不锈钢"表面层。采用XRD、SEM及EDS对热扩散层的相结构、表面形貌和截面成分分布进行了分析和表征。通过浸泡加速腐蚀试验、动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了HRB400、316L以及"类不锈钢"钢筋试样在含氯离子混凝土模拟孔隙液中的腐蚀行为及规律。结果表明,热扩散层主要由Cr_(23)C_6、Fe-Cr和Cr_2N等相组成。在含有氯离子的混凝土模拟孔隙液中,"类不锈钢"钢筋的耐蚀性比HRB400提高了287.4倍,比316L提高了1.4倍。"类不锈钢"钢筋的腐蚀电流密度是HRB400的1/299,是316L的1/223。"类不锈钢"钢筋的极化电阻R_p值是HRB400的28.7倍,是316L的4.5倍。因此,"类不锈钢"钢筋在混凝土模拟孔隙液中的耐氯离子腐蚀性能优于316L和HRB400。

海水拌制珊瑚混凝土中不锈钢钢筋的锈蚀速率

为探究不锈钢钢筋珊瑚混凝土的长期耐蚀性,采用线性极化、交流阻抗、极化曲线等方法,研究了珊瑚混凝土中304、2205不锈钢钢筋在3.5%NaCl溶液中750 d的锈蚀电流密度,并与强度等级相当的普通混凝土中碳钢钢筋进行对比.结果表明:珊瑚混凝土中不锈钢钢筋锈蚀电流密度始终低于0.10μA/cm^(2),750 d后不锈钢钢筋仍处于钝化状态,其中2205不锈钢钢筋的锈蚀电流密度更低;普通混凝土中碳钢钢筋腐蚀电流密度始终维持在珊瑚混凝土中不锈钢钢筋的10倍以上,750 d时碳钢钢筋发生了明显锈蚀;线性极化法测量的钢筋锈蚀状态与实际观察结果吻合较好,更适用于测量混凝土中钢筋锈蚀状态.

混凝土模拟液中钢筋腐蚀电化学测试结果比较

为了研究电化学噪声(ENM)、电化学阻抗谱(EIS)和线性极化(LPR)3种方法对混凝土中钢筋锈蚀情况评价的可靠性,采用不同Cl-浓度的高碱性模拟液对钢筋进行浸泡,在钝化期和腐蚀期分别用3种方法测试了极化电阻,并分析了不同方法对腐蚀机理的表征.结果表明:3种方法得出的极化电阻值比较接近;当体系处于活化腐蚀状态时,ENM和LPR结果符合较好,EIS结果略小;当体系处于钝化状态时,EIS和LPR结果吻合,而ENM结果明显偏小;ENM和EIS对腐蚀机理的表征是一致的.3种方法对钢筋腐蚀的评价均具有较高的可靠性.

全珊瑚海水混凝土中不同种类钢筋的防腐蚀性能

采用线性极化电阻法(Linear polarisation resistance method,LPR)和交流阻抗谱法(Electrochemical impedance spectroscopy method,EIS)计算了钢筋的自腐蚀电位(Ecorr)、极化电阻(Rp)、腐蚀电流密度(Icorr)、锈蚀速率(V corr )和电荷转移电阻(Rct)。系统研究了不同种类钢筋对全珊瑚海水混凝土(Coral aggregate seawater concrete,CASC)中钢筋腐蚀性能的影响,提出了CASC中有效的防腐措施。结果表明,不同种类钢筋的 Rp和Rct均随着暴露时间的延长而呈下降趋势, Icorr 均随着暴露时间的延长而呈增大趋势。不同种类钢筋的耐腐蚀性能规律为:2205双相不锈钢>316不锈钢>有机新涂层钢筋>锌铬涂层钢筋>普通钢筋。因此,综合考虑阻锈效果和成本因素,对于海洋岛礁工程中的CASC结构,建议选用有机新涂层钢筋,混凝土保护层厚度至少为5.5 cm,混凝土强度等级为C50及以上,掺加亚硝酸钙阻锈剂。这样,有利于延迟钢筋开始腐蚀的时间,降低锈蚀速率,达到延长结构服役寿命的目的。

模拟混凝土孔隙液中N,N-二甲基乙醇胺的阻锈作用

考察了N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)在模拟混凝土孔隙液中对钢筋的阻锈作用。通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱对DMEA的阻锈效果进行测量和评估,结果表明,两种方法测量结果具有很好的一致性,阻锈效果随着DMEA浓度的增加而加强。DMEA对盐水浸渍试验中的钢筋试棒具有良好的保护效果。混凝土凝结时间试验表明,使用DMEA时加入占水泥量1‰的葡萄糖酸钠,凝结时间和基准组最接近。

钢筋在硫酸盐模拟溶液中的腐蚀行为研究

盐湖及盐渍土地区广泛存在的硫酸根离子除对混凝土本体造成破坏外,也可通过渗透达到混凝土中钢筋表面,从而影响钢筋的腐蚀行为。利用不同浓度的单一硫酸钠、硫酸钠与水泥粉末复合溶液,以及硫酸钠与饱和石灰溶液复合模拟溶液作为腐蚀介质,研究钢筋在上述模拟溶液中的腐蚀行为。研究结果表明：纯Na2SO4与加入饱和Ca（OH）2溶液后对钢筋的锈蚀影响不同,在1～2 h内就产生明显的锈蚀现象;SO2-4对钢筋的腐蚀不同于Cl-,模拟硫酸盐溶液对钢筋起到一定缓蚀的作用,腐蚀电流密度是先减小后增大的趋势;硫酸钠与饱和石灰溶液反应生成石膏会覆盖钢筋表面,延缓钢筋锈蚀速率。

珊瑚骨料混凝土中钢筋的开始锈蚀模型

采用线性极化法和电化学交流阻抗谱法,分析了不同电压下珊瑚骨料混凝土中钢筋腐蚀电位和腐蚀电流的时变性;测试了珊瑚骨料混凝土和普通混凝土的电阻率和孔隙率,研究了2种混凝土的临界氯离子浓度.结果表明:在相同电压下,珊瑚骨料混凝土腐蚀电位的稳定期和腐蚀电流的平稳期较普通混凝土短;珊瑚骨料混凝土的临界氯离子浓度小于普通混凝土.

基于不同胶凝材料钢筋混凝土耐腐蚀性试验研究

针对混凝土结构中钢筋的锈蚀问题,以普通硅酸盐水泥和镁水泥作为胶凝材料,制作了钢筋裸露和涂有环氧树脂涂层的4种钢筋混凝土试件,将其浸泡在氯盐、硫酸盐及镁盐的耦合溶液中,利用电化学方法得到极化曲线和交流阻抗谱,通过塔菲尔外推法进行非线性最小二乘法拟合计算得到腐蚀电流密度、腐蚀电位、腐蚀速率等相关评价指标来衡量混凝土中钢筋锈蚀情况。结果表明:长期浸泡在耦合盐溶液中,普通硅酸盐水泥和镁水泥钢筋混凝土试件都发生了较严重的腐蚀,普通硅酸盐水泥的抗腐蚀性优于镁水泥;在钢筋表面涂有GHT涂层可极大地降低钢筋的腐蚀速率;镁水泥GHT涂层混凝土试件的抗腐蚀性能劣于硅酸盐GHT涂层混凝土试件但优于硅酸盐裸露钢筋混凝土。

电化学方法判断混凝土中钢筋腐蚀的临界状态

采用自行设计制造的人工模拟气候大型试验箱,研究钢筋混凝土结构在模拟海洋环境中的腐蚀情况。采用自腐蚀电位、线性极化以及电化学阻抗谱等方法综合研究了标准养护14天的普通硅酸盐混凝土试样置于试验箱中钢筋腐蚀的临界状态判断标准。结果表明,当混凝土中钢筋表面的氯离子浓度达到诱导钢筋腐蚀的临界浓度时,自腐蚀电流密度会有数量级的突增,线性极化法和电化学阻抗谱法均能用来准确判断这一临界腐蚀状态。

未处理钢筋在模拟混凝土孔溶液中的早期电化学性能

在钢筋表面进行了微观结构表征和分析后,采用线性极化法和电化学阻抗谱法对未经处理的钢筋试件在模拟混凝土孔溶液中的早期电化学性能进行了研究。结果表明:电化学方法能较好地表征HRB400型钢筋在混凝土模拟孔溶液中的早期电化学性能,能准确地表征钢筋试件完全钝化时的状态;钢筋试件钝化完全时,钝化膜组成为FeO、Fe(OH)_2、Fe_2O_3和FeOOH等。与预处理过的钢筋的钝化过程不同,钢筋试件的自腐蚀电位在钝化期内的变化过程可以近似用高斯函数来拟合。

有机/无机缓蚀剂在模拟混凝土孔隙液中对钢筋缓蚀作用对比研究

目的检测和评价五种有机/无机缓蚀剂在含3.5%NaCl的模拟混凝土孔隙液(SCP)中对Q235碳钢的缓蚀效果。方法采用动电位极化曲线和电化学交流阻抗谱(EIS)测试方法。结果综合评价后可知,0.0015 mol/L的D-葡萄糖酸钠具有最好的缓蚀效果,浸泡30 d后的Rct可达到282.7^4×104Ω·cm^2,此时的IE为99.99%,对Q235碳钢在模拟海水混凝土孔隙液中的腐蚀具有最佳应用价值。结论各缓蚀剂均存在最优浓度/配比,可使钢筋在含Cl-的SCP溶液中的点蚀电位(Eb)和电荷转移电阻(Rct)显著提高,且缓蚀效率(IE)随浸泡时间的延长而增大。

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.