基于交流阻抗(EIS)的钢筋混凝土恒电流加速腐蚀规律

针对钢筋混凝土传统恒电流加速腐蚀试验偏离自然腐蚀的问题,采用PS-3002D-a恒电流仪对盐渍土环境下钢筋混凝土进行恒电流加速试验,电流密度分别为182、364、546μA/cm^(2),并周期性地采用电化学试验、超声波试验、裂缝观测试验对钢筋混凝土中的裂缝扩展进行规律性研究,与自然状态下钢筋混凝土损伤规律进行对比,并通过建立腐蚀评价模型、相对动弹性模量评价模型对钢筋混凝土室内恒电流加速腐蚀寿命进行预测,通过X射线对钢筋腐蚀后的元素进行分析。研究结果表明:盐渍土环境下恒电流加速与自然环境下钢筋腐蚀规律相似,可以较好地模拟自然环境下钢筋腐蚀效果;钢筋混凝土室内364μA/cm^(2)恒电流加速腐蚀试验效率最高,室内在182μA/cm^(2)恒电流加速腐蚀条件下,钢筋混凝土结构寿命最长;盐渍土环境下以182、364、546μA/cm^(2)恒电流加速腐蚀钢筋混凝土试验寿命分别为700、340、190 h。

盐渍土环境下钢筋混凝土恒电流加速锈蚀试验及可靠性分析

采用恒电流加速锈蚀试验,结合石蜡层控制氯离子扩散路径的方法,将钢筋混凝土一维和二维试件作为研究对象,结合极化曲线(LPR)、氯离子含量分析、宏观形貌分析、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,研究了盐渍土环境下钢筋混凝土的恒电流加速锈蚀规律.建立了基于可靠性的恒电流加速锈蚀与氯离子扩散腐蚀双因素作用下钢筋混凝土的劣化模型.结果表明:劣化模型推导的一维和二维试件平均寿命分别为927、618 h,石蜡层能有效隔离腐蚀性离子,实现单加速因素控制试件劣化的试验目的;钢筋混凝土的劣化主要受恒电流加速锈蚀与氯离子扩散腐蚀双因素耦合作用的影响;钢筋混凝土在恶劣环境下服役,建议以“前防锈,后防渗”的研究思路探索,即正常服役期间重点关注由钢筋锈蚀引起的腐蚀劣化,裂缝出现后重点关注由氯离子扩散引起的腐蚀劣化.

基于恒电流密度的钢筋混凝土加速腐蚀试验研究

针对盐渍土环境中钢筋混凝土易腐蚀的问题,选用182μA/cm 2、364μA/cm 2、546μA/cm 2电流密度进行恒电流加速腐蚀试验。通过极化曲线法(LPR)、Cl-含量分析法、EDS等进行钢筋混凝土腐蚀性研究,建立Copula函数损伤模型与Cl-扩散模型。研究表明:湿盐渍土环境中,钢筋混凝土恒电流加速腐蚀效率由高到低依次为364μA/cm 2、546μA/cm 2、182μA/cm 2;恒电流加速前期(未出现裂纹)Cl-扩散系数为1.115×10-12 m 2/s,后期(出现裂缝)初始裂缝越大,钢筋混凝土损伤越快;182μA/cm 2、364μA/cm 2、546μA/cm 2的钢筋混凝土恒电流加速寿命值依次为700 h、350 h、175 h。

基于恒电流试验的高性能混凝土的耐腐蚀性研究

针对模拟盐渍土环境下高性能混凝土的耐腐蚀问题,利用恒电流加速腐蚀试验和X射线能谱等方法,测定了极化曲线、氯离子含量、裂缝宽度和锈蚀钢筋形貌。试验表明:在盐渍土环境中恒电流加速412 h的钢筋混凝土试件,其电化学测试结果、裂缝观测结果、X射线能谱分析结果均表明钢筋锈蚀程度从高到低依次为内掺粉煤灰、复掺粉煤灰和矿粉、内掺矿粉、未掺活性矿物掺合料;在盐渍土环境中恒电流加速412 h时钢筋混凝土氯离子含量由大到小依次为单掺粉煤灰、未掺矿物掺合料、复掺粉煤灰和矿粉、单掺矿粉,表明矿物掺合料钢筋混凝土抵抗氯离子渗入能力由大到小依次为单掺矿粉、复掺粉煤灰和矿粉、未掺矿物掺合料、单掺粉煤灰。

基于双应力的钢筋混凝土恒加试验腐蚀劣化规律研究

针对钢筋混凝土耐久性试验周期长、数据离散性大的特点,选择高腐蚀性盐渍土作为导电介质,设计恒加速腐蚀试验。以一维和三维钢筋混凝土试件为研究对象,模拟了恒电流和腐蚀性离子的双应力加速劣化过程。在加速测试过程中采集了电化学阻抗谱(交流阻抗)数据、氯离子含量数据以及微观和宏观形貌数据,同时建立了基于对数正态分布的恒加试验腐蚀劣化统计模型。研究表明,石蜡防护层能够延长氯离子应力、恒电流应力和双应力作用下钢筋混凝土的平均寿命,延长后分别为249 h、268 h和115 h;恒电流应力最先作用于钢筋混凝土,贯穿裂缝的出现加速了氯离子应力的腐蚀作用,最后双应力叠加提高了钢筋混凝土腐蚀劣化速率;基于对数正态分布的恒加试验劣化模型能够实现石蜡防护效果的定量分析,氯离子、恒电流和双应力作用下的石蜡影响因子分别为0.41、0.35、0.19。

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。

海洋油气装备阴极保护电化学腐蚀研究

在深水海洋环境下的油气装备对其使用寿命和生命周期内的可靠性要求极高,故采取阴极保护的方法来减缓电化学腐蚀。以承担海洋油气装备研制任务的4130合金结构钢为阴极材料,通过模拟真实海水腐蚀环境,建立阴极保护系统模型,采用恒电流加速腐蚀试验的方法对Al-Zn-In-Cd,Al-Zn-In-Sn和Al-Zn-In-Si三种牺牲阳极材料进行电化学性能测试,通过对试验结果进行分析和计算,得出三种材料的电流效率和阳极溶解情况,为海洋油气装备牺牲阳极材料的选择提供了试验依据,也为阴极保护方案设计奠定了基础。

不同锈蚀方法下锈蚀程度对钢筋力学性能的影响

采用人工模拟自然环境与恒电流加速锈蚀的方法使得钢筋产生不同程度的锈蚀,对不同锈蚀率HRB335光面直径12mm的钢筋进行力学性能试验,根据试验结果分析了不同锈蚀方法对钢筋名义屈服强度、名义极限强度、实际屈服强度、实际极限强度及极限伸长率的影响;分析了同种锈蚀方法不同锈蚀率时钢筋名义屈服强度、名义极限强度、实际屈服强度、实际极限强度及伸长率的变化规律。