低合金耐蚀钢筋粘结锚固性能试验研究

为探究低合金耐蚀钢筋粘结锚固性能的影响因素,并提出锚固长度的设计建议,通过45个低合金耐蚀钢筋试件拉拔试验,统计回归分析了耐蚀钢筋的粘结强度表达式,基于临界锚固长度极限状态方程,提出耐蚀钢筋的临界锚固长度计算公式,并与GB 50010—2010(2015年版)锚固长度计算式进行对比。结果表明,低合金耐蚀钢筋的粘结锚固性能与相对保护层厚度、配箍率和混凝土强度正相关,与钢筋直径、相对锚固长度负相关,与钢筋强度无明显相关性;提出的耐蚀钢筋粘结强度计算公式与实测值吻合较好;耐蚀钢筋的锚固长度可采用拟合公式计算,出于工程安全设计考虑,低合金耐蚀钢筋的相对锚固长度可取0.14f_(y)/f_(t)。

Cr8Ni2合金耐蚀钢筋在不同pH值模拟混凝土孔溶液中的钝化行为

应用动电位极化、电化学阻抗谱与电容电位法等方法研究了Cr8Ni2合金耐蚀钢筋在不同pH值（13.5~9.0）模拟混凝土孔溶液中的钝化行为.结果表明：在相同pH值下,随着钝化时间延长,合金耐蚀钢筋钝化不断强化,3 d后钝化趋于稳定;随着pH值下降,合金耐蚀钢筋钝化并未弱化,反而显著增强,表明新型合金耐蚀钢筋在较低p H下亦能保持良好致钝性能.采用XPS分析合金耐蚀钢筋钝化膜组成结构,分析结果表明：合金耐蚀钢筋钝化膜为双层结构,外层主要为Fe3O4,Fe2O3及FeOOH（Fe（OH）3）,内层为Cr2O3和CrOOH（Cr（OH）3）.随着环境溶液pH值降低,合金耐蚀钢筋钝化膜Fe氧化物含量逐渐减少,而铬氧化物含量明显增大,低pH值下高含量Cr氧化物维持了合金耐蚀钢筋钝化膜良好稳定性和优越耐蚀性,从而使耐蚀钢筋钝化强化.

耐蚀钢筋的腐蚀行为及其与阻锈剂的协同防腐作用

通过线性极化、电化学阻抗谱等测试方法,研究了耐蚀钢筋和普通钢筋在Cl-侵蚀环境下的腐蚀行为,对比了不同组成钢筋间耐蚀性能的差异,并考察了主要成分为N,N-二甲基乙醇胺的阻锈剂与耐蚀钢筋的协同防腐作用效果.结果表明:在Cl-侵蚀环境中,添加了单一合金元素Cr的耐蚀钢筋耐蚀性能略有提高,而添加了Cu,Ni,Cr多种合金元素的耐蚀钢筋耐蚀性能进一步提高.在掺加阻锈剂后,耐蚀钢筋和普通钢筋的耐蚀性能不同程度提升,其中,阻锈剂与耐蚀钢筋的协同防腐作用使得钢筋的腐蚀速率显著降低.

氯盐环境中新型合金耐蚀钢筋Cr10Mo1的钝化行为

应用线性极化、电化学阻抗谱与电容电位法等方法对比研究了合金耐蚀钢筋Cr10Mo1和普通碳素钢筋在预含不同浓度(0mol·L^(-1)、0.1mol·L^(-1)、0.3mol·L^(-1)、0.6mol·L^(-1))氯盐的较低碱度(pH=12.5)模拟混凝土孔溶液中的钝化行为,利用XPS方法分析钢筋钝化膜组成结构,分析了氯盐作用下两种钢筋钝化行为变化存在差异的原因,揭示了合金耐蚀钢筋强易钝化机制。结果表明:在各氯盐浓度下,合金耐蚀钢筋均能良好致钝且钝化效果并无较大差距,而普通碳素钢筋随氯盐浓度增大钝化效果显著减弱,当氯盐超过一定浓度则几乎不钝化,甚至发生明显点蚀。Cr氧化物作为合金耐蚀钢筋钝化膜不同于普通碳素钢筋的关键成分,高浓度氯盐作用下仍可保持稳定并维持钝化膜层完整密实,从而使耐蚀钢筋呈现强易致钝特性。

不同组织高强耐蚀钢筋在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为研究

采用干湿周浸试验、失重法和电化学研究了同一成分不同组织高强耐蚀钢筋在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为与规律。用数码相机对除锈前后的试样进行宏观观察,用扫描电镜(SEM)对腐蚀产物的形貌与致密性进行观察,用XRD对锈层进行分析。结果表明:由于受组织结构及局部腐蚀的影响,在腐蚀初期,热处理态钢筋的平均腐蚀率明显低于热轧态的。随着腐蚀时间的进一步延长,热处理态钢筋的腐蚀速率先快速增加,然后逐步稳定;因其锈层稳定性较差,热轧态钢筋的腐蚀速率较长时间呈现波动状态,至288 h时锈层才基本稳定。在腐蚀后期,两种钢筋的腐蚀速率基本一致,两种钢筋长期阻抗值基本一致,表明长期腐蚀速率接近,显微组织对耐蚀性能的影响只停留在稳定锈层形成前。

HRB400c耐蚀钢筋电渣压力焊接头组织和性能研究

钢筋混凝土结构的腐蚀破坏,使得多数建筑达不到设计寿命,国内建筑用钢材耐蚀性能需进一步提高,耐蚀钢筋的研究和推广成为行业的需求。本试验研究采用电渣压力焊的焊接方法,分别对耐蚀钢筋HRB400c的3种典型规格的钢筋进行焊接,并且每种规格分别选用2种焊接工艺参数,代表不同的热输入。通过对不同接头的组织及力学性能等进行分析,研究接头焊接性能及HRB400c耐蚀钢筋采用电渣压力焊的可焊性。从试验结果可以看出,电渣压力焊在选定合适的焊接参数下,可以得到性能良好的焊接接头,适用于HRB400c耐蚀钢筋的焊接。

新型合金耐蚀钢筋Cr10Mo1的阴极行为及其阻抑机制

应用阴极动电位极化法研究比较了预先钝化合金耐蚀钢筋Cr10Mo1和普通碳素钢筋在不同Cl-浓度(0,0.2,0.6,1.0 mol/L)的模拟混凝土孔溶液(p H 13.5)中的阴极反应行为,结合Mott-Schottky方法测试钢筋钝化膜导电性能及XPS方法分析钝化膜组成结构,分析了2种钢筋阴极行为存在差异的原因,揭示了合金耐蚀钢筋阴极行为阻抑机制.结果表明:在相同Cl-浓度下,合金耐蚀钢筋阴极反应速率总是低于普通碳素钢筋,随Cl-浓度增大,这一差异更加明显.相比普通碳素钢筋,合金耐蚀钢筋钝化膜具有更低的载流子密度,更有利于阻碍阴极反应电子传递.Cr氧化物作为合金耐蚀钢筋钝化膜不同于普通碳素钢筋的关键成分,高浓度氯盐下仍可保持稳定并维持钝化膜层密实完整,继续阻碍钢筋阴极反应电子传递.

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.

一种Cr-Ni合金化耐蚀钢筋在氯盐环境中的腐蚀行为

通过加速腐蚀试验(盐雾和周浸)、电化学试验等方法研究了一种Cr-Ni合金化耐蚀钢筋和普通钢筋HRB400在氯盐环境中的耐蚀性,并通过扫描电镜(SEM)、电子显微探针分析(EMPA)和X射线衍射(XRD)等技术手段分析了锈层的形貌和组成。结果表明:在碱性和中性NaCl溶液中合金化耐蚀钢筋的耐氯离子腐蚀能力较好;在盐雾、周浸腐蚀试验中的腐蚀速率分别为普通钢筋的19.4%和12.3%;普通钢筋加速腐蚀后的锈层较厚,且为单层疏松结构,其锈层主要由Fe_3O_4、α-FeOOH和β-FeOOH构成;而Cr-Ni合金化耐蚀钢筋的锈层相对较薄,为多层致密结构,主要组成为Fe_3O_4、α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、CrOOH和α-Fe_2O_3;合金元素Cr和Ni通过提高钢筋的自腐蚀电位,降低腐蚀敏感性,促进保护性锈层的产生,提高了钢筋在氯盐环境中的耐蚀性。

HRB400c耐蚀钢筋埋弧螺柱焊接头组织和性能研究

耐蚀钢筋作为一种新材料,在钢中加入适量的耐蚀元素Cu, P, Cr, Ni, Mo, Re等,使其具有耐蚀性能。本试验研究采用埋弧螺柱焊的焊接方法,选定不同的焊接工艺参数、控制热输入,针对HRB400c 2种典型规格的耐蚀钢筋焊接接头进行相关组织和力学性能试验研究,从试验结果可以看出,埋弧螺柱焊适用于HRB400c耐蚀钢筋的焊接。

耐蚀钢筋研究现状及腐蚀评价方法分析

在海洋环境中,钢筋锈蚀是导致混凝土失效的主要原因,提高钢筋耐蚀性是提高海洋环境中混凝土耐久性的根本。总结了近年来国内外耐蚀钢筋的种类及耐蚀钢筋的研究现状,并对混凝土中钢筋常用的物理检测方法和电化学检测方法进行了总结。评价了目前国内外常见的用于评价钢筋耐蚀性的方法的特点。

海洋潮汐区暴露700d带裂缝混凝土中耐蚀钢筋的锈蚀行为

裂缝是混凝土结构物承载力及耐久性降低的主要原因。本研究利用青岛小麦岛实海暴露站,将不同裂缝宽度、裂缝类型及裂缝间距的钢筋混凝土在海洋潮汐区腐蚀700 d,利用电化学阻抗谱法研究带裂缝混凝土中耐蚀钢筋的锈蚀行为,拟合获得钢筋极化阻值并通过Stern-Geary公式和法拉第定律计算出腐蚀电流密度和腐蚀速率,通过对极化阻值的线性拟合,获取钢筋的脱钝时间,分析裂缝对钢筋锈蚀的影响规律。结果表明:由于混凝土的自愈合效应,当裂缝宽度小于0.15 mm时,钢筋的腐蚀速率不受裂缝宽度的影响;当裂缝宽度超过0.15 mm后,随着混凝土裂缝宽度的增大,钢筋的腐蚀速率增大。与单裂缝混凝土试件相比,双裂缝混凝土中的钢筋更容易锈蚀,且裂缝间距越小,钢筋的腐蚀速率越大。在裂缝宽度相同的情况下,纵向裂缝混凝土中的钢筋比横向裂缝混凝土中的钢筋更容易锈蚀。

耐蚀钢筋20MnSiCrV的连续冷却转变组织与性能

利用膨胀法结合金相一硬度法，在Gleeble．3800C热模拟试验机上测定了耐蚀钢筋20MnSiCrV在不同冷却速度下过冷奥氏体连续冷却时的膨胀曲线，获得了该钢的连续冷却转变曲线（动态CCT曲线），并与普通20MnSiV螺纹钢筋进行了分析。结果表明，由于Cr的添加和Mn含量的降低，耐蚀钢筋20MnSiCrV的铁素体与珠光体相变温度升高．贝氏体相变区域扩大；当控冷速度在0．5～3℃／s时，可获得理想的组织与性能。

耐蚀钢筋在混凝土模拟液中的电化学行为

利用电化学阻抗谱法(EIS)对比研究了新型耐蚀钢筋(00Cr10MoV)和普通低碳钢筋(20MnSiV)在混凝土模拟液中的自钝化、碳化以及碳化与氯盐耦合作用下的电化学行为,并利用扫描电镜(SEM)观察了钢筋表面腐蚀产物的形貌.结果表明,00Cr10MoV钢筋在钝化期的致钝性明显优于20MnSiV钢筋,且在碳化、碳化与氯盐耦合作用下,00Cr10MoV钢筋的耐蚀性也更强.电化学参数拟合中,00Cr10MoV钢筋在碳化期的钝化膜电阻和电荷转移电阻分别约为20MnSiV钢筋的3倍和58倍;00Cr10MoV钢筋在碳化和氯盐耦合作用期的钝化膜电阻和电荷转移电阻相比于20MnSiV钢筋分别提高约89%和99%.碳化与氯盐耦合作用后,00Cr10MoV钢筋表面仅生成少量点蚀坑,而20MnSiV钢筋表面则出现大量疏松的腐蚀产物.

HRB400c耐蚀钢筋单面帮条焊接头组织和性能研究

钢筋锈蚀引起混凝土结构的破坏一直受到广泛关注,耐蚀钢筋应运而生。本试验研究采用单面帮条焊的焊接方法,在2种焊接参数下分别对耐蚀钢筋HRB400c的3种典型规格的钢筋进行焊接,通过对接头组织及力学性能进行分析,研究HRB400c的可焊性及接头焊接性能。从试验结果可看出,热输入对组织形态和粗细有明显影响,但从拉伸结果看,3种规格抗拉强度均能达到要求,断口形貌为延性断裂特征,且均断于母材,焊接性能良好。说明在选定合适焊接参数下,单面帮条焊适用于HRB400c耐蚀钢筋的焊接。

400 MPa级耐蚀钢筋冷却工艺研究

钢筋锈蚀而带来的建筑物与基础设备的损坏及维护费用十分巨大,但是目前还未生产出理想的专用耐蚀钢筋,在现有钢筋生产工艺条件下,通过添加耐蚀合金元素无法得到理想的强塑性。基于此,在实验室条件下,设计了一种能满足现有工艺条件的400MPa级耐蚀钢筋,并采用Gleeble3500对试验钢的连续冷却转变规律进行研究,同时利用轧机探讨了生产工艺对试验钢力学性能的影响。结果显示,在0.5-1 ℃/s冷却条件下,能获得强塑性较好的铁素体+珠光体+贝氏体复合组织;也即轧后采用空冷或弱水冷可以获得理想的力学性能。

耐蚀钢筋的中国方案

腐蚀防护是钢筋生产企业面临的瓶颈问题。常用的钢筋腐蚀防护方法中,环氧涂层钢筋的涂层容易破损,加速钢筋腐蚀,降低握裹力,难以达到设计年限;不锈钢筋成本过高,焊接性差,容易产生宏电池腐蚀和氯盐点蚀。本文摘录几例国内解决钢筋腐蚀防护难题的案例。

HRB500aE抗震耐蚀钢筋在亚硫酸钠溶液中的腐蚀行为

在亚硫酸钠溶液干湿交替环境中,对新研发的耐工业大气环境腐蚀抗震钢筋HRB500aE及对比材料HRB400普通钢筋开展周期性腐蚀试验,探讨其在模拟工业大气环境下的腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析在不同腐蚀阶段,耐蚀钢筋的表面形貌和锈层结构。结果表明,试验钢经过72 h腐蚀后内锈层形成致密的α-FeOOH结构,其耐蚀性及力学性能均明显优于普通钢筋。Cr、Ni、Cu的添加使耐蚀钢筋HRB500aE基体的腐蚀敏感性大大降低,且随着在亚硫酸钠环境下腐蚀时间的延长,其腐蚀敏感性基本稳定。耐蚀钢筋HRB500aE的锈层为双层结构,且Cu和Ni在其内锈层中出现富集,有助于形成致密的内锈层。

海洋工程用9CrMo耐蚀钢筋组织及腐蚀行为

采用周浸加速腐蚀试验和饱和Ca(OH)_(2)溶液浸泡试验,结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、动电位极化、电化学阻抗谱、电容电位法和线性极化法等表征手段研究9CrMo耐蚀钢筋的显微组织和腐蚀行为,从钝化、破钝和腐蚀稳定扩展的全寿命周期角度展开研究,研究结果可为其应用于高湿热海洋环境及服役寿命预测提供参考。结果表明,9CrMo钢筋显微组织为铁素体和贝氏体。在钝化阶段,相比普通碳钢钢筋(HRB400),9CrMo钢筋的电荷转移电阻和钝化膜电阻均更大,其钝化膜为n型和p型半导体的复相(Fe氧化物和Cr氧化物),且钝化膜施主电荷密度是HRB400的1/2,表明9CrMo钢筋钝化膜阻碍电子传导能力更强。相比HRB400,在不同Cl-含量的模拟混凝土孔隙液中,9CrMo钢筋具有更低的腐蚀电流密度和维钝电流密度、更高的点蚀电位、电荷转移电阻和钝化膜电阻,表明其在较高Cl-含量还保持良好的钝化效果。在破钝阶段,9CrMo钢筋的破钝临界氯离子浓度是HRB400的10倍以上。在模拟腐蚀稳定扩展阶段,9CrMo钢筋的腐蚀速率呈先增大后减小的趋势,相比HRB400,腐蚀速率降低60%~84%;9CrMo钢筋主要以局部腐蚀为主,内锈层存在Cr的富集,锈层的α*/γ*((α-FeOOH+Fe_(3)O_(4)/γ-Fe_(2)O_(3))/(γ-FeOOH+β-FeOOH))质量比值随着腐蚀周期延长而增大,且9CrMo钢筋的α*/γ*值是HRB400的1.6倍,锈层保护能力更强。

氯盐环境下600 MPa级耐蚀钢筋腐蚀行为研究

以普通600 MPa级高强抗震钢筋HRB600E和经过合金调控后的同级别耐蚀钢筋为试验对象,通过周期浸润试验、电化学试验、表面分析技术和物相分析技术研究了氯盐环境下Cr、V对600 MPa级耐蚀钢筋腐蚀行为。结果表明,耐蚀合金的加入促进基体中贝氏体组织产生,减缓了铁素体阳极腐蚀进程;V、Cr元素的协同作用能够阻碍Cl-下渗,有效延缓锈层生长速度,360 h周期浸润后耐蚀钢筋腐蚀速率下降;Cr-V体系元素调控下耐蚀钢筋电化学性质自腐蚀电位提升,钝化后电位正移,腐蚀电流密度下降;耐蚀钢筋钝化后交流阻抗值显著提升,在混凝土碱性环境中耐腐蚀性能优异;合金元素调控改善了钢筋腐蚀产物的物相组成,耐蚀钢筋后期腐蚀产物中α-FeOOH及γ-FeOOH占比更高,且内锈层有尖晶石结构产物FeCr_(2)O_(4)富集,增加了内锈层的致密度和稳定性。