混凝土构件中钢筋锈蚀的电加速技术对比试验研究

采用试验方法对实验室中常用的获取锈蚀钢筋混凝土构件的电加速锈蚀技术进行对比研究.共设计了8块混凝土板试件,考虑钢筋直径和锈蚀电流密度不同,分别采用全浸入法、半浸入法和干湿交替法进行电加速锈蚀,通过激光扫描建模对锈蚀钢筋表面特征进行统计分析,对比不同方法下的锈蚀不均匀性和锈胀裂缝发展.结果发现,半浸入法和小电流干湿交替法中钢筋实际锈蚀程度明显小于法拉第定律的预测值.钢筋区段最大截面锈蚀率与平均锈蚀率的比值可用来量化锈蚀不均匀性,该比值服从广义极值分布,并受钢筋直径和截断长度的影响.全浸入法得到锈蚀钢筋的不均匀性较差,胀裂开展速率最低,不宜采用.半浸入法得到锈蚀钢筋不均匀性好,但胀裂开展速率较低,在针对锈蚀钢筋本身的研究中可采用.干湿交替法在两方面表现均较好,建议采用,但外加电流密度不宜大于50 μA/cm2.     

钢筋电化学快速锈蚀试验控制方法

本文从电化学中的法拉第定律出发 ,推导出了钢筋电化学快速锈蚀试验的控制方程。运用这一方法 ,可以通过控制腐蚀电流密度和腐蚀时间来控制钢筋的锈蚀率。通过试验验证了这一方法的可行性。     

保护层胀裂后钢筋通电锈蚀效率研究

研究了混凝土保护层锈胀裂缝达一定宽度后,通电加速锈蚀钢筋的效率及其影响因素。试验结果表明:在相同条件下,氯盐浓度变化对钢筋锈蚀效率的影响并不明显,采用低电流密度比高电流密度的锈蚀效率更高;就材质而言HRB钢筋较HPB钢筋更易锈蚀,但相同电流强度条件下,名义直径、长度相同的光圆钢筋较变形钢筋通电锈蚀效率更高,原因是由于前者表面积更小;在相同的通电条件下,裸筋通电锈蚀量实际值与理论值具有很好的相关性,但前者更高。     

氯盐渍土条件下混凝土中钢筋锈蚀研究

模拟氯盐渍土环境,通电加速锈蚀的方法进行了试件内锈蚀钢筋的试验研究。根据试验数据,比较不同水灰比试件在不同电流密度下的锈蚀情况。对钢筋锈蚀率与钢筋的屈服强度、极限强度关系进行定量分析,得到两者的回归曲线。     

湿盐砂环境下钢筋混凝土加速锈蚀试验研究

针对钢筋混凝土传统通电加速锈蚀试验偏离自然锈蚀过程的问题,提出在砂土中喷洒盐溶液(湿盐砂)作为电解质代替传统盐溶液的通电加速锈蚀试验方法.采用恒电流仪对全埋钢筋混凝土进行通电加速锈蚀,并定期对钢筋混凝土进行裂缝观测和电化学性能测试.加速锈蚀结束后观察锈蚀钢筋、计算通电电流效率、利用X射线光电子能谱仪(XPS)分析钢筋锈蚀产物的组成结构.结果表明:钢筋腐蚀电流密度和腐蚀速率均随通电时间延长逐渐增大,早期增幅较大,后期增幅降低,但仍保持较高的锈蚀水平;所提出的试验方法电流效率较高,锈蚀产物主要为红锈(Fe2O3);以湿盐砂作为电解质通电加速锈蚀钢筋可以较好地模拟钢筋在自然环境下的锈蚀情况,具有更好的适用性.     

基于锈胀裂缝的锈蚀梁钢筋锈蚀率计算

根据钢筋混凝土梁锈胀开裂的特点,考虑钢筋锈蚀不均匀性,对锈胀裂缝宽度实测值进行修正。结合对钢筋锈蚀开裂后锈蚀物体积膨胀的量化分析,得到了混凝土开裂后的钢筋锈蚀率基于锈胀裂缝宽度的计算模型,并通过电解液加速锈蚀方法对配筋混凝土试块进行加速腐蚀试验,拟合出了实用的锈蚀率计算式。采用7根钢筋混凝土梁的电解液加速腐蚀试验进行验证。结果表明：锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率近似呈线性变化;在钢筋不均匀锈蚀的情况下,采用间接法计算得到的钢筋最大锈蚀率与试验平均锈蚀率的比值在1.4~2.4之间,与实际情况符合较好。     

基于长度表征不均匀锈蚀钢筋力学性能研究

为研究锈蚀钢筋沿长度方向的锈蚀率变化规律及其对锈蚀钢筋力学性能的影响,对混凝土板中钢筋进行了电化学加速锈蚀试验.结果表明:通过控制混凝土密实度及浸泡方式,采用电化学加速锈蚀试验,可以得到沿截面及长度方向不均匀锈蚀的钢筋.锈蚀钢筋屈服荷载、极限荷载与微段最大锈蚀率有较大的相关性,且沿长度方向不均匀锈蚀参数随其平均质量损失率增加而增大.用微段最大锈蚀率计算得到的锈蚀钢筋屈服荷载预测值与试验值较为接近,可为相关研究提供参考.     

一种新的混凝土中钢筋加速锈蚀的方法

从混凝土中钢筋的锈蚀机理出发,对已有的混凝土中钢筋加速锈蚀的方法比较分析,将加速锈蚀反应的锈蚀介质进行合理改进,以湿盐砂充当介质,并利用法拉第原理对锈蚀率进行控制,据此设计实验对钢筋混凝土梁中钢筋进行加速锈蚀。结果表明,以湿盐砂为介质的加速锈蚀方法所获得的锈蚀效果与实际混凝土结构中钢筋的锈蚀效果极其接近,具有良好的可行性和适用性。     

钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构固有频率和阻尼比影响的试验研究

针对钢筋锈蚀使钢筋混凝土结构的抗震性能和耐久性能退化,并且对结构动力特性产生影响的现象,采用电化学加速锈蚀方法,通过法拉第定律控制锈蚀程度,将钢筋的理论锈蚀率分为5%,10%,15%三个锈蚀阶段,在实验室中模拟了钢筋混凝土梁中钢筋的锈蚀过程。根据悬臂梁的自由振动衰减特性,采用自由衰减法采集了钢筋混凝土梁的固有频率和阻尼比,研究了钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁固有频率和阻尼比的影响。结果表明:钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁的固有频率和阻尼比有显著影响,钢筋混凝土梁的固有频率随着钢筋锈蚀程度的加深而呈减小趋势,阻尼比随着钢筋锈蚀程度的加深而呈增大趋势,因此阻尼比可以作为损伤指标用于混凝土结构腐蚀损伤检测。     

锈蚀钢筋截面分布特征及轴向拉伸力学性能

采用半浸泡通电加速锈蚀法获得平均锈蚀率为0%～18%的钢筋,应用三维扫描的实物反求技术获得精确的锈蚀钢筋截面积数据,研究得到了平均锈蚀率与最大截面锈蚀率的关系,统计建立了锈蚀钢筋截面积概率分布模型;通过轴向拉伸试验研究锈蚀钢筋力学性能退化原因,定量分析锈蚀率与钢筋各力学特征值损失率的关系.结果表明:锈蚀钢筋实际材料性能未发生改变,其名义屈服强度、名义极限强度由钢筋最小残余截面积决定;钢筋变形与钢筋残余截面积分布有关,与平均锈蚀率及最大截面锈蚀率的相关程度较低;锈蚀钢筋本构关系仍可采用未锈蚀钢筋的本构关系,并可通过残余截面积概率分布模型来反映锈蚀对钢筋力学性能的影响.     

氯氧镁钢筋混凝土中涂层钢筋腐蚀的电化学特性

通过Z350电化学工作站,研究了氯氧镁钢筋混凝土中裸露钢筋和涂层钢筋在不同环境中的开路电位、极化电阻及腐蚀电流密度,并且利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对腐蚀产物进行分析.结果表明:锌美特(XMT)涂层在不同环境中可以很好地保护钢筋免受腐蚀,氯氧镁钢筋混凝土中涂层钢筋在水、氯盐溶液和硫酸盐溶液中的腐蚀电流密度是裸露钢筋的1/35,1/43和1/19;氯氧镁钢筋混凝土中裸露钢筋表面存在疏松多孔的层状和块状腐蚀产物,而涂层钢筋表面只存在点蚀.由此可见,XMT涂层对氯氧镁混凝土中的钢筋有一定的防腐效果.     

氯盐环境下混凝土内钢绞线的锈蚀特性试验研究

预应力钢筋的锈蚀特性是研究预应力混凝土结构耐久性失效及防治的基础，为此，分别采用内掺盐和外浸盐两种方式在自然气候条件下作了如下三组混凝土内钢筋锈蚀的对比试验：钢绞线与热轧带肋钢筋、钢绞线与热轧光圆钢筋、钢绞线中心钢丝与热轧光圆钢筋。通过对锈蚀过程中锈蚀电流密度的测试以及试验完毕后的破形观察与称重对比和分析，得到如下结果：钢筋外表面锈蚀程度在面向保护层侧明显严重于背向保护层侧；钢绞线及其中心钢丝外表面锈蚀相对最不均匀，具有严重的局部锈蚀——坑蚀形态，带肋钢筋次之，光圆钢筋相对最均匀、全面；钢绞线内表面发生类似于空气中的相对全面、均匀的锈蚀；钢绞线的平均外表面锈蚀率小于热轧带肋钢筋的与热轧光圆钢筋的，但严重的局部锈蚀对其受拉性能极其不利。另外，还对上述锈蚀特性进行了电化学机理分析。     

不同连接组合钢筋的宏电池腐蚀行为

采用混凝土模拟孔隙液和各种钢筋不同连接组合,模拟了钢筋在混凝土结构内部钝化、活化、腐蚀等多个阶段的电池腐蚀行为.根据参比电极扫描采集的电极电位数值曲线,分析了各种钢筋及其不同连接方法对其宏电池腐蚀的影响,并从混凝土结构耐久性的角度对各种钢筋连接方式的优缺点进行了评价.结果表明:在有电连接的钢筋骨架中宜使用同种钢筋(化学成分相同);现阶段应该优先选用同厂家生产的HRB400钢筋;受条件限制而必须采用不同钢筋时,宜采用绝缘连接方式.     

Atmospheric corrosion of steel reinforcing bars produced by various manufacturing processes

The aim of the present investigation is to evaluate the effect of manufacturing process upon the performance of reinforcing steel bars against atmospheric corrosion. Reinforcing steel bars produced by different manufacturing methods were exposed to the atmosphere in Athens for different periods of time. The progress of corrosion was evaluated by measuring the thickness of the corrosion layer formed on the surface of the bars. The morphology of the corroded layer was studied by optical and scanning electron microscopy (SEM), while X-ray diffraction analysis was used to identify the mineralogical composition of the corrosion products. Independently of the manufacturing process used, the main corrosion product formed was lepidocrocite (γ-FeOOH), followed closely by akaganeite (β-FeOOH) and goethite (α-FeOOH). Furthermore, it was found that the surface condition and the initial oxide layer on the steel bars, which is closely related to the manufacturing process, played a major role in the development of corrosion in atmosphere. Work-hardened reinforcing steel bars were found very sensitive to exhibition in the usual atmospheric conditions, followed by the Tempcore steel bars. The hot-rolled bars, either unalloyed or microalloyed with vanadium, presented the best corrosion behavior.     

Effect of degree of corrosion on the properties of reinforcing steel bars

This paper reports results of a study conducted to assess the effect of degree of corrosion of reinforcing steel bars on their mechanical properties. Reinforcing steel bars, 6 and 12 mm in diameter, that were corroded in reinforced concrete specimens were removed and tested in tension. Results indicated that the level of reinforcement corrosion does not influence the tensile strength of steel bars, calculated on the actual area of cross-section. However, when the nominal diameter is utilized in the calculation, the tensile strength is less than the ASTM A 615 requirement of 600 MPa when the degree of corrosion was 11 and 24% for 6- and 12-mm diameter steel bars, respectively. Furthermore, reinforcing steel bars with more than 12% corrosion indicates a brittle failure.     

海洋环境下混凝土中钢筋的防腐蚀设计

海洋环境下钢筋的锈蚀是影响混凝土结构耐久性的重要原因。通过简单分析海洋环境混凝土中钢筋锈蚀机理，提出了采用钢筋阻锈剂、环氧树脂涂层钢筋、热浸镀锌钢筋、不锈钢钢筋、纤维塑料筋，外加电流阴极保护法和牺牲阳极保护法等钢筋的防腐蚀方法。并综合分析比较了这些方法的工程适用性。     

腐蚀钢绞线和腐蚀钢筋与混凝土的粘结性能对比

为了对比腐蚀钢绞线和腐蚀钢筋与混凝土的粘结性能,通过加速腐蚀和拉拔试验得到二者的粘结特征参数和腐蚀特征,并对其进行了对比研究。研究发现,腐蚀钢绞线和腐蚀钢筋由于表面特征及微观结构的不同导致了其粘结性能的不同,主要表现在:腐蚀钢绞线的抗蚀效应更加明显,腐蚀速度更快;腐蚀钢筋的粘结滑移曲线存在一个较为明显的强化阶段,而腐蚀钢绞线却在粘结力下降后出现了相当长的水平阶段;腐蚀钢筋的极限粘结强度相对于腐蚀钢绞线退化得更快,两者的粘结刚度退化速度大致相当,而无论腐蚀与否,钢绞线的粘结刚度和残余滑移都较钢筋大。     

钢筋阻锈剂的发展与应用

钢筋腐蚀为影响混凝土耐久性的主要因素,为此世界各国已经采取了一系列防止钢筋腐蚀的技术措施,钢筋阻锈剂是重要措施之一。介绍了国内外钢筋阻锈剂的发展情况及其不断扩大的应用现状。     

锈蚀钢筋与再生混凝土间粘结性能试验研究

通过电化学加速锈蚀方法,获得了7组不同钢筋锈蚀率（0~7.62%）的C30再生混凝土拔出试件。采用RILEM TC9-RC标准,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋之间的荷载-滑移曲线。分析了钢筋锈蚀率对再生混凝土与钢筋粘结滑移性能的影响。结果表明：在钢筋锈蚀率较小时,再生混凝土粘结试件发生拔出破坏;当钢筋锈蚀率超过1.4%时,粘结破坏形式转变为再生混凝土劈裂破坏;再生混凝土与钢筋之间的粘结强度退化与普通混凝土的粘结性能退化规律有相似之处,均有一个先上升后快速下降的过程;根据试验结果,建立了再生混凝土与锈蚀钢筋间粘结-滑移本构方程。图10表5参5     

碳化与氯盐复合作用下硫氧镁胶凝材料的护筋性

为探究硫氧镁(MOS)胶凝材料的护筋性,研究了自然养护、碳化、氯盐以及碳化和氯盐复合作用下MOS胶凝材料的电化学阻抗、钝化和脱钝钢筋的极化曲线以及锈蚀面积率.结果 表明:碳化、氯盐单独作用下,MOS胶凝材料中钢筋的阻抗均低于自然养护下的相应阻抗,且随着龄期的延长,钝化钢筋的阻抗均呈现先减小后增大的趋势,脱钝钢筋的阻抗则持续减小;碳化和氯盐复合作用下MOS胶凝材料中钢筋的锈蚀程度明显增加,碳化和氯盐复合作用对MOS胶凝材料内部钢筋锈蚀程度具有叠加效应;各种腐蚀环境中脱钝钢筋的锈蚀程度均高于钝化钢筋.