复杂环境下钢筋锈蚀特征对混凝土强度影响

采用外加直流电场和内掺氯化钠的方法模拟杂散电流和氯离子共存的腐蚀环境,研究了杂散电流与氯离子共存环境下钢筋锈蚀特征及其对混凝土强度的影响.结果表明:二者共存时对混凝土耐久性的危害远大于杂散电流单独作用;当二者共存时,钢筋锈蚀程度明显增加,钢筋由钝化状态到严重腐蚀状态时间大幅度缩短,且受腐蚀钢筋的电化学当量和腐蚀电流密度随着电流强度增大、氯离子浓度升高以及腐蚀时间延长而增大;同时,该条件下混凝土力学性能受损较为严重,其下降程度与钢筋锈蚀程度有关.     

杂散电流与氯离子耦合作用下钢筋锈蚀

目的研究钢筋混凝土结构在杂散电流和氯离子耦合作用下钢筋锈蚀的演变规律,从而揭示钢筋的损伤机理,为此类结构的耐久性设计提供理论依据.方法试验共设计20组砂浆试件,采用电化学测试技术对杂散电流以及其与氯离子耦合作用下钢筋的锈蚀变化规律进行分析研究,试验采用直流电模拟杂散电流.结果两种腐蚀环境下钢筋的自腐蚀电位随着侵蚀时间、杂散电流强度以及氯离子质量浓度的增大而减小;杂散电流单独作用对钢筋锈蚀影响相对较轻,而在二者耦合作用下钢筋的锈蚀速率明显增大;另外,在耦合腐蚀环境下杂散电流强度对钢筋锈蚀速率的影响程度比氯离子含量影响要大.结论根据试验的测试结果,杂散电流与氯离子的耦合作用会加速钢筋的锈蚀,降低结构的服役寿命.     

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.     

土壤中氯离子对X70钢腐蚀影响的电化学研究

利用极化曲线技术和电化学阻抗测试技术,研究了X70钢在含不同浓度氯离子土壤中的腐蚀行为．实验结果表明：氯离子对X70钢腐蚀的影响显著．随着土壤中氯离子浓度的增加,X70钢的腐蚀速率也增加．当土壤中氯离子增大到0．3％时,腐蚀速率最大,而后X70钢的腐蚀速率随着氯离子浓度的增大而减小．     

氯盐环境下修正钢筋腐蚀速率的混凝土桥梁抗弯可靠性

在氯离子侵蚀环境下,钢筋混凝土桥梁受弯构件抗力的衰减,主要是由于钢筋腐蚀造成的,因而引起了结构在设计基准期内的可靠性下降.本文分析了影响钢筋锈蚀速率的因素,建立了修正的钢筋腐蚀速率模型,计算了不同水灰比、不同保护层厚度等对桥梁构件可靠性发展的影响.     

广州地区城市地下混凝土结构临界氯离子含量研究

主要针对广州地下混凝土结构侵蚀环境特点,进行氯离子侵蚀的快速腐蚀模拟实验.实验研究表明:较小的水与灰质量比和适量粉煤灰的掺入增加混凝土氯离子吸附能力,较大的保护层厚度、较小的水与灰质量比和掺粉煤灰降低混凝土的电流强度和延长电流稳定时间.同时微观结构分析显示氯盐腐蚀造成钢筋表层混凝土膨胀,结构出现膨胀劣化.通过氯离子侵蚀下锈蚀模拟实验与工程调查验证分析,推荐广州地区城市地下混凝土结构受氯离子侵蚀钢筋表面临界氯离子含量为0.04％～0.05％(质量分数),该值考虑混凝土对氯离子的结合及吸附的影响,为地区地下混凝土结构氯离子侵蚀寿命预测提供了参考.     

氯离子侵蚀钢筋混凝土管桩的使用寿命预测

基于氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀机理,将钢筋混凝土管桩的使用寿命分为2个阶段,锈蚀初始阶段和裂缝扩展阶段.依据Fick第二定律和Faraday定律,分别建立了氯离子在钢筋混凝土管桩中的扩散方程和氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀模型,通过确定临界氯离子浓度和钢筋临界锈蚀深度,分别对锈蚀初始阶段时间和裂缝扩展阶段时间进行了预测.并在此基础上,进一步分析了表面氯离子浓度、扩散系数、保护层厚度、钢筋直径、体积膨胀率以及抗拉强度与弹性模量的比值等因素对钢筋混凝土管桩使用寿命的影响.分析结果表明,随着表面氯离子浓度、扩散系数、钢筋直径和体积膨胀率的增大,管桩的使用寿命减小;随着保护层厚度和抗拉强度与弹性模量的比值的增大,管桩的使用寿命增大.     

水和氯离子含量对碳钢接地网在酸性土壤中腐蚀行为的影响

以某变电站的土壤作为研究对象,通过电化学测试,研究了含水量和氯离子含量对碳钢接地网在该土壤中的腐蚀行为的影响.研究结果表明,随着含水量的增加,碳钢接地网的腐蚀速率先增大后减小.当含水量在20%~30%时,腐蚀速率达到最大;当土壤中氯离子含量在0.2%~0.5%之间时,碳钢接地网的腐蚀速率达到最大;经过28 d后,在氯离子含量为0.5%的土壤中,其腐蚀电流密度高达167.4μA/cm2.     

混凝土钢筋在不同锈蚀状态下的力学性能退化规律

通过一系列模拟加速锈蚀钢筋正交实验及相应的物理检测和电化学检测手段,系统地研究了混凝土钢筋在不同腐蚀环境条件下的锈蚀速率。实验结果表明,螺纹钢比光圆钢筋耐蚀性更差,在相同腐蚀环境下其抗拉强度及上下屈服强度,以及延伸率的下降程度均比圆钢筋显著。其中,伸长率的变化最为明显;在没有氯离子的环境下,钢筋前期基本以均匀锈蚀为主,后期才发展为局部锈蚀,这时的力学性能指标也呈现出与锈蚀情况对应的正相关性;在严重含氯离子的环境下,初期就表现出不均匀锈蚀状况,这时的力学性能指标与锈蚀情况不再具有线性关系,而出现急速下降的趋势。失重率检测结果印证了腐蚀程度与力学性能的相关性。研究结论为今后钢筋混凝土构件全寿命设计的理论研究奠定了一个实验预研工作基础。     

电化学处理对硝基苯酚模拟废水的研究

以钛钌电极为阳极、钢板为阴极,对含对硝基苯酚（PNP）的模拟废水进行了电化学处理．试验研究了外加电压、极板间距、电解质质量分数、溶液pH值、电解时间等因素对PNP处理效果的影响,结果表明：外加电压7V,pH=10～11,极板间距2cm。支持电解质Na2S04质量分数0．5％的条件下,电解5h,PNP的去除率可达89．3％．     

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。     

潮汐环境下大掺量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝土的野外实验

为检验大掺量矿渣微粉对混凝土耐久性的影响,在海边潮汐环境下对混凝土进行了三年野外实验．实验结果表明,大掺量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝土的抗氯离子侵蚀能力远优于普通混凝土,三年浸泡龄期时,其氯离子渗透深度只有普通混凝土的13％～25％;考虑混凝土的经济性和耐久性,在大掺量矿渣微粉抗海水腐蚀混凝土中,矿渣微粉的细度宜为420～460m^2／kg;在满足混凝土致密的基础上,胶凝材料用量宜少不宜多．     

高地温对混凝土氯离子渗透性能影响分析

混凝土的抗氯离子渗透性是混凝土耐久性的一个重要指标,影响到引水隧洞等工程的使用寿命。为获得高地温对混凝土氯离子扩散的影响规律,在电通量法获得不同养护温度条件下,混凝土的抗氯离子渗透实验结果的基础上,采用非线性氯离子吸附模型与温度耦合的数值计算方法,分析了不同温度梯度条件下混凝土氯离子扩散规律。结果表明:20～60℃混凝土抗氯离子渗透性能随温度升高而增强; 60～90℃抗氯离子渗透性能随温度升高而迅速降低;随时间的推移自由氯离子在混凝土中呈非线性扩散且深度不断增大,直至穿透混凝土。因此,进行氯离子在混凝土中的扩散分布研究,可以客观地预测混凝土的服役寿命。     

纤维网格布表层强化混凝土抗冻性能

为解决寒冷地区机场混凝土道面在长期冻融循环作用下出现的表层开裂、起皮和脱落等问题,提出通过在砂浆层中铺设玄武岩纤维网格布和抗碱玻璃纤维网格布来增强机场道面抗冻性能的方法,研究尾焰喷蚀（烧蚀）、氯盐侵蚀（浸盐）和紫外线照射（紫外）3组环境因素单独和组合作用对纤维网格布强化混凝土抗冻性能的影响规律。对不同种纤维网格布强化混凝土开展不同环境影响因素作用下的单面冻融试验,并利用SPSS软件对试验结果进行定量分析。结果表明：在复合因素作用下,纤维网格布可有效增强混凝土抗冻性能,其中玄武岩纤维网格布效果更好;3种因素同时作用对混凝土抗冻性能影响均很大;2种因素同时作用对不同混凝土抗冻性能的影响不同,对玄武岩纤维网格布强化混凝土抗冻性能的影响程度由大到小依次为烧蚀+浸盐、紫外+浸盐、烧蚀+紫外,对抗碱玻璃纤维网格布强化混凝土和素混凝抗冻性能的影响程度由大到小依次为烧蚀+浸盐、烧蚀+紫外、紫外+浸盐 ;单因素作用对混凝土抗冻性能的影响程度由大到小次序均为浸盐、烧蚀、紫外。     

复杂环境下钢筋混凝土桥梁损伤概率模型及可靠度分析

综合考虑氯离子的结合作用、水灰比、温度和湿度因素对钢筋锈蚀的初始时间的影响,对Fick第二定律进行改进,建立了初锈时间模型.并通过Monte Carlo数值模拟技术,对钢筋混凝土桥梁的保护层厚度、表面氯离子浓度、扩散系数和临界氯离子浓度进行随机抽样,进行了正常使用极限状态下的可靠度计算.研究结果表明,钢筋对锈蚀的敏感程度依次为:保护层厚度、临界氯离子浓度、扩散系数、表面氯离子浓度;随着锈蚀率的增加,桥梁在使用年限达到65年之后,失效概率达到1,同时使用年限下降27%.     

氯盐干湿循环下尾矿球混凝土气体渗透性与孔轴线可靠性

为研究氯盐干湿循环对尾矿球混凝土的影响，分别对普通混凝土(C)、尾矿球混凝土(T)和钢纤维尾矿球混凝土(TF 8)进行气体渗透试验和孔结构试验，得到气体渗透系数、气体体积分数、气泡频率和孔轴线可靠性随氯盐干湿循环侵蚀龄期的变化规律，给出混凝土气体渗透性、孔结构与孔轴线可靠性的关系.结果表明:随氯盐干湿循环侵蚀龄期的增加，C，T和TF 8的气体体积分数、气泡频率均增大，孔轴线可靠性减小，导致气体渗透系数增加;氯盐干湿循环会增加混凝土的渗透性，使孔径分布变差，大孔增加，孔轴线可靠性减小.     

咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成及应用性能评价

以腐蚀速率为评价指标,以原料配比、反应时间、催化剂加量为考察因素,采用正交实验设计,得到了咪唑啉季铵盐缓蚀剂的最佳合成条件:苯甲酸与三乙烯四胺物质的量比为2∶1,先在140～160℃经缩合脱水反应2 h,再升温至220～250℃环化脱水反应2 h,得到咪唑啉中间体;然后使中间体与氯化苄在90℃左右反应4 h,得到咪唑啉季铵盐缓蚀剂主剂.将主剂与表面活性剂和溶剂复配,得到酸化缓蚀剂.采用静态挂片失重法和电化学方法考察了该缓蚀剂的缓蚀性能.结果显示:缓蚀剂质量分数为1%时,N80钢在90℃体积分数为15%的HCl介质中,缓蚀率为97%;缓蚀剂是以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂.     

原油中水滴在电场中的凝聚行为

利用静态电凝聚装置和显微摄影对文题进行研究,考察了水滴直径和油样含水量与电场强度和停留时间的关系。结果表明:水滴的平均粒径和最大平均粒径在低电压下随停留时间的延长而缓慢增大,5min后逐步趋向定值;当场强超过3000V/cm时,水滴粒径在2min之内增长到最大值,然后下降,场强越高,其增长速度和下降速度越快。油样的含水量在电场中停留一段时间后开始下降。电场强度越大,脱水过程开始得越早。在不同的场强下油样含水量的下降速度都是先快后慢。就脱水效率而言,存在一个最佳停留时间。对于绝缘电极来说,交流电场的凝聚脱水效果要高于直流电场。     

基于氯离子时变扩散钢筋混凝土锈胀裂缝时变可靠度研究

基于氯离子Fick扩散定理和法拉第定律,通过研发的四电极传感器体系获得含氯离子混凝土模拟液中腐蚀电流密度规律以及混凝土中氯离子时变扩散系数,建立氯离子时变扩散钢筋腐蚀速率模型;在此基础上基于弹性断裂力学和坑蚀模型,建立坑蚀锈胀裂缝时变可靠度模型,采用Monte Carlo方法求得钢筋混凝土锈胀裂缝时变可靠度.研究表明,基于研发的MnO2参比电极四电极传感器体系平均腐蚀电流密度随氯离子浓度增加而线性增加,随时间增加趋于恒定.采用考虑氯离子时变扩散钢筋腐蚀电流在服役期间钢筋腐蚀电流密度减小.坑蚀锈胀裂缝开始时间在第10~15年;随保护层厚度和钢筋直径增加以及表面氯离子浓度减小,钢筋混凝土坑蚀裂缝宽度减小.研究结果对氯离子诱发的钢筋混凝土坑蚀腐蚀裂可靠度预测具有重要的参考价值.