A time-saving method for assessing the corrosion inhibitor efficiency

Corrosion inhibitor is one of the most important technologies to enhance the durability of steel reinforced concrete. A kind of time-saving method was developed to assess the inhibitor efficiency by using a 16 voltage electric field to accelerate the chloride ion diffusion in concrete and inducing corrosion. Both macrocell and microcell current measurements were used to confirm the corrosion initiation status of steel. The comprehensive efficiency of inhibitor shall be assessed in three aspects. The results clearly show the efficiency of different inhibitors, which indicate the reliability of this time-saving method.     

基于直流阶跃暂态电阻法的混凝土渗透性表征

渗透性是影响混凝土耐久性的最重要指标,当前工程中所用混凝土渗透性试验方法,无论是水渗透性还是氯离子渗透性,其测试过程都存在耗时长、操作不便的缺点。为解决混凝土渗透性实时、原位监测的问题,利用基于直流阶暂态电阻法所测混凝土电阻率表征混凝土渗透性,分析了水胶比、矿物掺合料掺量、混凝土饱水度、环境温度等不同因素对各龄期混凝土暂态电阻率的影响规律,将暂态电阻率与混凝土各龄期的强度、吸水速率、抗水渗透性、抗氯离子渗透性等性能建立联系。结果表明,暂态电阻法测试结果与现有混凝土渗透性方法测试结果具有较高的关联性,提出了暂态电阻法测试结果用于混凝土渗透性评价的推荐值,验证了暂态电阻法可用于评价混凝土抗渗透性。     

Performance of Sacrificial Anodes in Reinforced Concrete

The electrochemical performance of the anodes was measured in the reinforced concrete test block in artificial sea water. Their chemical composition,metallographic structure and surface morphology were analyzed. It was found that concrete mix proportion and the covering layer thickness had an impact on the performance of sacrificial anodes. The thermal-sprayed zinc alloy anodes had a more negative corrosion potential and larger galvanic current than metallurgy ones in the same conditions. They had similar chemical composition. But metallographic structure showed that the structure of thermal-sprayed zinc alloy anodes was a loose porous. This structure had the catalytic effect on the andes electrochemical reactions and made the anodes the electrochemical exchange current density increase and the corrosion potential move to negative direction.     

海洋大气区蒸养矿粉混凝土内部离子传输与反应

处于滨海大气区的钢筋混凝土结构容易受到氯离子、硫酸根离子等有害离子的侵害，导致结构服役寿命缩短。通过低场核磁等试验研究了蒸养、标养混凝土的孔径分布，揭示了氯离子、硫酸根离子对蒸养混凝土的侵蚀演变规律。结果表明，相比于标养混凝土，蒸养混凝土的无害孔含量降低，有害孔和多害孔含量增大，导致具有更高水化程度蒸养混凝土的抗压强度低于标养混凝土抗压强度。掺入一定量的矿粉可以显著提高蒸养混凝土抗氯离子侵蚀能力，氯离子结合能力越大，氯离子扩散系数越小，表层氯离子浓度越低。当矿粉掺量为25%时，蒸养混凝土的氯离子扩散系数较低，说明矿粉的二次水化作用优化孔径效果达到最佳；随着矿粉掺量的增加硫酸根离子反应系数逐渐降低，当矿粉掺量为50%时，由于混凝土中的钙相物质含量最低，导致硫酸根离子的反应系数最小。     

劈裂裂缝混凝土在海洋潮汐区的氯离子传输

研究了不同尺度劈裂裂缝混凝土在海洋潮汐区环境作用下的氯离子浓度分布、氯离子传输以及钢筋锈蚀规律.试验结果表明:劈裂裂缝在制备过程中存在裂缝回复,裂缝宽度应以卸载后位移传感器获得的裂纹宽度值为准.裂缝混凝土氯离子浓度随深度增加而下降,然后在10 mm深度以下形成稳定段.裂缝区域稳定段氯离子浓度随裂缝宽度增加而呈指数函数增加,裂缝周边区域稳定段氯离子浓度则随裂缝宽度增加而线性增加;但与裂缝区域氯离子增加幅度相比,其增加幅度不明显.裂缝宽度大于0.05 mm,30d海洋暴露后混凝土裂缝面氯离子渗透深度近50 mm,沿垂直裂缝面向内平均渗透20 mm左右,钢筋表面锈蚀率快速增加.裂缝混凝土氯离子扩散系数与混凝土抗氯离子扩散能力、裂缝密度(包括裂缝的基体宽度/裂缝宽度)、裂缝对氯离子结合性能密切相关.当裂缝密度小于70时,裂缝混凝土氯离子扩散系数线性增加;距裂缝位置越近,混凝土氯离子扩散系数增加越大;裂缝越宽,其对混凝土影响范围越大.     

受氯离子侵蚀钢筋混凝土结构的耐久性检测诊断

基于电化学理论，考虑不同腐蚀阶段，研究探讨了氯离子的侵蚀作用机理、结构混凝土中氯离子含量界限值、氯离子的扩散等有关问题，简要分析了不同腐蚀阶段结构钢筋锈蚀检测的几种常用电化学方法，介绍了混凝土抗氯离子渗透性的相关检测技术，并基于不同腐蚀控制策略，结合工程实际，提出了针对氯离子腐蚀的结构防护对策．     

锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能试验

为研究锈蚀对钢筋与混凝土间黏结性能的影响,制作20个中心拉拔试件.通过电化学加速锈蚀得到理论锈蚀率为0%、0.5%、1%、2%、5%的拉拔试件,完成了不同锈蚀率下钢筋与混凝土的拉拔试验.从钢筋几何外形特征与混凝土强度在锈蚀过程中变化的角度分析了锈蚀率对极限黏结强度的影响,以割线刚度的方法定量研究了锈蚀率对黏结刚度的影响.阐述了锈胀裂纹、黏结刚度及试件破坏模式随锈蚀率变化的规律.试验结果表明:随着锈蚀率增大,钢筋与混凝土间的黏结强度、黏结刚度呈现先增大后减小趋势.黏结刚度的退化与锈胀裂纹的出现具有一定相关性.通过整理国内外学者黏结强度退化数据,得到了两段式黏结强度退化试验模型及一定程度上可供工程参考的黏结强度退化保守模型.最后,基于两段式黏结-滑移模型得到了不同锈蚀率下钢筋与混凝土间黏结-滑移本构模型.     

钢筋混凝土人工气候加速腐蚀的试验研究

在分析了含有氯离子的混凝土内钢筋锈蚀机理的基础上，介绍了利用人工气候实验室进行混凝土内钢筋加速锈蚀的试验，并对试验结果进行了分析。试验表明，温度和相对湿度对受氯离子侵蚀的混凝土内钢筋的锈蚀速度有很大影响，随着温度或相对湿度的提高，钢筋的锈蚀速度也会加快。试验还表明钢筋的保护层厚度及直径大小也明显影响它的锈蚀速度。     

Reliability-based service life prediction of existing concrete structures under marine environment

Chloride-induced corrosion of the reinforcement is considered as one of the major mechanisms resulting in the reduction of structural resistance of reinforced concrete structural elements located in marine and other aggressive environments. A study of reinforced concrete structures located at the Fangcheng dock in the Beibu Gulf port, China, was present. The result from field survey indicates that the concrete cover depth and chloride diffusion coefficient fit best normal distribution and lognormal distribution, respectively. The service life of structure is about 55 a, while initiation time is 45 a. Sensitivity analysis indicates that the most influential factor of the structure service life prediction is concrete cover, followed by diffusion coefficient, diffusion decay index, critical chloride concentration, surface chloride concentration, current density and localized pitting corrosion. Finally, the effects of diffusion decay index and critical chloride concentration on structure service life prediction are discussed.     

氯盐对灌注桩混凝土硫酸盐腐蚀规律的影响

复杂盐渍环境多种离子侵蚀灌注桩混凝土等现浇混凝土结构的腐蚀规律研究较少.文中对未经标准养护的混凝土试块进行全浸泡侵蚀试验,模拟混凝土灌注桩受硫酸盐及氯盐共同作用的侵蚀过程,探讨氯盐对现浇混凝土硫酸盐腐蚀规律的影响.结果发现,混凝土试块受侵蚀的前7 d,其抗压耐蚀系数均高于1,之后呈现先增大后减小的趋势;侵入混凝土试块中的硫酸根离子随着侵入深度的增加逐渐减小,并且越向深处侵入混凝土内部的硫酸根离子含量衰减速度越快;氯离子的存在抑制了硫酸根离子在混凝土内部的扩散,且加速了硫酸根离子随深度的衰减速度.由于氯离子的先期反应阻碍了石膏型硫酸盐侵蚀发生,从而减少了硫酸盐对于混凝土侵蚀所造成的强度损失,氯盐含量低时效果最明显.     

Bond Strength Degradation of Corrosive Reinforced Lightweight Concrete

The influence of reinforced bar corrosion on the bond degradation in lightweight concrete was studied. Accelerated constant current corrosion tests were performed on lightweight reinforced concrete samples, and the influential factors, such as protective layer thickness, reinforced bar diameter and corrosive level were investigated. The constant current step method was used to measure the electric resistance of the concrete protective cover, which was used to characterize the corrosion level of the rebar. Experimental results indicated that the corrosive resistance increased with increasing the cover dimension and decreasing the reinforced bar diameter, and the rate of decrease in the specimen impedance after cracking depended on the cover dimension. A new medium was offered for the further research on the performance degradation of corrosion lightweight concrete.     

再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性试验研究

氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性降低甚至结构破坏的一个主要原因，同样再生骨料混凝土的抗氧离子渗透性直接关系到结构的安全和工程应用的耐久性。鉴于此，用ASTM C1202法对掺入粉煤灰、矿渣等微细矿物掺合料和加入高效减水荆的再生骨料混凝土以及天然骨料的氯离子渗透性进行了对比试验。试验结果表明粉煤灰、矿粉等矿物掺合料可以有效地改善再生骨料混凝土的氯离子渗透性，且随着强度的提高养护龄期的增长，再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性增强，试验结果表明虽然再生骨料混凝土的抗氯离子渗透性较天然骨料混凝土差，但仍具有很好的抗氯离子渗透性。     

光纤光栅监测混凝土中钢筋锈蚀的可行性研究

基于混凝土中钢筋腐蚀后体积变化的事实,提出一种用于测量混凝土中钢筋腐蚀的新型传感器的设想。将光纤光栅拉伸后固定在圆形钢筋的表面,放入腐蚀溶液中加速钢筋的腐蚀。在钢筋被腐蚀后,光纤光栅所受到的拉伸应变将被释放,光纤光栅的反射光波长发生变化,通过测量光纤光栅的波长可以测得钢筋腐蚀程度。试验表明,光纤光栅可以用来测量混凝土中钢筋的腐蚀,测量精度优于±0.1 μm,测量范围约12 μm,非常适用于混凝土结构中钢筋腐蚀的早期监测。     

带裂缝混凝土进行硅烷浸渍防护的研究

对于海工混凝土结构或者是处于氯离子侵蚀条件下的混凝土结构,如果出现裂缝,则裂缝将成为侵蚀性离子进入混凝土的便捷通道,极易造成钢筋的锈蚀和混凝土破坏。试验选择在混凝土试件出现0.2 mm宽的裂缝后,对其进行硅烷溶液、乳液或者凝胶浸渍处理,然后再进行氯离子侵蚀试验。通过对试件氯离子二维含量的分析,验证了对带裂缝混凝土进行硅烷浸渍防护处理具有非常好的效果。     

海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析

为了实现海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析的目标,首先给出了海洋环境混凝土桥梁耐久性退化过程中三个关键时刻的计算数学模型和截面削弱过程的模拟方法.以一座预应力混凝土连续梁为对象,利用笔者自行编写的分析程序分析了保护层厚度、大气温度、钢筋锈蚀临界氯离子浓度、混凝土表面氯离子浓度和混凝土强度等设计参数对混凝土桥梁耐久性能的影响程度.结果表明：在整个退化过程中,保护层厚度对整个过程都有显著影响,钢筋锈蚀临界氯离子浓度和混凝土表面氯离子浓度对钢筋开始锈蚀时刻影响明显,大气温度和混凝土强度则对钢筋锈蚀速率有一定影响.增大保护层厚度和减小混凝土渗透性可明显改善海洋环境中混凝土桥梁的耐久性能.     

滨海非饱和钢混结构中氯离子传输的数值模拟

为探究非饱和状态下钢混结构中氯离子质量分数的分布情况,定义容量矩阵、传递矩阵和氯离子通过率向量,并与瞬态热平衡方程中的各参量进行等效,给出了基于ANSYS热分析模块模拟非饱和混凝土中氯离子传输的数值方法,在验证方法有效性的同时,探究钢筋混凝土梁遭受单向、双向、三向侵蚀后梁内的氯离子质量分数分布规律.研究结果表明:数值模拟程序所得氯离子质量分数值与试验结果非常接近,非饱和混凝土氯离子传输的数值模拟方法有效;钢筋混凝土梁遭受单向侵蚀时混凝土中氯离子质量分数衰减的最快,双向侵蚀其次,三向侵蚀时氯离子质量分数衰减最慢;在遭受多向氯离子侵蚀时,箍筋及纵筋表面氯离子质量分数比单向侵蚀时大;受侵蚀的相邻截面越多,钢筋越容易锈蚀,且距离越近的截面对其影响越大;氯离子从3个方向侵蚀的计算结果略大于从两个方向侵蚀的计算结果,左侧氯离子在10年侵蚀时间内有部分通过梁宽方向传输至右侧,因此,在长时间的侵蚀作用下,受到多向侵蚀的钢混梁内钢筋的腐蚀情况更为严重.     

Effect of Aluminum Tri-polyphosphate on Corrosion Behavior of Reinforcing Steel in Seawater Prepared Coral Concrete

Atri-polyphosphate was used as a corrosion inhibitor in the seawater prepared coral concrete, and its influence on the corrosion behavior of carbon steel, 304 austenitic stainless steel, and 2205 duplex stainless steel was studied by the open-circuit potential, electrochemical impedance spectroscopy, and potentiodynamic polarization, respectively. The results reveal that the corrosion potential and impedance of the reinforcing steel increase, while the corrosion current density decreases with the content of aluminum tripolyphosphate in the coral concrete. A low content of the corrosion inhibitor significantly retards the corrosion of the two stainless steels, but it cannot effectively inhibit the corrosion of the carbon steel in the coral concrete.In general, the carbon steel is unsuitable for the coral concrete for its poor corrosion resistance. In contrast,the stainless steels, especially the 2205 duplex stainless steel, shows an excellent anti-corrosion property in the seawater prepared coral concrete containing a certain amount of inhibitor, which is one of the satisfactory candidate methods to build the long-life coral concrete constructions.     

氯盐环境下桥梁混凝土结构的腐蚀行为及破坏机理

为了解决氯盐导致钢筋混凝土结构耐久性破坏的问题,通过测试处于氯盐侵蚀环境中混凝土内部Cl-含量、pH值及含碱量的分布规律,探讨了氯盐对混凝土结构的腐蚀行为和破坏机理;揭示了氯盐侵蚀下钢筋混凝土曲线桥梁过早劣化的机理,并对此类病害的防治及治理提出了合理建议。结果表明：干湿循环条件下,大量Cl-侵入混凝土内部并且到达钢筋表面,造成钢筋锈蚀、混凝土胀裂,且随Cl-含量增加,混凝土PH值下降,含碱量增大;在含有Cl-的区域,混凝土PH值均降低;氯盐入侵后,增大了混凝土碱骨料破坏的可能性,混凝土内部孔结构发生了明显粗化。     

纤维纳米混凝土力学性能和抗氯离子渗透性能的研究

通过坍落度、贯入阻力试验,不同龄期抗压强度、劈拉强度和抗折强度试验以及氯盐溶液浸泡干湿循环试验,探讨了钢纤维掺量、纳米矿粉种类和掺量以及混凝土基体强度对纤维纳米混凝土工作性能、凝结时间、基本力学性能和抗氯离子渗透性能的影响.结果表明:随钢纤维掺量增加,纤维纳米混凝土坍落度逐渐减小,各龄期强度和28 d龄期抗氯离子渗透性能呈增大趋势;随纳米SiO2掺量增加,拌合物坍落度快速降低,初凝、终凝时间缩短,各龄期强度整体呈上升趋势且抗氯离子渗透性能逐渐提高;随纳米CaCO3掺量增加,坍落度先增加后减小,初凝时间逐渐缩短,终凝时间变化不显著,各龄期强度呈增大趋势且抗氯离子渗透性能逐渐提高;随混凝土基体强度降低,坍落度快速增大,初凝和终凝时间迅速延长,各龄期强度和28 d龄期抗氯离子渗透性能逐渐降低.钢纤维的掺入,改善了混凝土的破坏形式;纳米矿粉的掺入,改善了混凝土的微观结构,增加了混凝土基体的密实度.混凝土中掺入适量的纤维和纳米矿粉,有效改善了混凝土的性能.     

钢筋锈蚀导致混凝土结构失效的机理与检测技术

钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素之一,特别是钢筋暴露在氯化物中(氯化物可能来自配料或来自周围氯化物环境)。酸性气体渗透引起混凝土碳酸化是钢筋锈蚀的另一原因,此外还有一些其他方面的因素,如混凝土的质量,混凝土结构的外部环境等。可用多种方法评估钢筋锈蚀的原因及程度,但检测结果的解释有时十分困难。讨论了钢筋锈蚀的机理,以及钢筋锈蚀的检测技术。