省部共建国重室陈正教授团队在含硫酸盐混凝土中钢筋的脱钝化机理研究中取得研究进展

2024年05月22日 17:00  点击:[]

近日,省部共建国重室陈正教授研究团队在含硫酸盐混凝土中钢筋的脱钝化机理研究中取得进展,相关工作以"Mechanism of rebar depassivation in concrete containing sulphate: A vicious cycle between sulphate adsorption and surface vacancy formation"为题,发表在《Corrosion Science》上。

硫酸盐引起的钢筋腐蚀会影响混凝土结构的使用寿命。然而,这一问题背后的相关机制尚不清楚,因此值得进一步研究。为了填补这一空白,本研究进行了OCP、EIS和LPR三个电化学实验,并进行了XPS和SEM表征。此外,采用密度泛函理论(DFT)模拟了钢筋在硫酸盐条件下的脱钝化行为。综上所述,揭示了潜在的机制。结果表明,硫酸盐离子的存在降低了钢筋钝化膜的厚度和外层Fe3+/Fe2+的比值;在饱和Ca(OH)2溶液中,[SO42−]/[OH]引起钢筋失钝化的阈值为1.26 ~ 1.51。然后,分别选择原始表面和含有空位的α-Fe2O3(001)表面,通过DFT模拟钢筋周围的钝化膜表面。结果表明,SO42−的吸附促进了表面空位的形成,并且与原始表面相比,SO42−覆盖率的增加也促进了含O空位表面上Fe空位的形成。然后,Fe-O对空位形成,进而促进了SO42−在钢筋钝化膜上的后续吸附。结合实验结果和DFT模拟,认为硫酸盐诱导钢筋脱钝化过程存在一个恶性循环,具体表现为(i)对SO42−的吸附,(ii)空位的形成和增加,以及(iii)对SO42−的吸附逐渐增强。

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