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钢筋混凝土通电加速锈蚀行为可视化表征

硅酸盐学报 2018年第8期46卷 1081-1086页

作者：郑帆史桂昀董必钦邢锋洪舒贤深圳大学土木工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室

采用微米级X射线计算机断层扫描技术（XCT）对砂浆试块内钢筋的通电加速锈蚀过程进行跟踪测试,建立了一套基于XCT技术来研究钢筋通电加速锈蚀的无损测试方法,实现了钢筋锈蚀过程中钢筋和锈蚀产物的形貌变化的三维可视化表征和锈蚀损失... 详细信息

采用微米级X射线计算机断层扫描技术（XCT）对砂浆试块内钢筋的通电加速锈蚀过程进行跟踪测试,建立了一套基于XCT技术来研究钢筋通电加速锈蚀的无损测试方法,实现了钢筋锈蚀过程中钢筋和锈蚀产物的形貌变化的三维可视化表征和锈蚀损失的量化参数确定。结果表明：在空间上,通电加速锈蚀使钢筋产生沿高度方向较为均匀的锈蚀;在时间上,通电初期前2 h为钢筋的脱钝起锈阶段,锈蚀速率明显低于理论通电锈蚀速率;而后锈蚀速率接近于Faraday定律估计的理论值。

关键词：钢筋通电加速锈蚀 X射线断层成像锈蚀形貌量化分析

金属离子浓度对Q235钢上Mg/Al-CO_(3)^(2-)-LDH防锈膜原位生长的影响

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建筑材料学报 2022年第9期25卷 917-923页

作者：董必钦张成杰秦韶丰洪舒贤深圳大学广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

为延缓钢筋腐蚀,采用水热法结合尿素水解在Q235钢上原位合成了Mg/Al-CO_(3)^(2-)-层状双金属氢氧化物(LDH)新型无机防锈膜,并研究了不同金属离子浓度的反应溶液对LDH膜钢片抗氯盐腐蚀能力的影响;采用X射线衍射(XRD)、衰减全反射傅里叶... 详细信息

为延缓钢筋腐蚀,采用水热法结合尿素水解在Q235钢上原位合成了Mg/Al-CO_(3)^(2-)-层状双金属氢氧化物(LDH)新型无机防锈膜,并研究了不同金属离子浓度的反应溶液对LDH膜钢片抗氯盐腐蚀能力的影响;采用X射线衍射(XRD)、衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)及扫描电子显微镜(SEM)表征了LDH膜的物质组成和外貌结构特征,并用电化学测试评价了LDH膜的防腐性能.结果表明:在低金属离子浓度下制备的LDH膜结晶度较低,尺寸较大,膜厚度较小;高金属离子浓度时会生成富余的碳酸镁杂质,不利于LDH生长晶核活性位点的形成;而在c(Mg^(2+))=0.0500 mol/L、c(Al^(3+))=0.0250 mol/L以及c(尿素)=0.3750 mol/L条件下通过水热法制备的Mg/Al-CO_(3)^(2-)-LDH膜具有较好的结晶度和致密性,对钢片腐蚀起到保护作用.

关键词：氯离子钢筋腐蚀水热法金属离子浓度层状双金属氢氧化物

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碱源对钢表面原位生长LDH抗腐蚀膜的影响

建筑材料学报 2023年第3期26卷 259-265页

作者：董必钦陈沛榆肖冰心赵萌洪舒贤深圳大学广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

为提升建筑用钢抗腐蚀性能,采用水热法在钢表面原位生长Co-Al-CO_(3)^(2-)层状双金属氢氧化物(LDH)防锈膜,并研究了尿素,碳酸钠,碳酸氢钠作为碱源对反应体系的影响,揭示了钢表面生长LDH膜的关键因素.同时,对不同尿素浓度下生长的LDH膜... 详细信息

为提升建筑用钢抗腐蚀性能,采用水热法在钢表面原位生长Co-Al-CO_(3)^(2-)层状双金属氢氧化物(LDH)防锈膜,并研究了尿素,碳酸钠,碳酸氢钠作为碱源对反应体系的影响,揭示了钢表面生长LDH膜的关键因素.同时,对不同尿素浓度下生长的LDH膜微观结构进行了对比,结合电化学法表征了LDH膜的抗腐蚀性能,分析了尿素浓度的影响规律.结果表明:尿素作为碱源时才能在钢上原位生长LDH;尿素在常温下呈中性,Al^(3+)水解形成无定形氢氧化铝沉积在钢表面作为LDH晶核;反应温度升高后尿素会水解使溶液呈碱性,利于LDH晶核生长成膜;当尿素浓度较低时,LDH片尺寸较大,膜有较多孔洞;当尿素浓度较高时,LDH片尺寸较小但会相互挤压产生裂纹;当尿素浓度为0.375 mol/L时,LDH膜生长致密,并具有良好抗腐蚀性能.

关键词：钢筋腐蚀层状双金属氢氧化物碱源尿素浓度原位生长机理

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锈蚀速率对混凝土中锈蚀产物渗透的影响

深圳大学学报（理工版） 2023年第3期40卷 320-325页

作者：洪舒贤郑帆邢锋董必钦深圳大学土木与交通工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

钢筋出现锈蚀后锈蚀产物会在保护层孔隙中扩散,延缓锈胀裂缝发展.为提高从保护层裂缝宽度推算钢筋锈蚀率的准确性,设计不同外加电流密度的通电加速锈蚀实验,使钢筋以不同锈蚀速率发生锈蚀,基于结合X射线计算机断层成像和有限元的逆向建... 详细信息

钢筋出现锈蚀后锈蚀产物会在保护层孔隙中扩散,延缓锈胀裂缝发展.为提高从保护层裂缝宽度推算钢筋锈蚀率的准确性,设计不同外加电流密度的通电加速锈蚀实验,使钢筋以不同锈蚀速率发生锈蚀,基于结合X射线计算机断层成像和有限元的逆向建模方法计算锈蚀产物体积修正系数,量化锈蚀产物渗透,分析锈蚀速率的影响.结果表明,随着钢筋锈蚀速率的增大,锈蚀产物渗透减少,锈蚀产物体积修正系数增大;随着钢筋锈蚀过程发展,锈蚀产物体积修正系数减小,但减小过程与锈蚀速率无关;锈蚀产物体积修正系数随着钢筋锈蚀率的增大呈指数减小.研究结果可为钢筋混凝土结构的钢筋锈蚀评估提供依据.

关键词：混凝土钢筋锈蚀损失裂缝宽度锈蚀速率锈蚀产物渗透

基于XCT技术的混凝土智能缓蚀系统性能表征

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建筑材料学报 2018年第1期21卷 33-40页

作者：刘昱清丁蔚健秦韶丰洪舒贤邢锋中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 深圳大学广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

为优化对钢筋混凝土结构中钢筋的保护,设计了1套基于微胶囊的智能缓蚀系统(其中的微胶囊以乙基纤维素为囊壁,分别以单氟磷酸钠和亚硝酸钠为囊芯)并就其缓蚀性能进行了研究.利用XCT(X射线层析成像)技术进行钢筋锈蚀过程跟踪测试并对微胶... 详细信息

为优化对钢筋混凝土结构中钢筋的保护,设计了1套基于微胶囊的智能缓蚀系统(其中的微胶囊以乙基纤维素为囊壁,分别以单氟磷酸钠和亚硝酸钠为囊芯)并就其缓蚀性能进行了研究.利用XCT(X射线层析成像)技术进行钢筋锈蚀过程跟踪测试并对微胶囊的缓蚀效果进行了分析.结果表明:混凝土智能缓蚀系统对其中的钢筋起到了显著保护作用,缓蚀效果明显;在干湿循环试验中,相较于空白样,亚硝酸钠系统和单氟磷酸钠系统中的钢筋起锈时间分别延缓648,216h,开裂时间相应延缓432,144h;在干湿循环648h后,亚硝酸钠系统和单氟磷酸钠系统中的钢筋锈蚀率分别为1.93%,3.06%,均明显低于空白样(锈蚀率为10.46%).

关键词：微胶囊钢筋缓蚀 X射线层析成像

基于体应变的水泥基材料修复区粘结效果可视化分析

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硅酸盐学报 2022年第8期50卷 2078-2086页

作者：董必钦彭少成张健超翁建武洪舒贤深圳大学土木与交通工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518000

界面的粘结效果对水泥基材料的修复至关重要,但是目前没有合适的方法评估粘结材料是否在界面建立有效粘结。本工作提出一种方法对水泥基样品修复区的粘结效果进行可视化分析。对3个具有不同粘结面积的砂浆样品开展X射线计算机断层扫描... 详细信息

界面的粘结效果对水泥基材料的修复至关重要,但是目前没有合适的方法评估粘结材料是否在界面建立有效粘结。本工作提出一种方法对水泥基样品修复区的粘结效果进行可视化分析。对3个具有不同粘结面积的砂浆样品开展X射线计算机断层扫描原位轴压试验并获取加载过程中的体图像,然后采用数字体相关法(DVC)对变形前后的体图像进行相关计算。未粘结区域不受粘结剂约束,加载过程中会产生较粘结区域更大的变形,通过DVC应变图中出现的应变突变可以检测出样品中未建立有效粘结的区域。结果表明,应变图中检测出的未建立有效粘结区域与实际的未粘结区域对应良好,说明该方法能检测定位出修复后的样品中的无粘结区域。

关键词：水泥基材料修复 X射线断层扫描数字体相关粘结效果可视化分析

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碱激发锂渣人造骨料的制备和性能表征

材料导报 2021年第15期35卷 15011-15016页

作者：董必钦罗小龙田凯歌洪舒贤王琰帅深圳大学土木与交通工程学院深圳518060

锂渣是锂电池产业的重要工业废渣之一。以锂渣为原材料,利用碱激发技术制备人造骨料,并研究锂渣和激发剂用量对人造骨料性能的影响。采用颗粒强度仪测试锂渣人造骨料的单颗强度,并依照标准规范对人造骨料的其他物理性质,如成型类型、粒... 详细信息

锂渣是锂电池产业的重要工业废渣之一。以锂渣为原材料,利用碱激发技术制备人造骨料,并研究锂渣和激发剂用量对人造骨料性能的影响。采用颗粒强度仪测试锂渣人造骨料的单颗强度,并依照标准规范对人造骨料的其他物理性质,如成型类型、粒度分布和吸水率进行了表征与分析。使用扫描电子显微镜(SEM)研究人造骨料的微观结构,并通过X射线计算机断层扫描技术(XCT)进一步表征人造骨料内部结构。结果表明,最优配合比的骨料(LS50-6)的抗压强度可以达到5.25 MPa,并具有较高的早强性能。微观结构上,锂渣含量增加会导致骨料的致密性降低,而激发剂用量增加会导致骨料的致密性增强,且骨料的孔隙分布呈现从外到内逐渐增大的形态。这些性能使得该锂渣骨料在轻质混凝土中应用具有潜在的前景。

关键词：锂渣碱激发技术人造骨料微观结构力学性能

NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中胶凝物相表征

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材料导报 2024年第13期38卷 134-139页

作者：刘源涛董必钦洪舒贤王琰帅房国豪深圳大学土木与交通工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室深圳市低碳建筑材料与技术重点实验室广东深圳518060

石灰石粉在水泥基材料中活性较低。然而,采用NaAlO_(2)作为激发剂,可以制备性能较好的石灰石粉基胶凝材料。为深入研究NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中的胶凝物相,明晰其性能形成机理,本工作对比分析了NaAlO_(2)激发(D1)与NaOH、Al(OH)_... 详细信息

石灰石粉在水泥基材料中活性较低。然而,采用NaAlO_(2)作为激发剂,可以制备性能较好的石灰石粉基胶凝材料。为深入研究NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中的胶凝物相,明晰其性能形成机理,本工作对比分析了NaAlO_(2)激发(D1)与NaOH、Al(OH)_(3)按1∶1的物质的量比复配激发(D2)的反应进程、产物占比、力学性能、微观结构特征。试验结果表明,D1与D2均出现了两个放热峰。第一个峰对应着激发剂溶解,第二个峰与单碳型碳铝酸钙(Mc)生成有关。D1中Mc的结晶进程快于D2中的,其第二个放热峰出现时间比D2早。D1中,部分NaAlO_(2)生成了Mc,其他被消耗部分没有形成晶体产物,而是形成介于晶体与无定形状态之间的微晶AH_(3)相。透射电镜(TEM)结果表明,微晶AH3相呈现出衍射斑点零星分布于同心圆环上的衍射特征,其颗粒尺寸比三水铝石(Gibbsite)小,具有更好的胶凝特性。养护28 d后,D1(22.80 MPa)的抗压强度显著高于D2(0.95 MPa),表明AH_(3)相是NaAlO_(2)激发石灰石粉的净浆中的重要胶凝物相。

关键词：石灰石粉 NaAlO_(2) 反应进程胶凝性能 AH3相

基于电沉积水热法的钢表面Mg-Al-NO_(3)-LDH膜原位生长制备及沉积电位优化

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建筑材料学报 2024年第5期27卷 454-460页

作者：董必钦陈家濠陈沛榆刘文杰洪舒贤深圳大学广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

为提升建筑用钢的耐久性,通过电沉积法在钢表面形成层状双氢氧化物(LDH)晶核,再通过水热反应让LDH晶核生长成形成致密的Mg-Al-NO_(3)-LDH膜,分析了电沉积电位对钢基底表面LDH膜生长的影响,讨论了LDH膜的形成机理.结果表明,当电沉积电位... 详细信息

为提升建筑用钢的耐久性,通过电沉积法在钢表面形成层状双氢氧化物(LDH)晶核,再通过水热反应让LDH晶核生长成形成致密的Mg-Al-NO_(3)-LDH膜,分析了电沉积电位对钢基底表面LDH膜生长的影响,讨论了LDH膜的形成机理.结果表明,当电沉积电位为-1.4 V(相对于Ag/AgCl电极)时,LDH纳米片聚集堆叠致密,形成的LDH膜结构最为密实,实现了对钢基底良好的锈蚀防护.

关键词： LDH薄膜碳钢电沉积法腐蚀防护电沉积电位