1.题目：
Corrosion products and corrosion-induced cracks of low-alloy steel
and low-carbon steel in concrete
（低合金钢和低碳钢在混凝土中的腐蚀产物及腐蚀引发的裂缝
）
2.关键词：
低合金钢; 腐蚀产物; 裂缝; 混凝土; X射线计算机断层扫描 (X-CT)
3.摘要：
利用
X射线计算机断层扫描（X-CT）
和
环境扫描电子显微镜（ESEM）
表征
了
钢-混凝土界面处腐蚀产物的分布以及腐蚀引起的裂缝模式
。
将
一种新型低合金钢筋（
LA钢
）和传统低碳钢筋（
LC钢
）
嵌入混凝土
中，
并施加外加电流加速腐蚀
。拉曼光谱分析结果表明，LC钢的
主要
腐蚀产物
为非保护性的针铁矿（
γ-FeOOH
），而在富铬的LA钢内锈层中，则发现了稳定且具有保护作用的磁赤铁矿（
γ-Fe
2
O
3
）以及较少结晶的铁氧体（
δ-FeOOH
）和水铁矿（
5Fe
2
O
3
·9H
2
O
）。
4.引言：
钢筋在混凝土中的腐蚀是严酷环境下基础设施结构劣化的主要原因之一。
钢筋最初由碱性混凝土孔隙溶液形成的保护性钝化膜保护。然而，当暴露于氯化物和大气中的二氧化碳时，这层
钝化膜会变得不稳定并最终失去钝化作用
。
在钝化膜失效后，钢筋与混凝土界面会形成腐蚀产物。
由于腐蚀产物的体积比原始钢筋大，钢筋混凝土界面处会
因不断增加的膨胀压力而出现裂缝
。
为减轻钢筋腐蚀引起的混凝土损害，性能价格比高的合金钢作为低碳钢的替代品正受到越来越多的关注。合金钢中最常用的合金元素是铬（Cr），因为其价格低于镍（Ni）和钼（Mo）。更重要的是，
适量的铬添加到合金钢中可以提高钢材的钝化能力和锈层的耐腐蚀性。
此前研究中广泛研究了铬含量超过3%（重量百分比）的合金钢。研究表明，含铬钢材的钝化膜比低碳钢具有更好的抗点蚀能力，因为在含铬钢材的钝化膜中可以形成Cr(OH)
3
。由于形成了更具保护性的钝化膜，含铬钢材的氯化物阈值远高于低碳钢。钝化失效后，赤褐铁矿（
α-FeOOH
）是含铬钢材形成的主要铁氧化氢化物之一，被认为
是在氯化物环境下的保护性腐蚀产物
。尽管含铬量超过3%的含铬钢材比低碳钢具有更高的耐腐蚀性，但
其较差的可焊性和高价格限制了其大规模普及和现场应用
。
与低碳钢和高铬含量的钢材相比，优化的低合金钢（铬含量<1%）具有多种优点，如增量成本极低、优异的机械性能和良好的焊接性能。由于形成了致密且具有保护性的锈层，低合金钢具有显著的长期耐腐蚀性。此外，应注意，不锈钢和高合金钢的耐腐蚀性在很大程度上受铬耗尽的多孔氧化皮的影响，这会抑制含铬钝化膜的形成。因此，不锈钢制造商建议去除不锈钢表面的氧化皮以提高其耐腐蚀性，这会增加成本并污染环境。在低合金钢中，氧化皮中铬含量极少，氧化皮对其耐腐蚀性的影响较小。因此，
低合金钢是常规低碳钢在现场条件下广泛使用的理想替代品。
然而，
之前的大多数关于低合金钢耐腐蚀性能的研究都是在模拟混凝土孔隙溶液中进行的。因此，钢筋与混凝土界面对低合金钢钝化膜和腐蚀产物形成的影响通常会被忽略。
此外，在混凝土保护层中无法观察到腐蚀产物的形成与渗透以及腐蚀引发的裂缝的演变，而这些对于评估钢筋混凝土结构的使用寿命至关重要。
为了全面了解铬含量低于1%的低合金钢腐蚀产物的性质以及混凝土中腐蚀引发裂缝的分布，
本研究通过外加电流方法诱导低碳钢（LC钢）和低合金钢（LA钢）的活性腐蚀。
使用
X射线计算机断层扫描（
X-CT
）、光学显微镜（
OM
）和带能量色散X射线光谱（
EDS
）的环境扫描电子显微镜（
ESEM
）
研究了腐蚀产物和裂缝的分布
。还
利用拉曼光谱鉴定了
LC钢和LA钢在钢-混凝土界面的
腐蚀产物组成
。
5.主要研究
Fig. 1
. Optical
micrographs
of etched steels.
Fig. 2. The schematic diagram of concrete specimen with embedded reinforcing steel.
Fig. 3. The set-up for accelerated corrosion test by impressed current method.
Fig. 4. The photograph of cracked concrete specimen and 3D reconstructed tomograms of corroded LC steel after accelerated corrosion. (For interpretation of the references to colour in this figure legend, the reader is referred to the Web version of this article.)
Fig. 5. The photograph of cracked concrete specimen and 3D reconstructed tomograms of corroded LA steel after accelerated corrosion. (For interpretation of the references to colour in this figure legend, the reader is referred to the Web version of this article.)
Fig. 6. 2D cross-sectional images for the corrosion products of LC steel and the corrosion-induced cracks in concrete.
Fig. 7. 2D cross-sectional images for the corrosion products of LA steel and the corrosion-induced cracks in concrete.
Fig. 8. The cross-sectional morphologies of rust layer at the steel-concrete interface.
Fig. 9. BSE micrograph of the corrosion products of LC steel and the elemental mapping for elements distribution at the steel-concrete interface.
