《Journal of Building Engineering》：Mechanistic Insights into Temperature-Dependent Chloride Threshold Values in Low-Carbon Fly Ash Mortars under Long-term Exposure
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•评估了温度对不同低碳度钢筋混凝土砂浆长期耐腐蚀性能的影响。•高温导致所有砂浆的氯化物临界值显著降低。•高温促进腐蚀产物的形成，这些产物占据相对较大的体积，可能导致更早的开裂。引言氯盐诱导腐蚀仍然是海洋环境中钢筋混凝土（RC）结构的主要退化机制。这种退化是由海水和海沫中的氯离
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评估了温度对不同低碳度钢筋混凝土砂浆长期耐腐蚀性能的影响。
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高温导致所有砂浆的氯化物临界值显著降低。
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高温促进腐蚀产物的形成，这些产物占据相对较大的体积，可能导致更早的开裂。
引言
氯盐诱导腐蚀仍然是海洋环境中钢筋混凝土（RC）结构的主要退化机制。这种退化是由海水和海沫中的氯离子侵入引起的，氯离子渗透通过混凝土保护层，当氯离子含量超过临界浓度时，导致内部嵌入的钢筋钝化膜破坏[1]、[2]。这严重影响了结构的长期适用性。根据NACE 2013年的一份报告，腐蚀引起的退化总成本（包括直接和间接成本）占全球GDP的3.4%。
传统上，对耐久混凝土基础设施的需求是通过增加水泥含量来实现的，以在混凝土中获得低渗透性和高碱性，从而减少氯离子渗透并保持钢材表面稳定的钝化氧化层[3]、[4]、[5]、[6]。在气候变化的背景下，建筑部门面临越来越大的减少环境足迹的压力。这促使政策向采用各种矿物掺合料（SCMs）的低碳混凝土转变。掺加这些矿物掺合料可降低混凝土孔隙率，并提供额外的硅和铝形成二次反应产物，结合更多的侵入氯离子[7]、[8]、[9]，从而提高抗氯离子渗透能力[10]、[11]。虽然增强抗氯离子侵入能力已被广泛观察到，但矿物掺合料的加入与氯化物临界值之间的联系仍存在很大争议，许多先前研究均有报道[12]、[13]、[14]。
除了混凝土保护层的性能外，钢筋腐蚀还受到温度等微气候参数的影响，这些参数因地理位置和使用条件而异[15]、[16]。高温影响整个腐蚀过程中的三个关键方面：(i) 混凝土的氯离子侵入速率，(ii) 水泥水化物的氯离子结合能力，以及 (iii) 氯化物临界值。氯离子侵入在高温下通常按照阿伦尼乌斯定律加速进行[17]、[18]、[19]。对于低氯含量，混凝土中的氯离子结合能力随温度升高而降低；但在高氯含量下则增加[4]、[9]、[20]。与上述两个因素相比，直接评估高温如何影响氯化物临界值的研究非常有限，其中大多数是通过将钢材浸入碱性环境中进行的[21]、[22]、[23]、[24]。这些研究观察到在高温下形成了一层薄的、易产生缺陷的钝化膜，导致氯化物临界值急剧下降。虽然这些研究为高温为何加速钢筋去钝化并增加腐蚀电流提供了关键见解，但由于对混凝土内部环境过于简化，其测试方案常受到批评。另一种采用的方法是在浇筑时将氯化物混入钢筋混凝土中以评估高温的作用，但这可能无法代表真实条件，且在这种情况下无法准确获得氯化物临界值[25]、[26]、[27]、[28]。尽管如此，这种方法的结果与碱性溶液中观察到的趋势一致，即在相似的氯含量水平下，高温时腐蚀速率明显更高。
文献表明，由于缺乏对实际钢筋混凝土/砂浆的系统研究，在高温下的真实服役条件下，引起钢材从钝化态转变为活化态（即钝化膜破坏）的氯含量水平尚不确定。在缺乏这一重要信息的情况下，数值模型通常使用从文献中获得的标准氯化物临界值，而不考虑服役温度，这在几项研究中可见[29]、[30]、[31]。
因此，本研究系统地研究了高温下嵌有SCMs的低碳砂浆中钢筋的氯盐诱导腐蚀性能，这种情况在热带地区的许多国家经常遇到。然后将腐蚀性能与在标准实验室温度25°C下暴露的相同砂浆进行比较。目标有三方面：(1) 量化温度依赖的氯化物临界值；(2) 评估在这些极端条件下向混凝土中添加SCMs是否有益；(3) 通过数值模型评估对总使用寿命的影响。该研究采用了电化学技术，包括电化学阻抗谱（EIS）和开路电位（OCP），以及氯离子滴定、热重分析（TGA）、拉曼光谱和孔隙率估算等化学技术。测得的氯化物临界值随后作为COMSOL二维模型的输入，以评估基于所用氯化物临界值预测的腐蚀起始时间如何变化。
章节摘要
材料制备
使用带肋钢筋（按照BS 4449:2005标准的500B级），化学成分为（C: 0.20, Mn: 1.16, P: 0.012, Si: 0.593, Cr: 0.037, Ni: 0.032, Cu: 0.047, Mo: 0.003, S: 0.004）。将钢筋切割成120 mm长的小段。然后进行喷砂处理以去除氧化皮和表面污染。这是为了确保可重复的测试数据。这些钢段随后在一端焊上20 mm长的导线用于电气连接，并在两端用环氧树脂覆盖，
半电池电位的演变
图2展示了实验期间钢样开路电位（OCP）的变化情况。在将钢筋浇筑入不同配合比后，样品显示出负电位值（约-0.2 V vs SCE），表示钢筋处于腐蚀不确定阶段。然而，随着进一步养护，样品的OCP向正方向移动，约两周后进入钝化区域（> -0.126 V vs SCE，按照ASTM C876-15标准）。钢样品的钝化态电位随胶凝材料而变化
讨论
本研究进行了一系列综合测试，以评估高温对嵌入砂浆中的钢筋物理-化学-电化学性能的作用。
高温下电化学结果的演变显示了钢筋混凝土砂浆中的两种不同行为：对照OPC样品和SCM改性砂浆。对于OPC砂浆，高温下氯离子暴露逐渐降解钝化膜并增加
结论
在本研究中，对四组钢筋混凝土砂浆配合比在25 °C和45 °C两种温度下暴露于NaCl溶液期间进行了近600天的持续监测，主要目的是评估温度对氯化物临界值的作用，并研究暴露期间混凝土的退化。基于所获得的结果，可以得出以下结论：
- (a)
高温（45 °C）显著加速了氯盐诱导腐蚀的起始，
CRediT作者贡献声明
Jian-Guo Dai（戴建国）：撰写——审阅与编辑、监督、构思。Muhammad Riaz Ahmad：软件。Xiao-Ling Zhao（赵晓玲）：验证、监督。Chandra Sekhar Das：撰写——原稿、正式分析、数据管理。Haibing Zheng（郑海兵）：撰写——审阅与编辑、监督、调查
利益冲突声明
? 作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
第一作者感谢香港理工大学提供的博士生奖学金。作者感谢创新及科技基金的资金支持（资助编号：GHP/144/21GD）。
Chandra Sekhar Das|郑海兵|Muhammad Riaz Ahmad|赵晓玲|戴建国
