钢筋混凝土结构因其成本低、强度高和耐久性好而被广泛应用。钢筋在混凝土的高碱性孔隙液环境中能够形成保护性的钝化膜，从而赋予钢筋混凝土结构优异耐久性。然而，氯离子侵蚀会导致钢筋表面钝化膜劣化，发生点腐，从而降低钢筋使用寿命。这将危及生命安全，造成重大经济损失。

近期，江汉大学爆破研究院土木工程灾害研究团队在工程材料腐蚀劣化损伤机制研究方面取得突破性研究成果，研究论文“Structural characteristics and chloride intrusion mechanism of passive film”在国际知名学术期刊Corrosion Science（中科院一区TOP，影响因子7.720）发表。

精细爆破国家重点实验室徐龙军教授为论文第一作者，朱兴吉博士为论文通讯作者，哈尔滨工业大学（威海）吴盼刚博士生为论文共同通讯作者，谢礼立院士对研究工作进行了指导，江汉大学精细爆破国家重点实验室为第一完成单位和第一通讯单位。研究工作得到国家自然科学基金联合基金、中央引导地方科技发展基金和湖北省重点实验开放基金的资助。

徐龙军，现任江汉大学精细爆破国家重点实验室副主任，教授，博士生导师，湖北省楚天学者特聘教授、武汉英才，爆破研究院副院长，主要从事防灾减灾工程方面的科研与教学工作。

他长期致力于建筑结构和基础设施工程的防灾减灾理论、方法与应用研究及实验设备研发，在新一代设计地震动理论、近断层设计地震动、地震断层作用等方面取得了一些创新性成果，荣获国家科技进步一等奖1项、省科技进步一等奖2项、省高校科技进步奖一等奖1项、国家开发银行科技创新奖1项等。其研究成果被国家、行业、地方等的抗震设计规范采用或参考，在建筑结构抗震性态设计中得到推广应用，取得了良好的社会经济效益。

在钢筋混凝土结构中，钢筋表面的钝化膜作为对抗钢筋腐蚀的最后一道防线，其性能与状态是决定结构劣化损伤速率和程度的决定性因素。因钝化膜结构仅有几个原子的厚度，进行纳米尺度的研究对测试仪器的灵敏度要求极高，故此前针对钝化膜微观精确结构的研究较少，而涉及混凝土环境中生长的钝化膜的微观精确结构和生长过程的研究完全缺失，氯离子等有害离子对其损伤的机理也尚未得到明确证实。

钝化膜精细结构分层

本研究展示了模拟环境中钝化膜损伤形态的实验结果，建立了演绎图，确认了特殊失效模式的存在。为找到理论支撑，在纳米尺度上探索了钝化膜的精细结构特性，提出钝化膜的五层结构组成系统，更新了现有的无源膜结构理论。同时，发现在氯化物的作用下，致密的内钝化膜中出现了许多可极大促进内外离子的交换离子通道，作为对传统钝化膜损伤理论的重要补充，它可以用来解释实际腐蚀中缺陷区的出现和氯离子的集中侵蚀。采用第一性原理，从原子尺度上计算模拟了钝化膜的生长过程、结构分层和氯离子损伤的物理机理。

氯离子损伤钝化膜的第一性原理计算结果

该研究成果将有助于从钝化膜的微损伤角度判断腐蚀的起因和结构承载力的演化，为提高工程材料的耐久性提供理论支撑。

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本文素材来源：江汉大学官网、智慧土木官微