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Mitigating steel corrosion in reinforced concrete using functional coatings, corrosion inhibitors, and atomistic simulations

机译：使用功能涂层，腐蚀抑制剂和原子模拟缓解钢筋混凝土中的钢腐蚀

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We describe new approaches based on compositional manipulation of the cementitious binder, and its geometrical arrangement, to mitigate steel corrosion in concrete, and a new ability to study corrosion processes from a fundamental point of view. First, we present a new approach to mitigate/delay corrosion initiation using calcium aluminate cement (CAC) and Ca(NO3)(2) based functional coatings by replacing a fractional thickness of the ordinary portland cement (OPC) concrete cover. Second, within a related framework, we demonstrate how tailoring the binder chemistry to produce enhanced quantities of AFm phases is a significant means to immobilize Cl- ions while actively generating corrosion inhibiting species; thereby delaying corrosion initiation. Finally, we offer new insights from reactive force field molecular dynamics (ReaxFF-MD) simulations as a means to interrogate and explain electrochemical processes at the atomistic scale. We present examples of how atomistic simulations can uncover the origins of passivity and Cl- induced corrosion at a molecular level and how such understanding can accelerate the development of new corrosion resistant materials and mitigation strategies.
机译：我们描述了基于水泥粘合剂的组成操纵和其几何布置的新方法，以减轻混凝土中的钢腐蚀，以及从基本的角度研究腐蚀过程的新能力。首先，我们通过代替普通波特兰水泥（OPC）混凝土盖的分数厚度，使用基于铝酸钙水泥（CAC）和Ca（NO3）（2）（2）的功能涂层来提高一种新的方法来减轻/延迟腐蚀启动。其次，在相关框架内，我们证明了粘合剂化学以产生增强量的AFM阶段的剪裁是一种重要的方法，以固定固定的腐蚀抑制物种的同时固定腐蚀性;从而延迟腐蚀启动。最后，我们提供了从反应力场分子动力学（Reaxff-MD）模拟的新见解，作为在原子刻度上询问和解释电化学过程的手段。我们提出了原始模拟如何在分子水平上揭示被动性和Cl-引起的腐蚀的起源以及这种理解如何加速新的腐蚀材料和缓解策略的发展。

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