本研究探究了在无氯离子或二氧化碳等侵蚀性介质存在的条件下，当钢筋伸长率超过某一阈值时钢筋表面钝化膜的断裂行为。研究人员对钢筋混凝土试件施加三点弯曲荷载以产生荷载诱导裂缝，并将嵌入混凝土中的钢试片与钢筋电连接，以测量阳极位点形成时的宏电池腐蚀电流。当超过混凝土开裂的临界荷载后，宏电池腐蚀电流随荷载增加即刻出现，表明钝化膜发生破裂，进而在裂缝位置产生阳极活性，并伴有新生钝化膜的形成以修复钝化膜断裂。该伸长率阈值接近950微应变（或190 MPa）。荷载停止增加后，腐蚀电流急剧下降，表明钝化膜迅速修复。此后，钢筋拉应力的微小变化即可产生可测量的腐蚀电流，表明修复区域可能成为钝化膜中的薄弱点。
钢筋混凝土结构在服役期间始终承受各类机械荷载，而荷载对钢筋表面钝化膜稳定性的影响具有重要的工程意义。传统观点认为，钢筋在碱性混凝土环境中形成的钝化膜可使其获得"无限"使用寿命，但碳化与氯离子侵蚀等因素可导致钝化膜破坏引发钢筋腐蚀。现有研究多关注化学因素所致的钝化膜破坏，而机械荷载作用下钝化膜的开裂行为及其对腐蚀过程的影响尚缺乏系统认识。当荷载超过临界值导致混凝土开裂后，裂缝处钢筋伸长率显著增大，可能超过钝化膜的变形能力而导致其断裂，进而局部暴露基体金属于腐蚀风险之中。发表于《Materials and Corrosion》的这项研究旨在通过宏电池腐蚀电流的原位测量，揭示机械加载对钢筋钝化膜稳定性的影响机制，为理解荷载-腐蚀耦合作用下钢筋混凝土结构的耐久性提供理论依据。
研究人员采用的主要技术方法包括：三点弯曲加载技术以控制裂缝开展；基于宏电池腐蚀机制的腐蚀电流测量技术，通过将嵌入式钢试片与受拉钢筋电连接并串联校准分流电阻（100 Ω ± 1%），实现腐蚀活性的连续监测；以及裂缝开口位移（COD）控制加载协议，以位移速率0.667 μm/s进行加载并在目标裂缝开口时插入聚醚醚酮（PEEK）垫片维持裂缝张开状态。研究样本为法国PERFDUB项目提供的CEM III/A和CEM I混凝土配合比试件，采用直径6 mm的B500带肋钢筋，混凝土保护层厚度20 mm。
研究结果部分，研究人员首先分析了荷载与钢筋伸长率的关系。研究将加载过程划分为未开裂阶段和开裂后阶段。未开裂阶段混凝土承担拉应力，钢筋伸长率较低；开裂后混凝土退出受拉工作，钢筋伸长率显著增大。基于未开裂截面模型，CEM III/A和CEM I混凝土的开裂荷载分别约为5.5 kN和4.5 kN，对应钢筋微应变分别为150和120。基于开裂截面模型，两种混凝土试件的钢筋屈服荷载均为10.3 kN，对应钢筋微应变达2750。
在荷载与裂缝开口关系方面，针对CEM I试件的研究显示，实测开裂荷载平均值为3.2 kN，低于理论预测值，这符合混凝土抗拉强度离散性大的特点。加载过程呈现明显阶段性：未开裂阶段、裂缝形成阶段、裂缝开口与荷载线性增长阶段，以及PEEK垫片插入后的持载阶段。当荷载超过约6 kN后，裂缝开口线性增长，对应钢筋微应变达2500（或500 MPa）。CEM III/A试件因抗拉强度较高，开裂荷载达6 kN，接近理论预测值，且可加载至钢筋屈服状态。
关于腐蚀宏电池电流与荷载的关系，研究发现在无侵蚀性介质条件下，宏电池腐蚀电流的产生归因于钝化膜的损伤而非化学因素。加载过程呈现三个典型阶段：初始无腐蚀电流阶段，对应荷载低于约3.5 kN，此时钢筋微应变约935（或187 MPa）；随后腐蚀电流随荷载线性增加；继而以较低斜率继续增长至最大荷载。卸载过程中，一旦荷载停止增加，腐蚀电流立即降至接近零，表明钝化膜快速自修复。值得注意的是，即使钢筋保持较高残余拉应力（约2500微应变），腐蚀电流仍可忽略，说明钝化膜修复与荷载是否增加密切相关，而非仅取决于应力水平。
荷载与腐蚀宏电池电流随时间变化的分析进一步证实了上述规律。保持裂缝开口恒定时，腐蚀电流在80秒内衰减近95%；而CEM III/A试件在钢筋屈服后，同等衰减程度需超过1600秒，表明更大变形导致的钝化膜损伤修复更慢。研究还发现，钝化膜修复后，钢筋拉应力的微小增加即可再次引发可测量的腐蚀电流，提示修复区域可能成为钝化膜的薄弱点。
研究讨论部分，研究人员综合分析了以下关键结论：首先，荷载诱导的混凝土裂缝是钝化膜断裂的必要前提，未开裂截面中钢筋微应变不足以导致钝化膜破坏；其次，钝化膜断裂的临界微应变约为950，对应应力约190 MPa，该阈值基于10个试件的统计结果，平均值约1100微应变，特征值（5%分位数）为950微应变；第三，钝化膜具有快速自修复能力，荷载稳定后腐蚀电流迅速衰减，但修复区域的抗扰动能力可能弱于原始钝化膜；第四，钢筋屈服后钝化膜修复延迟，但有限数据尚需进一步验证。
研究结论部分指出：机械荷载可在无侵蚀性环境条件下诱导钢筋发生短时腐蚀过程，其机制为荷载导致钝化膜断裂后的快速再钝化；钝化膜断裂临界值为950微应变（190 MPa），该值仅在荷载诱导裂缝后的开裂截面可达；荷载增加导致宏电池腐蚀电流增大，荷载稳定后电流急剧下降对应钝化膜修复；钢筋屈服对腐蚀电流响应模式无显著改变，但可能延缓完全修复；修复后的钝化膜区域对后续应力变化敏感，可能成为变幅荷载及侵蚀环境下腐蚀发展的促进因素，有待深入研究。
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