混凝土钢筋腐蚀的电化学机理研究

• 作 者: 马志超
• 机 构: 长沙理工大学
• 出 处: 长沙理工大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 银/氯化银电极 混凝土钢筋 腐蚀速率 快速锈蚀 化学机理

钢筋混凝土耐久性问题涉及各类工程的有效使用年限,而研究混凝土钢筋自然腐蚀所需的时间往往很长,试样不容易获取,因而研究试件常常通过电化学快速腐蚀得到,研究该过程腐蚀机理才能更好地模拟混凝土中的钢筋腐蚀规律,提高混凝土耐久性预测的准确性。本文以嵌入混凝土中的CRB550钢筋为研究对象,通过测量混凝土钢筋的腐蚀速率,混凝土中钢筋与甘汞电极组成的原电池的开路电位,以及利用设置在钢筋表面的银/氯化银电极来原位检测混凝土钢筋腐蚀过程中表面氯离子浓度,应用氯离子扩散理论、腐蚀电化学理论对混凝土钢筋试件的腐蚀机理进行实验研究。　　
(1)通过改变混凝土钢筋的外界氯离子浓度和外加电压大小等,对养护28天的混凝土试件进行了分组测量其塔菲尔极化曲线,进而得到混凝土腐蚀速率。钢筋混凝土在腐蚀的O～5h时,腐蚀速率随着时间增加逐渐增大,当腐蚀时间在15～20h时,腐蚀速率达到最大;在外加电压为2V,且氯离子质量分数为5%时,其腐蚀速率高达83.89mm/a。其中在4种不同的电压中,以3V对混凝土腐蚀速率的影响最为显著。　　
(2)当外加电压为2V时,混凝土钢筋在腐蚀进行8h后,塔菲尔极化曲线上,逐渐出现了一处明显的凹陷,这说明在该点腐蚀电流突然增大,氯离子的浓度在混凝土钢筋不断的积累,而氯离子在钢筋腐蚀过程中起着催化作用,使得混凝土钢筋腐蚀速率加快,且钢筋表面发生了点蚀;环境中氯离子浓度越高,混凝土钢筋发生点蚀越明显。　　
(3)从循环伏安曲线可以看出,混凝土钢筋试件在外加电压为2V时,5.5%和7.5%的NaCl溶液环境中主要腐蚀产物为Fe(OH)2;混凝土钢筋试件在外加电压为4V时,在5.5%和7.5%的NaCI溶液环境中主要腐蚀产物为红褐色的Fe(OH)3。　　
(4)置于钢筋表面的银/氯化银电极电位随着混凝土腐蚀的时间增加而逐渐变大,表明混凝土钢筋在外加电压下快速腐蚀时,氯离子在电压作用下催化钢筋腐蚀,不断被消耗;随着外加电压增加,银/氯化银电极电位增加的速度加快;当氯离子浓度较高时,混凝土表层发生碳化,内部的OH-通过混凝土中的孔隙向表层迁移,pH值降低的比较快。