D01:10.13374/i.issn1001-053x.2002.02.005 第24卷第2期 北京科技大学学报 Vol.24 No.2 2002年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2002 R降对混凝土中钢筋腐蚀电化学 测量结果的影响 朱敏》何积铨”李成华”郑秋麟》任新广2) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京市腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室，北京100083 2)中国石油大港石化公司机动管理部，天津300280 摘要介绍了在混凝土介质中进行钢筋腐蚀电化学测量时产生的R降对测量结果的影响， 以及由此可能造成判断上的失误或评估上的错误.通过一种新的混凝土钢筋腐蚀的电化学测 量方法（称为恒电流瞬断法），不仅可以有效的消除混凝土中的R降影响，还可同时消除混凝土 中钢筋表面发生的浓差极化的影响，得到只有电化学极化作用的稳态极化曲线.通过此方法测 量得到的数据，可以仿照“稳态法”来计算电化学步骤的动力学参数. 关键词恒电流瞬断法；R降；钢筋腐蚀：电化学极化：混凝土 分类号TG174.3;TU5021 在用电化学方法测量混凝土中钢筋腐蚀 影响.但是，混凝土介质的电阻非常大，并且参 时，R降的影响是比较容易被忽略的.由于混 比电极与工作电极之间无法靠得很近，R降对 凝土介质的电阻很高，如果不消除R降，就会 测量结果的影响很大，因此必须消除R降的影 导致测量结果的不准确，甚至是较大的偏差，使 响.另外，由于混凝土结构的密实性及各部分的 得由此测量结果计算得到的腐蚀速度(im)值明 不均匀性，钢筋表面电化学反应有可能存在浓 显小于钢筋表面的真实腐蚀速度；而且随着混 差极化，因此在极化测量中还应考虑消除由其 凝土介质电阻的变化，电化学的测量结果也会 带来的对稳态极化测量法的影响.但是，常规的 发生变化1因此，没有考虑R降的测量方法， 电化学测量方法是不能解决上述两个问题的. 若在实际钢筋混凝土结构上进行检测应用，则 本试验在传统的恒定电流法测量技术的基 会导致错误的判断，这是非常危险的.所以，有 础上，与改进了的瞬间断电的阶跃暂态技术相 效地消除R降对混凝土中钢筋腐蚀电化学测 结合，研究设计了一种“恒定电流瞬间断电（阶 量结果的影响，是非常必要的 跃脉冲)法”的测量方法（以下简称为恒电流瞬 断法).它既可有效避免了由于浓差极化给一般 1试验方法 的恒定电流稳态法带来的影响，又可采用瞬间 断电法消除R降对电化学极化的影响. 1.1测量原理与方法 在金属腐蚀的电化学研究中，极化曲线的 在混凝土中，钢筋在通电(，)时测得的极化 作用是能直接反映金属表面电化学腐蚀的状 电位E(以下简称为通电电位)如式(1)，瞬断电位 况，并且能够用来分析计算金属腐蚀速度和估 E4如式(2)： 算使用寿命.在水溶液中由于电阻很小，极化曲 △EuEg-Ex=I,Rs+I,R (1) (2) 线测量中的R降对测量结果的影响较小，只需 △Eo-Ea-Ex=l,Rn 式中，Ex是钢筋的自然腐蚀电位，R是钢筋表面 在测量中将参比电极与工作电极之间的距离尽 量缩小即可，因而对电化学极化测量几乎没有 的极化阻力，R是工作电极与参比电极之间混凝 土的电阻，△E,是第j次通电(U)时测得的包含有 收稿日期2001-1205朱敏男，26岁，硕士 混凝土介质中R降(URs)的钢筋电位极化值.由 ★国家“九五”重点科技攻关项目N0.96-535-02-02)
第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 加 降对混凝土 中钢筋腐蚀 电化学 测量结果的影响 朱 敏 ” 何积栓 ‘， 李成华 ‘， 郑秋麟 ” 任新广 ” 北京科技大学材料科学 与工程学院 ，北京市腐蚀 、 磨蚀 与表面技术重点实验室 ， 北京 中国石油大港石化公司机动管理部 ， 天津 摘 要 介绍 了在混凝土介质 中进行钢筋腐蚀 电化学测量 时产生 的 降对测量结果 的影 响 ， 以 及由此可 能造成判断上的失误或评估上 的错误 通过一 种新 的混凝土钢筋腐蚀 的电化学测 量方法 称为恒 电流瞬断法 ，不仅可 以有效的消除混凝土 中的 降影 响 ， 还 可 同时消除混凝土 中钢筋表面发生的浓 差极化的影响 ， 得到只有 电化学极化作用的稳态极化曲线 通过此方法测 量得 到的数据 ， 可 以仿照 “ 稳 态法 ” 来计算 电化学 步骤 的动力学参数 关键词 恒电流瞬断法 降 钢筋腐蚀 电化学极化 混凝土 分类号 在用 电化学方法测 量混 凝 土 中钢筋腐蚀 时 ， 降的影 响是 比较容易被忽 略的 由于混 凝土介质 的 电阻很高 ， 如果不 消除 降 ， 就会 导致测 量结果 的不 准确 ，甚 至 是较大 的偏差 ， 使 得 由此测量结果计算得到的腐蚀速度 值 明 显 小 于钢筋表面 的真实腐蚀速度 而且 随着混 凝土介质 电阻 的变化 ， 电化学 的测 量结果 也会 发生 变化 ， 因此 ， 没有考虑 降的测量 方法 ， 若在实际钢筋混凝土 结构上 进 行检测应用 ， 则 会导致错误 的判断 ， 这是非常危险的 所 以 ， 有 效地消除 降对混凝土 中钢筋腐蚀 电化学测 量 结果 的影 响 ， 是 非常必要 的 试验方法 测 原理与方法 在 金属腐蚀 的 电化学研究 中 ， 极 化 曲线 的 作用 是 能直接 反 映金 属 表 面 电化 学 腐蚀 的状 况 ， 并且能够用来分析计算金 属腐蚀速度 和估 算使用 寿命 在水溶液 中由于 电阻很小 ， 极化 曲 线测 量 中的 降对测量结果 的影 响较小 ， 只需 在测量 中将参 比 电极 与工作 电极之间的距离尽 量缩小 即可 ， 因而对 电化学 极 化测 量几 乎没有 收稿 日期 一 一 朱敏 男 ， 岁 ， 硕士 国家 “ 九五 ” 重点科技攻关项 目伽 一 一 一 影 响 但是 ， 混凝土 介质 的 电阻非常大 ， 并且参 比 电极 与工作 电极之 间无法靠得很近 ， 降对 测 量结果 的影 响很大 ， 因此 必须消除 降的影 响 另外 ， 由于混凝土 结构 的密实性及 各部分 的 不 均匀性 ， 钢筋表 面 电化学 反应 有可 能存在 浓 差极化 ， 因 此在极化测 量 中还应考虑 消除 由其 带来 的对稳态极化测 量法 的影 响 但是 ， 常规 的 电化学测量 方法是不 能解决上 述两个 问题 的 本试验在传统 的恒定 电流法 测量 技术的基 础 上 ， 与改进 了的瞬间断电的阶跃暂态技术 ‘ 相 结合 ， 研究设计 了一 种 “ 恒定 电流 瞬间断 电 阶 跃脉冲 法 ” 的测 量方法 以下 简称 为恒 电流 瞬 断法 它 既可 有效避免 了 由于 浓 差极化给一般 的恒定 电流稳态 法带来 的影 响 ， 又 可采用 瞬间 断 电法消除 降对 电化学极化 的影 响 在混凝土 中 ， 钢筋在通 电 石 时测 得 的极化 电位 凡 以下 简称为通 电电位 如式 ，瞬断电位 凡 如式 了、矛 且 、了尹 △五 凡一瓜气 林 △百 ，二百 一瓜 乙 ， 式 中 ，瓜 是钢筋 的 自然 腐蚀 电位 ， 是钢 筋表 面 的极化阻力 ， 是工作电极与参 比电极 之间混凝 土 的 电 阻 ， △五，是鞠次通 电伪 时测 得 的包 含有 混凝土 介质 中 降仗 的钢 筋 电位极 化值 由 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．02．005
·112 北京科技大学学报 2002年第2期 于在瞬间晰电时测得的瞬断电位E是没有混 0.41%C,0.73%Mn,0.27%Cu,0.13%Ni,0.28% 凝土LR降影响的钢筋极化电位，因而，钢筋表 Si,0.12%Cr,0.02%S,0.008%N,小于0.01%P.钢 面的瞬断电位E4值才应是（在电流密度的极 筋表层混凝土的保护层厚度分别为10mm和30 化作用下)钢筋表面的真实极化电位.此时，钢 mm. 筋表面（已消除了R降影响的）真实的电位极化 试验是在CS301Ⅱ型恒温恒湿箱中进行， 值△E应该如式(2)所示. 试验条件为温度(40±1)℃，相对湿度为85%.电 再考虑到刚刚开始极化测量(tO)时，电极 化学测量使用的仪器是由北京中腐防蚀科技发 表面还没有开始发生浓差极化.因此，以对应于 展公司和北京科技大学共同研制开发的PS-168 一系列电流密度下的、0时刻的电位极化值 型（微机控制）电化学测量系统，测量所用的软 △E(O),作图，即可求得既没有R降的影响又 件是“恒电流瞬间断电（阶跃脉冲）测量软件”. 没有浓差极化影响的、纯粹的电化学极化曲线. 稳态法测量极化电流的步阶速度为0.02mA/ 由此曲线上的线性极化区和Tafel强极化区即 min.恒电流瞬断法的电流步阶为每间隔60s递 可通过式(3)和(4)分别计算钢筋表面电化学反 增0.02mA,但在60s最后时刻断电测量极化电 应的各动力学参数 位Ed, 线性极化区Stem公式： R-0w… 2试验结果与分析讨论 (3) ik=B/R。 2.1R降对电化学测置结果的影响 强极化区Tafel公式： 在相同的环境条件下的同一块潮态的混凝 [△E=-B.lni+B.lni, (4) 土A试块中，分别通过恒电流瞬断法和一般的 l△E=-B.lnik+f.lnie 稳态恒定电流极化法（但已消除了浓差极化的 其中，△E是钢筋电位的极化值，△是钢筋表面的 影响)测量同一钢筋表面的极化曲线如图1和 极化电流密度，，是钢筋腐蚀电流密度；R是极 图2所示.并在2条极化曲线的不同区域上，通 化阻力；RB为阴、阳极的Tafel斜率，B县 B.+B. 过式(3)和(4)的计算，将2种测量方法求得的结 1,2试验方法 果列于表1.需要注意的是式(3)中B的取值. 本试验中混凝土A和B(A标号40，B为20) Andrade等专家认为：在混凝土钢筋腐蚀电化 试块中水泥：水：砂子：石子的配比分别为 学检测中，对于表面呈活化态的钢筋的B值应取 1.8:13.5:6.5和1.4：1：3.8：6.7，并加入一 26mV,钝化态钢筋的B值取52mV.而且在本试 定量的氯化物.试块在标准养护室进行28d的 验中把混凝土压碎，可看到钢筋已经腐蚀，因而 养护，条件为(20±3)℃，相对湿度>90%. 在表1中也列出了B取26mV时的腐蚀电流密 钢筋作为研究电极，采用同种材料三电极 度，以便对比讨论 测量体系，电极尺寸均为30mm×6mm,接线部 由表1可看出，用通常的（即使已消除了浓 位密封绝缘. 钢筋的其他成分（质量分数）： 差极化影响的)电化学稳态恒定电流极化法测 一★瞬断法 400 一传统稳态法 400 ★瞬断法 ◆传统稳态法 200 200F 0 Au/('g 0 -200 -200 400 400 -0.4 .-0.2 -0.0 0.2 -7 -6 -5-4 -3 -2 I/mA In(I/mA) 图1电流与极化值曲线图 图2电流自然对数与极化值曲线图 Fig.1 Polarization curve between AE(E-E)and current ( Fig.2 Polarization curve between AE and In (
北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 于 在 瞬 间 断电 时测 得 的 瞬 断 电 位凡护是 没 有混 凝土石 降影 响 的钢筋极化 电位 ， 因而 ， 钢筋表 面 的瞬断 电位凡值才应是 在 电流密度 右的极 化作用 下 钢筋表 面 的真实极化 电位 此时 ， 钢 筋表面 已 消除 了 降影 响的 真实 的 电位极化 值△凡，应该如式 所示 再考虑 到刚刚开 始极 化测 量 时 ， 电极 表面还 没有开始发生浓 差极化 因此 ， 以对应于 一 系列 电流 密 度 下 的 、 时刻 的 电位极化值 △石 ， 作 图 ， 即可 求得 既没有 降的影 响又 没有浓差极 化影响的 、 纯粹 的 电化学极化 曲线 由此 曲线 上 的线性极化 区 和 强 极化 区 即 可 通 过式 和 分别计算钢筋表面 电化学反 应 的各动 力学参数 线 性极 化 区“ ， 公 式 ， ， ， ， ， ， ， ， 小 于 钢 筋表层混凝土 的保护层厚度分别为 和 卫刀 试验是在 型 恒 温恒湿箱 中进行 ， 试验条件为温度 士 ℃ ， 相对湿度 为 电 化学测 量使用 的仪器是 由北京 中腐防蚀科技发 展公 司和北京科技大学共 同研制开发 的 一 型 微机控制 电化学测 量 系统 ， 测量所用 的软 件是 “ 恒 电流 瞬 间断 电 阶跃脉 冲 测 量软件 ” 稳 态 法 测 量 极 化 电 流 的 步 阶 速 度 为 了 恒 电流 瞬断法 的 电流步阶为每间 隔 递 增 ， 但在 最后 时刻断 电测量极化 电 位 ， 。 。 △五 “ ’ 一 了 」‘ “ 一 ， 衣 召 强极化 区‘ 公 式 “ 一△百 一八 礼切云 仔 其 中 ，△五是钢筋 电位 的极化值 ， △ 是钢筋表面 的 极 化 电流密度 ， 人是钢筋腐蚀 电流密度 是极 化阻力 几，为 阴 、 阳极 的 斜率 ， 刀二 尸黔’ 试验方法 本试验 中混凝土 和 标号 ， 为 试块 中水 泥 水 砂 子 石 子 的配 比分别 为 和 ， 并加 人一 定量 的 氯化物 试块在标准养护 室进行 的 养护 ，条件 为 肚 ℃ ， 相对湿度 钢 筋作为研究 电极 ， 采用 同种材料 三 电极 测 量体系 ， 电极尺 寸均 为 ‘ 顿 ， 接线部 位 密 封 绝 缘 钢 筋 的其他 成 分 质 量 分数 试验结果与分析讨论 降对电化学测最结果 的影响 在相 同的环境条件下 的 同一 块潮态 的混凝 土 试块 中 ， 分别通 过恒 电流 瞬断法 和 一般 的 稳态恒定 电流 极化法 但 已 消除 了浓差极化 的 影 响 测量 同一钢 筋表面 的极 化 曲线如 图 和 图 所示 并在 条极化 曲线的不 同区域上 ， 通 过式 和 的计算 ， 将 种测 量方法求得 的结 果列 于 表 需要注 意 的是式 中 的取值 等专家认为 ‘ 在混凝土 钢筋腐蚀 电化 学检测 中 ， 对于表面呈 活化态的钢筋的 值应取 ， 钝化态钢筋 的 值取 而且在本试 验 中把混凝土压碎 ， 可看到钢筋 已经腐蚀 ， 因而 在表 中也列 出 了 取 时 的腐蚀 电流 密 度 ， 以 便对 比讨论 由表 可 看 出 ，用 通 常 的 即使 已 消除 了浓 差极化影 响 的 电化学稳态恒定 电流极化法测 一确一 瞬断法 传统稳态法 、 瞬断法 ， 曰︸ 了︸ 巴︵、奋叮日 ，‘ 了卜尹了 一 争， ︵思、叮奋日 一 一 一 一 一 一 八 图 电流 与极化值 曲线 图 瓦 △五 五一 凡 仍 一 一 一 一 一 一 一 图 电流 自然对数 与极化值 曲线 图 晚 △ 仍
Vol.24 朱敏等：R降对混凝十中钢筋腐蚀电化学测量结果的影响 ◆113* 量所得的极化阻力R,是用（不仅消除了浓差极 1.5 化影响也消除了R降影响的)瞬断法所测的R 的7倍.无论是按照线性区还是强极化区的公 1.0 式进行计算，其结果都是：由通常的测量方法计 0.5 算得到的腐蚀电流密度，比由消除了R降影响 云 0 的瞬断法得到的腐蚀电流密度，要小很多倍，而 ◆一◆中◆小 0.5 ◆ 保护层10mm瞬断法 与B取值关系不大. 保护层30mm瞬断法 -1.0 -+保护层30mm传统稳态法 表1传统稳态法与膜断法电化学极化测量结果的比较 -◆保护层10mm传统稳态法 Table 1 Comparison of electrochemical parameters meas- -15 ured with transient switch method and traditional station- -7.0 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 In(//mA) ary method 图2对于不同保护层厚度下的钢筋进行瞬断法与传统 R/B i/uA.cm / 测量方法 稳态法的极化测量比较 k2 cm mV B B=26mV外推法k2-cm Fig.2 Comparison of measurement results between tran- 传统稳态法28.7842.90.9 1.7 sient switch method and traditional stationary method on 瞬断法4.23.99.26.27.6 25 different depth of protection layers 由此可知，混凝土中R降的存在对于钢筋 mm的钢筋明显大些；利用Tafel外推法计算得 腐蚀的电化学检测结果将会产生很大的影响. 的腐蚀电流密度值也表明，保护层为10mm的 按照以腐蚀电流密度判定钢筋腐蚀状态的一般 钢筋腐蚀速度要明显大于保护层为30mm的钢 准则认为m:当ik0.2Acm2,钢筋的 腐蚀不可忽略；而当>1uA·cm2,钢筋腐蚀速 表2保护层厚度对瞬断法和稳态法测量结果影响 度较大，结构比较危险.如此看来，采用可消除 Table 2 Influence of different depth of protection layers on results measured with transient switch method and tradi- R降影响的瞬断法可以准确地检测出混凝土 tional stationary method 中钢筋表面发生的腐蚀.而对于同一根已经发 保护层 i/μAcm2 生较严重腐蚀的钢筋，采用一般的电化学检测 钢筋试样 p/ko h/mm 稳态法 瞬断法 方法却很可能无法检测出其表面真实的腐蚀速 063W1 30 0.61 1.4 19.6 度.显然，在实际的检测应用中，有效消除R降 063W3 10 0.70 1.8 27.1 的影响更是非常必要.如果不能有效地消除R 注：由于埋设于混凝土内的参比电极距063W1钢筋电 降的影响，没有一个严谨的检测方法，则可能将 极较近，距063W3钢筋较远，表2中瞬断法测的介质电 原本腐蚀已非常严重的钢筋误判成腐蚀并不严 阻值的测量结果较好地反映了这一真实状况， 重，从而导致严重事故 般情况下，保护层厚度越薄腐蚀越严重 2.2IR降对不同保护层下钢筋腐蚀状态的影响 (特别在含氯离子时).显然，即使在两者的腐蚀 在相同的环境条件下的B试块中，分别采 速度绝对值都不很大时，瞬断法也能测量出两 用恒电流瞬断法和传统的（已消除了浓差极化 者的差异，得到真实的电化学数据.而对于没有 影响的)稳态恒定电流极化法，测量处于不同保 考虑消除R降影响的一般稳态法，却无法达到 护层厚度下的2根钢筋试样.测得的极化曲线 这表明瞬断法在消除R降对钢筋腐蚀电化学 如图2所示 检测结果的影响方面是非常有效的.而在混凝 由图2可以看出，对于保护层厚度为10mm 土结构中采用通常使用的电化学测量法，钢筋 的钢筋，采用传统稳态法所测量得到的极化曲 表面真实的电化学腐蚀行为将极有可能被混凝 线和保护层厚度为30mm的钢筋极化曲线几乎 土介质中较大的R降所掩盖.介质的R降对 没有什么差异，也就是说，两者的腐蚀状况或是 于钢筋混凝土中电化学测量结果的影响非常 腐蚀电流密度（表2所示）也是基本相同的.但 大.而与介质电阻有关的其他因素，也必将会间 由瞬断法的测量结果可知，保护层厚度为30mm 接地影响一般电化学检测立法的测量结果.换 的钢筋极化曲线的极化率要比保护层厚度为10 句话说，采用一般电化学方法检测得到某被测
】 朱敏 等 降对 混凝十 中钢 筋腐蚀 电化 学测量 结果 的影 响 量所得 的极 化阻力凡是用 不 仅消除了浓 差极 化影 响也消除 了 降影 响的 瞬断法所测 的凡 的 倍 无论是按照 线性 区 还 是 强极 化 区 的公 式进行计算 ， 其结果都是 由通 常的测量方法计 算得 到 的腐蚀 电流密度 比 由消除 了 降影 响 的瞬断法得到的腐蚀 电流密度几要 小很多倍 ，而 与 取值关系不 大 ，一丫甲 尹 一今，今二 一今 寸 奋今 保护层 。 们。 一 ， ， ， ︵乙一、叮洛日 表 传统稳态法 与 瞬 断法 电化 学极化测 结 果 的比较 ， 目 皿 一 一 保护层 瞬断法 、 保护层 传统稳态法 保护层 传统稳态法 、 队 尽工州一 ︸生 测量方法 传统稳态法 瞬断法 ， 扛之 · 叭 · 一， 步 外推法 垃 · ， 一 一 一 一 一 图 对于 不 同保 护层厚度 下 的钢筋进行 瞬断 法 与传统 稳态 法 的极化测 比较 · 加 忱 ， 叮 比 由此 可 知 ， 混凝土 中 降的存在对于钢筋 腐蚀 的 电化学检测结果 将会产生 很 大的影 响 按照 以腐蚀电流密度判定钢筋腐蚀状态的一般 准则认 为 〔 当人 叭 · 一 ， ， 钢筋腐蚀速度不 大 ， 一般可 以 忽略 而 当 ， 叭 · 一 ， 钢筋的 腐蚀不 可 忽略 而 当 叭 · 一 ， 钢筋腐蚀速 度较大 ， 结构 比较危险 如此看来 ， 采用 可 消除 降影 响的瞬断法 可 以 准确地 检测 出混 凝 土 中钢筋表面 发生 的腐蚀 而对于 同一根 已 经发 生 较严重腐蚀 的钢筋 ， 采用一 般的 电化学检测 方法却很可 能无法检测 出其表面真实的腐蚀速 度 显 然 ， 在 实际 的检测 应用 中 ， 有效消除 降 的影响更是非常必要 如果不 能有效地消除 降的影响 ，没有一个严谨的检测方法 ， 则可 能将 原本腐蚀 已非常严重 的钢筋误判成腐蚀并不严 重 ， 从而 导致严重事故 降对不 同保护层下钢筋腐蚀状态的影响 在相 同的环 境条件下 的 试块 中 ， 分别采 用恒 电流瞬断法和 传统 的 已 消除 了浓差极化 影 响的 稳 态恒定电流极化法 ， 测 量处于不 同保 护层 厚度下 的 根 钢筋试样 测 得 的极化 曲线 如图 所示 由图 可 以看 出 ， 对于保护层 厚度为 的钢筋 ， 采用传统稳态法所测 量得到的极化 曲 线和保护层厚度为 的钢筋极化曲线几 乎 没有什么差异 ， 也就是说 ， 两 者的腐蚀状况或是 腐蚀 电流密度 表 所示 也是基本相 同的 但 由瞬断法的测量结果可知 ， 保护层厚度为 的钢筋极化曲线的极化率要 比保护层厚度为 的钢筋 明显大些 利用 外推法计算得 的腐蚀 电流密度 值也表 明 ， 保护 层 为 的 钢筋腐蚀速度要 明显 大于保护层 为 的钢 筋 表 所示 表 保护层 厚度对 瞬 断法和稳态法测 结 果影 响 月愁 比 ， 代 邝 ， ，即 场 钢筋试样 保护层 叭 ， 一 ， 稳态法 瞬断法 注 由于埋设于 混凝土 内的参 比 电极距 钢筋电 极较近 ， 距 钢筋较远 ， 表 中瞬断法测的介质电 阻值的测量结果较好地反 映 了这一 真实状况 一般情况 下 ， 保护层 厚度越薄腐蚀越严重 特别在含氯离子时 显然 ， 即使在两 者的腐蚀 速度绝对值都不很大 时 ， 瞬断法也 能测 量 出两 者的差异 ， 得到真实的电化学数据 而对于没有 考虑消除 降影响的一般稳态法 ， 却无法达到 这表明瞬断法在消除 降对钢 筋腐蚀 电化学 检测 结果 的影 响方面 是非 常有效 的 而 在混凝 土结 构 中采用 通 常使用 的 电化学测 量法 ， 钢筋 表面 真实 的电化学腐蚀行为将极有可 能被混凝 土 介质 中较大 的 降所掩盖 介质的 降对 于 钢筋混 凝 土 中 电化 学测 量 结 果 的影 响非 常 大 而与介质 电阻有关的其他 因素 ， 也必将会间 接地影 响一般 电化学检测 立法 的测 量结果 换 句话说 ， 采用一 般 电化学 方法检测得到某被测
·114· 北京科技大学学报 2002年第2期 体系的极化率变大，腐蚀速度变小（或反之），可 参考文献 能仅仅是由于介质电阻变大（变小）而引起的. 1洪定海.混凝土中钢筋的腐蚀与保护[M.北京：中国 例如：某些涂在混凝土表面的涂料或缓蚀剂，虽 铁道出版社，1998 可明显增大介质电阻，表面也似乎明显“增大” 2曹楚南.溶液电阻对稳态极化曲线测量的影响及一 了极化曲线的极化率“降低”了腐蚀电流密度， 种消除此影响的数据处理方法).腐蚀科学与防护 技术，1995,7(4：279 但却没有真正阻止其内部已被污染的、潮湿含 3周仲柏.电极过程动力学基础教程[M).武汉：武汉大 氧的混凝土介质对钢筋的继续腐蚀，没有真正 学出版社，1989 降低钢筋的真实腐蚀电流密度 4 Law D W,Millard S G,Bungey J H.Linear Polarization Resistance Measurements Using A Potentiostatically 3结论 Controlled Guard Ring [J].NDT&E International, 2000,33:15 (1)在钢筋混凝土的电化学检测中，忽略了 5 Song Guangling.Theoretical Analysis of the Measurement 混凝土介质中R降的影响，所得到腐蚀电流密 of Polarization Resistance in Reinforced Concrete[J].Ce- 度将会明显偏小.若以此来判断钢筋的真实腐 ment Concrete Composites,2000,22:407 蚀状况，将会造成严重偏差 6胡茂面.腐蚀电化学M.北京：冶金工业出版社，1991 (2)本文提出的恒定电流瞬间断电法不仅可 7 Andrade C,Aloso C.Corrosion Rate Monitoring in the Lab- 以有效地消除测量中R降的影响、同时也可消 oratory and On-site[J].Construction and Building Mater- ials,1996,10(5):315 除浓差极化的影响，由其计算测得的腐蚀电流 密度将更加接近实际情况 Influence of IR Drop on the Results of Electrochemical Measurement of Rebar Corrosion in Concrete ZHU Min HE Jiquan,LI Chenghua,ZHENG Oiulin,Ren Xinguang? 1)Materia!Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)The ministry of Management of Dagang Petrochemical Compang of China Petroleam,Tianjin 300280,China ABSTRACT Describes the influence of the concrete IR drop on the results of electrochemical measure- ments carried out on reinforcing steel corrosion in concrete and the resulted errors in judgement or evaluation of rebar corrosion.Through a new electrochemical measuring method i.e transient switch method conducted on reinforcing steel corrosion in concrete,not only the influence of IR drop but also the influence of concen- tration polarization in rebar surface can be effectively eliminated.Thus polarization curves can be obtained under the influence of electrochemical polarization only.Kinetics parameters of the electrochemical processes can be calculated referring to stationary methods using the data obtained. KEY WORDS transient switch method;IR drop;rebar corrosion;electrochemical polarization;concrete
一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 体系的极化率变 大 ， 腐蚀速度变小 或反之 ， 可 能仅仅是 由于介质 电阻变大 变小 而 引起 的 例如 某些涂在混凝土表面 的涂料或缓蚀剂 ， 虽 可 明显 增大介质 电阻 ， 表 面也似乎 明显 “ 增 大 ” 了极化 曲线 的极化率 “ 降低 ” 了腐蚀 电流密度 ， 但却没有真正 阻止 其 内部 已 被污 染 的 、 潮 湿含 氧 的混凝土介质对钢筋 的继 续腐蚀 ， 没有真正 降低钢筋 的真实腐蚀 电流密度 结论 在钢筋混凝土 的 电化学检测 中 ， 忽略 了 混凝土 介质 中 降的影 响 ， 所得到腐蚀 电流密 度将会 明显偏小 若 以 此来判 断钢筋 的真实 腐 蚀状况 ， 将会造成严重偏差 本文提 出的恒定 电流瞬间断 电法不仅可 以有效地 消除测 量 中 降的影 响 、 同时也可 消 除浓差极 化 的影 响 ， 由其计算测 得 的腐蚀 电流 密度将更加接近实际情况 参 考 文 献 洪定海 混凝土 中钢筋 的腐蚀 与保护〔 北京 中国 铁道 出版社 ， 曹楚南 溶液 电阻对稳态极化曲线测量 的影响及一 种消除此影 响 的数据处理方法 腐蚀科学与防护 技术 ， ， 周 仲柏 电极 过程动力 学基础 教程【 』武汉 武汉大 学 出版社 ， ， ， ， ， ， ， 胡茂 圃 腐蚀电化学 北京 冶金工业 出版社 ， ， 一 ， ， 代 仔 ，， ，， 刀 ，气 刀范 ，， 心 ， 叱 ， ， ， 眼 ， ， 比 ， 币
