钢筋在新拌混凝土砂浆中的电化学行为

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.05.018 第18卷第5期 北京科技大学学报 Vol.18 No.5 1996年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1996 钢筋在新拌混凝土砂浆中的电化学行为 张琳)吴荫顺)方智)姚燕》田培) 1)北京科技大学表面科学与魔蚀工程系，北京1000832)中国建筑材料科学研究院，北京100024 摘要采用恒定电流的计时电位法研究了钢筋在新拌混凝土砂浆中不同氯离子浓度状态下的电 位一时间响应关系，并在超低氯离子浓度下测定了具有代表性的7种外加剂（减水剂、早强剂、 缓凝剂、高效减水剂等)的电化学行为，证实JC475-92标准规定的检测方法的正确性和有效性： 证明了微量氯离子浓度对钢筋在混凝土中的钝性具有明显破坏作用，某些外加剂的加人可抑制 氯离子对新拌混凝土砂浆中钢筋的破坏作用. 关键词钢筋，混凝土，电化学/恒定电流，氯离子浓度 中图分类号TG172.85 愈来愈多的人已承认外加剂是混凝土中除水泥、砂、石和水之外不可缺少的第五组分 外加剂作为钢筋混凝土结构中的一种新组分，就如同合金钢中添加的合金元素那样，越来 越引起人们的重视，进行了较系统的研究外加剂的加人对钢筋混凝土中钢筋锈蚀的影响 研究甚少.通常氯化物离子的活化能力很强，它可以破坏钢筋在碱性环境中的钝化状态，这 种破坏直接影响到钢筋混凝土结构的耐久性.对此，作者研究了不同浓度的氯离子对钢筋 锈蚀的影响，尤其是在加人外加剂时掺人超低氯离子浓度时对钢筋锈蚀状态的影响， 1 实验方法 (1)依据JC475-92标准2，采用I级建筑钢筋作为试验材料，制备7mm×100mm的 试样，光洁度为V6.在试样一端焊上导线，两端均用石腊涂封，使钢筋暴露的实际长度为 80m.拌制新鲜砂浆时、使用基准水泥和标准砂，水灰比为0.5，灰砂比1：2.5，其中所用 水为IⅡ级去离子水（电导率为10°，2cm2以下）. (2)在不影响其水灰比的条件下，超低氯离子浓度的配制采用稀释法获得 (3)将拌制好的砂浆放人容器中，将两根处理好的无锈痕的洁净钢筋电极平行埋放在砂 浆中，间距为4c,其中一根钢筋作为工作电极，另一根钢筋为辅助电极，用饱和甘汞电极 作为参比电极，接入M351一2腐蚀测量系统.采用恒定电流法)，稳定时间为5mi,给定 电流密度50A/cm,测定不同氯离子浓度下的电位一时间曲线，测定时间为1h. 2 实验结果 199511-18收稿第一作者女37岁工程师 ·冶金部腐蚀磨蚀与表面技术开放实验室资助项目

第 18 卷 第5期 1 9 9 6年 1 0月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U o i v e r s i yt o f S e i e n e e a n d T e c h n o l o gy B e ij in g V 0 1 . 1 8 N o . 5 O C t . 1 9 9 6 钢筋 在新 拌混凝 土砂浆 中的 电化学行 为 张 琳 ’ ) 吴 荫顺 ’ ) 方 智 ` ) 姚 燕 2 ) 田 培 2 ) l) 北京科技大学表面科 学与腐蚀 工程 系 , 北京 10 0 0 8 3 2) 中 国建筑材料科学研究 院 , 北 京 10 0 024 摘要 采用 恒定 电流的计时 电位法研究 了钢筋在新拌混凝土 砂浆 中不 同氯离子浓度状 态下的电 位一时间响应关 系 , 并在超低 氯离子浓度下 测定 了具有代 表性 的 7 种外加剂 ( 减水剂 、 早强 剂 、 缓凝剂 、 高效减水剂等) 的 电化学行为 , 证实CJ 47 5 一 92 标准规定的检测 方法的 正 确性 和有 效性 ; 证 明 了微量氯离子浓度对钢筋在混凝土 中的 钝性具有明 显破坏作用 , 某 些外加 剂的加人可 抑制 氯离子对新拌混凝土 砂浆中钢筋的破坏作用 . 关键词 钢筋 , 混凝土 , 电化学 / 恒定电流 , 氯离子浓度 中图分类号 T G 1 7 2名5 愈来 愈多 的人 已承 认外 加剂 是混 凝 土中除水 泥 、 砂 、 石和 水之 外不 可缺 少 的第 五组分 . 外加 剂 作 为钢 筋混 凝 土结 构 中 的一 种新 组 分 , 就如 同 合金 钢 中添 加 的合 金 元 素那 样 , 越 来 越 引起人 们 的重视 , 进行 了 较系 统 的研究 〔 ’ 〕 . 外加 剂 的加人 对钢 筋混 凝 土 中钢筋 锈蚀 的影 响 研究 甚少 . 通常氯 化物 离子 的活 化 能力很 强 , 它 可 以 破坏 钢筋 在碱 性环 境 中 的钝 化 状态 , 这 种破 坏直 接影 响到 钢 筋混凝 土结构 的 耐久性 . 对此 , 作 者研 究 了不 同浓 度 的氯 离 子 对钢筋 锈 蚀 的影 响 , 尤 其是 在加 人外 加 剂时掺 人超 低氯 离子 浓度 时对 钢筋 锈蚀 状态 的影 响 . 1 实验方 法 ( l )依 据 J e 4 7 5 一 9 2 标 准 [ , ] , 采 用 I 级建 筑钢筋 作 为试 验材料 , 制 备 , 1 ; 7 m m / 10 0 m m 的 试样 , 光 洁度 为 甲 6 . 在 试样 一端焊 上 导线 , 两端 均用 石腊 涂封 , 使 钢筋 暴露 的实 际长 度为 8 0 m m . 拌 制 新鲜 砂浆 时 , 使用 基 准 水泥和 标 准 砂 , 水 灰 比为 .0 5 , 灰 砂 比 l : .2 5 , 其 中所用 水 为 1 级 去 离子 水 ( 电导率 为 10 一 5 , 。 · c m , 以 下 ) . (2 ) 在 不影 响 其水 灰 比 的条 件下 , 超 低 氯离 子浓度 的 配制采 用 稀 释法 获得 . (3) 将 拌 制好 的 砂 浆 放入 容 器 中 , 将 两根 处理 好 的 无 锈痕 的 洁净 钢 筋 电极 平 行 埋 放在 砂 浆中 , 间距 为 4 c m , 其 中一根 钢筋 作 为工作 电极 , 另 一根钢 筋 为辅 助 电极 , 用饱 和 甘汞 电极 作 为参 比 电极 , 接 人 M 35 1 一 2 腐蚀 测 量系 统 . 采用 恒定 电流法 3[] , 稳定 时 间为 5 m i n , 给 定 电流 密度 5() , : A / c m , , 测 定不 同氯离 子浓度 下 的 电位 一时 间曲线 , 测 定 时间 为 1 h . 2 实验结 果 19 95 . 1 1 一 18 收 稿 第一 作者 女 37 岁 工 程 师 * 冶 金部腐蚀 一 磨蚀 与表面 技 术 开 放实 验室 资助 项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 05. 018

·478· 北京科技大学学报 1996年No.5 (1)图1示出了在不同氯离子浓度(102~105g/ml)情况下所测得的电位一时间曲 线.结果表明，随着氯离子浓度的不断增加，阳极电位下降的时间逐渐缩短，在无氯离子 情况下，阳极电位持续处于稳定不变的状态 (2)图2示出了在控制总氯离子浓度为10-4g/ml的条件下，在新拌混凝土砂浆中加人 各种不同的外加剂所测得的电位一时间曲线.图3为在控制总氯离子浓度105g/l的条 件下，在新拌混凝土砂浆中加人各种不同的外加剂所测得的电位一时间曲线.结果表明，在 600 600 6 400 400 200 200 0 9 -100 -200 -300 0500150025003500 0500150025003500 t/s t/s 图2在新拌混凝土砂浆中加入在同外加剂 图1相应不同氯离子浓度的电位一时间 时的E-t曲线（总氯离子浓度为10gml, 曲线（钢筋/新拌混凝土砂浆），室温 室温)1一10(C1)(gm) Cr浓度(gm 2一104C1)0.7%EDN高级减水剂 1-102,2-10,3-10,4-10 3一104(C)+0.15%糖钙缓凝剂 5一无 4-104(CI)+3%NC早强剂 5一10·(C1)+0.8%JG-3高级缓凝减水剂 6一10(C)+6%尿素类防冻 相同的氯离子浓度下，加人外加剂，其阳极极化电位下降的时间明显延长 3分析与讨论 3.1CI含量的影响 (1)混凝土中钢筋锈蚀通常属于电化学腐 蚀.它同混凝土原材料、配合比、施工条件、 600 400 密实度、结构所处的工作环境等诸多因素有 关.因此混凝土中钢筋的锈蚀问题是一个综合 名 200 0 性的、相当复杂的研究课题， -200 水泥混凝土的重要特性就是液相高碱性. 0500150025003500 从Fe一H,O系的电位一pH值图可知，混凝土 t/s 中钢筋在理论上不应受腐蚀，因为钢筋在碱性 图3 在新拌混凝土砂浆中加入不同外加剂所 介质中是钝化态的.但是，在实际情况下，混 测得的E-1曲线（总氯离子浓度为10g/ml, 室温)1一10(C1)gm》, 凝土的孔隙率能够促进混凝十与环境相互作 2一105(C1门+0.15%糖锊缓凝剂 用，另外由于钢筋表面状态存在差异等原因， 手：凝减水剂 使钢筋遭受到电化学腐蚀（如图4钢筋腐蚀的 5-105(C+6%尿素类防冻剂 6一10(C+0.7%EDN高效减水剂 示意图).这时钢筋处于活化状态或不完全钝 7一103(C1)+0.25%木钙普通减水剂 化状态

. 4 7 8 . 北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 9 6 年 N o . 5 (l) 图 l 示 出了 在 不 同氯 离子 浓度 ( 10 一 , 一 10 一 , g / m l ) 情 况下所 测 得 的 电位 一时 间曲 线 . 结果 表 明 , 随着 氯 离子 浓度 的不 断增加 , 阳 极 电 位 下 降的 时间逐 渐 缩短 , 在 无氯 离 子 情 况下 , 阳 极 电位 持续 处于 稳 定不 变 的状态 . (2) 图 2 示 出 了在 控 制总 氯离 子浓 度 为 10 一 4 9 / m l 的条件 下 , 在 新 拌混凝 土砂 浆 中加 人 各 种不 同的外 加 剂所 测得 的 电位一 时间 曲线 . 图 3 为在 控 制总 氯离 子浓 度 10 一 ’ g / m l 的条 件 下 , 在新 拌混 凝 土砂 浆 中加 人各种 不 同的外 加剂 所测 得 的电位 一时 间曲线 . 结果 表 明 , 在 乙n nU八“ 4 >以任\ 00 0 一 I UO 乏盔已\ 一 2 0 0 一 3 0 0 卜 0 5 0 0 1 5 0 0 2 5 0 0 3 5 0 0 图1 相应不 同抓离子 浓度的电位一时间 曲线 (钢 筋/新拌 混凝土砂 浆) , 室 温 , C I 一 浓度〔2 / m l、 1一 1 0 一` , 2一 1 0 一 J , 3一 1 0 , , 4一 1 0 一 J , 5一 无 0 5 0 0 1 5 0 0 2 5 0 0 3 5 0 0 t/ S 图2 在新拌混凝土砂浆中加入在 同外加剂 时的E 一 t曲线 (总氯离子 浓度 为1 0 礴 gl m l, 6一 1 0闷 (cl 一 )+6 %尿素类 防冻 相 同的氯 离 子浓 度下 , 加 人外加 剂 , 其 阳极 极化 电位 下 降的 时 间明显 延 长 . 206040 3 分析与讨论 3 . 1 C I 一 含量的 影 响 ( 1) 混 凝 土 中钢筋 锈蚀 通 常属于 电化 学腐 蚀’[] . 它 同混凝 土原 材料 、 配合 比 、 施工 条件 、 密 实 度 、 结 构 所 处 的 工 作 环 境 等 诸 多 因 素有 关 . 因此混 凝 土 中钢筋 的锈 蚀 问题是 一个 综合 性 的 、 相 当复 杂 的研 究课题 . 水 泥混 凝 土 的 重要 特 性 就 是液 相 高碱 性 . 从 F e 一 H Z O 系 的 电位一 p H 值 图 可 知 , 混 凝土 中钢筋 在理 论 上不 应 受腐蚀 , 因 为钢 筋在 碱性 介 质 中是钝 化 态 的 . 但是 , 在 实 际情况 下 , 混 凝 土 的孔 隙率 能够 促 进 混 凝 士 与环 境 相 互 作 用 , 另 外 由于钢 筋 表 面 状态 存 在差 异 等 原 因 , 使 钢筋 遭受 到 电化 学腐 蚀 ( 如 图 4 钢筋 腐蚀 的 示 意 图) . 这 时 钢 筋 处 于 活 化 状 态 或 不 完 全钝 化状 态 . 0 一 2 0 0 >改任 0 5 0 0 1 5 0 0 2 5 0 0 t / S 3 5 0 0 图3 在新拌混凝土砂桨 中加入不 同外加剂所 测得的E 一 t曲线 (总 氮离子浓度为 1 0 一 5 9 / m l, 室 温 ) l一 1 0 一 5 ( C I 缓凝减水剂 洲操沈瞬馨: . _ . ( C I〕 + 0 · 7 o/ E D N 局双概水刹 (C l 一 )+0 .2 5% 木 钙普通减 水剂 . . 15 % 糖 8% J G - ( gl m l) 钙缓 凝剂 卜卜-476

Vol.18 No.5 张琳先等：钢筋在新拌混凝土砂浆中的电化学行为 ·479· 在实验体系中给定阳极电流密度为 50A/cm2时，金属电位迅速正移至稳定钝 (a) 化电位区，从而可使钢筋表面生成钝化膜， 在这种条件下测定其电位一时间曲线，可 一混凝土 (b) 以清楚地显示出电位随时间持续稳定不变， Fe 一旦钝化膜被破坏，电位值将迅速下降，表 (c)777777777钢筋 明金属表面已从钝态转变为活化态.此方 2e 2e 法可以反映出混凝土介质对钢筋的腐蚀性 图4钢筋电化学腐蚀示意图 阳极反应：Fe=Fe2+2e 及钢筋的表面钝性状态的实际状况.我们 阴极反应：1/202+H20+2e=2(0H 的实验结果（图1）与莫斯克文)发表的水 总反应：Fe22(OH1→Fe(O田2 4Fe(0H)2+02+2H204Fe(0H)3 泥浸出水中的钢筋阳极极化曲线的结果相 吻合. 研究表明，在C1-离子浓度为10gml下，电位下降时间为50s左右，而在C1-离子 浓度为10°g/ml下，电位下降时间为1500s左右，在没有C1-离子存在的情况下，其电位 值保持稳定不变.即随着氯离子浓度增加，其阳极电位下降时间不断缩短，并迅速达到活化 态电位。表明了对钢筋表面钝化膜破坏作用的腐蚀性增强，只要有氯离子的存在，其对混凝 土中钢筋钝化膜的破坏就不可避免. 3.2加入外加剂的影响 混凝土外加剂是一种在拌制混凝土过程中掺人，用以改善混凝土性能的物质.混凝士 外加剂按其主要功能可分为4大类：(1)减水剂：用以改善混凝土拌合物流变性能；(2)缓凝 剂：用以调节混凝土凝结时间和硬化性能；(3)引气剂等；用于改善混凝土耐久性；(4)防冻 剂等：用于改善混凝土的其他性能.这4类外加剂从其基本性质来说，基本上都是某种表 面活性剂；从其作用机理来说，主要是改善水泥的水化反应速度.水泥中硅酸盐组分的水 化反应可用如下反应式粗略表示： 2(3Ca0·Si02)+6H,0→3Ca0·2Si02·3H20+3Ca(H)2 2(2Ca0·Si0,)+4H,0→3Ca0·2Si02·3H,0+Ca(0H)2 当混凝土中存在有C1~离子时，它将与水泥石中的氢氧化钙起置换作用： 2CI-+Ca(OH)2-CaCl,+2(OH-) Ca(OH)2易溶于水.当有压力和流水作用时，混凝土具有一定的渗透性，水流就能将 Ca(OH)2溶出带走，使水泥石孔隙率增加，它的强度下降；随着C(OH)2的被溶出，高碱性 水化物变成低碱性水化物，最终变成无胶结能力的硅胶等物质.于是水泥石结构被破坏，强 度进一步降低，最终导致整体破坏.氯离子的存在，其生成物CaCl的溶解度比Ca(OH)2高， 因此使腐蚀过程加速. 当加入具有表面活性剂作用的外加剂后，如加人减水剂，减水剂的增水基团定向吸附 于水泥颗粒表面，而亲水基团则指向水溶液，构成单分子层或多分子层的吸附膜.这种定向 吸附膜的存在，使水泥胶粒表面上带有相同符号的电荷，在电性斥力作用下，水泥一水体系 处于相对稳定的悬浮状态，水泥颗粒被溶剂化的水膜所包围，减小了水泥的孔隙率.这产生 了两方面的作用：一方面降低了水泥的水化反应速度：另一方面也阻碍了有害离子的浸入

V o l . 1 8 N O 石 张琳先等: 钢筋 在新 拌混凝 土 砂浆 中的电化学行为 . 4 7 9 . 在 实 验 体 系 中 给 定 阳 极 电 流 密 度 为 50 A / cm Z时 , 金 属 电位 迅 速 正 移 至稳 定钝 化 电位 区 , 从而可 使 钢筋 表面 生成钝 化 膜 . 在 这 种 条 件 下 测 定 其 电位 一 时 间 曲 线 , 可 以 清楚 地 显示 出 电位 随时 间持 续稳 定 不变 . 一旦钝 化 膜被 破坏 , 电位值 将迅 速下 降 , 表 明 金 属 表 面 已 从钝 态 转 变 为 活 化 态 . 此 方 法 可 以 反 映 出混 凝 土 介 质 对钢 筋 的腐 蚀 性 及 钢 筋 的 表 面 钝 性 状 态 的 实 际 状 况 . 我 们 的实 验 结果 ( 图 l) 与莫 斯 克文 ’[] 发表 的水 泥浸 出水 中的 钢筋 阳 极 极化 曲 线 的 结果 相 吻合 . 研 究 表明 , 在 cl 一 离 子浓 度 为 or 一 2 9 / m l 下 , 一衬昆凝土 旦p 旦…_ 一 D二一 一 \ / 卜e “ 钢筋 (a)(b)(c) 图4 钢筋 电化学腐蚀示意 图 阳极反应 : F e = F e Z+ + Z e 阴极 反应 : i /2 0 2+ H ZO + 2 =e 2 (O H ) - 总 反 应 : F e , + 2 (o n 丫 , * F e ( o 功 2 4 F e (O H ) 2+ O : + 2 H 2 0 4 F e (O H ) 3 电位 下 降 时间 为 5 0 5 左右 , 而在 lC 一 离 子 浓 度 为 10 一 , g/ m l 下 , 电位下 降 时间 为 1 0 0 5 左 右 , 在 没有 cl 一 离 子存 在 的情 况下 , 其 电位 值 保持 稳定 不变 . 即 随着氯 离子 浓度 增加 , 其 阳 极 电位 下 降时 间不 断缩 短 , 并 迅 速达到 活 化 态 电位 。 表 明 了对 钢筋 表 面钝化 膜 破坏 作用 的腐 蚀性 增 强 , 只要 有 氯离 子 的存 在 , 其 对混凝 土 中钢 筋钝 化膜 的破 坏就 不 可 避 免 . 3 . 2 加 入外 加剂 的影 响 混凝 土外 加 剂是 一种 在 拌 制混 凝 土 过 程 中掺 人 , 用 以 改善 混凝 土性 能 的 物质 . 混 凝 土 外加 剂 按 其主 要 功能 可分 为 4 大 类 : (l ) 减 水剂 : 用 以 改善 混凝 土拌 合 物流 变 性 能; (2) 缓凝 剂 : 用 以 调节混 凝 土凝 结 时间和 硬化 性 能 ; ( 3) 引气剂 等 ; 用于 改善 混凝 土 耐久性 ; (4) 防冻 剂等 : 用 于改 善 混凝 土的 其 他性 能 . 这 4 类 外加 剂 从 其 基本 性 质 来说 , 基 本 上都 是 某 种表 面 活性 剂 ; 从其 作 用机 理 来说 , 主要 是 改 善水 泥 的 水化 反 应 速度 . 水 泥 中硅 酸盐 组 分 的水 化 反 应可 用 如下反 应式 粗 略表示 : 2 ( 3 C a O ’ 5 10 2 ) + 6 H ZO 一 3 C a O ’ 2 5 10 : ’ 3 H ZO + 3 C a (O H ) 2 2 ( Z C a O ’ 5 10 2 ) + 4 H ZO 一 3 C a O ’ 2 5 10 : ’ 3 H ZO + C a (O H ) 2 当混 凝 土 中存 在有 lC 一 离子 时 , 它将 与水泥 石 中的氢 氧化 钙起 置 换作 用: Z C I 一 + C a ( O H ) 2 一 C a C 1 2+ 2 ( O H 一 ’ ) C a( 0 )H : 易溶 于 水 . 当有 压 力 和 流水 作 用 时 , 混 凝 土 具有 一 定 的 渗透 性 , 水 流就 能 将 aC (O )H 2溶 出带 走 , 使 水泥 石孔 隙率增 加 , 它 的强 度 下降 ; 随着 c a( o H ) 2的 被溶 出 , 高碱 性 水化 物变 成低 碱性 水 化 物 , 最 终变 成 无胶结 能 力 的硅胶 等 物质 . 于是 水泥 石结 构被 破坏 , 强 度 进 一步 降低 , 最 终 导致 整 体 破 坏 . 氯 离 子 的 存 在 , 其 生成 物 C a cl Z 的溶 解 度 比 c a( 0 H ) 2 高 , 因 此使腐 蚀过 程加 速 . 当加 入具 有 表 面 活性 剂 作 用 的外 加剂 后 , 如加 入减 水 剂 , 减 水 剂 的增 水基 团定 向 吸附 于 水泥颗 粒 表面 , 而亲 水基 团 则指 向水溶液 , 构 成单 分子 层或 多 分子 层 的吸 附膜 . 这 种定 向 吸附膜 的存 在 , 使 水泥 胶粒 表 面上 带有 相 同符 号的 电荷 , 在 电性 斥 力作 用下 , 水 泥一水体 系 处于相 对稳 定 的悬 浮 状态 , 水 泥颗 粒被 溶剂 化 的水膜 所 包 围 , 减小 了 水泥 的孔 隙率 . 这产 生 了 两方 面 的作用 : 一 方 面降低 了 水泥 的水 化 反应 速度 ; 另 一 方面 也阻 碍 了 有 害离 子 的浸人

·480· 北京科技大学学报 1996年No.5 即在一定程度上阻碍了新拌混凝土砂浆中C1 离子对钢筋的侵蚀速度.我们的研究结果证 40086, 明了这一点从图2和图3的结果可以看到， 在相同C1ˉ离子浓度下，再加入缓凝剂、高效 200 i/im·ci 减水剂、早强剂、尿素类防冻剂等，其阳极电 400 600 01 位下降时间都比单一C1~离子作用时有不同程 800F 度的延长.如单一CI-离子浓度为104gml 图5水泥浸出水中的钢筋阳极极化曲线 时，其阳极电位下降时间约为1200s,而再 wNaC)/%为1-0.0；2-0.001； 加人EDN高效减水剂、早强剂、JG-3高效缓凝 3-0.01;4-0.1;5-1;6-5;7-10 减水剂后，其阳极电位下降时间约为1900s. 又如单一CI-离子浓度为10gml下，其阳极电位下降的时间为1600s左右，而再加人缓 凝剂，JG-3高效缓凝减水剂后，其阳极电位下降时间延长到约为3000s左右.有些外加 剂的加入使阳极电位下降时间更为延长.如图3中的曲线5,6,7和图2中的曲线6.由此可以 认识到，某些良好的外加剂加入混凝土，除赋于本应有的改善性能外，对于保持和促进钢筋 钝性，抑制璃蚀过程也是有利的. 4结论 ()用恒定电流法测定钢筋在新拌混凝土砂浆中的腐蚀行为是一种快速有效的方法 JC475-92标准规定的检测方法是正确的，有效的. (2)微量氯离子浓度对钢筋在混凝土中的钝性具有明显破坏作用，并且随着其浓度的增 加而增加。应严格控制或防止外加剂、水泥中可能带入的氯化物. (3)某些外加剂的加人在一定程度上可抑制氯离子对新拌混凝土砂浆中钢筋的破坏作用 参考文献 1中国建材行业标准.jC475-92.混凝土防冻剂.1992 2吴荫顺主编.金属腐蚀研究方法.北京：治金工业出版社，1993 3张冠伦编苦.混凝土外加剂原理与应用.北京：中国建筑工业出版社，1989 4莫斯克文BM(苏)言.混凝土和钢筋混凝土的腐蚀及其防护方法.北京：化学工业出版社，1984 Electrochemical Behavior of Reinforcing Steel Embedded in Fresh Concrete Mud Zhang Lin Wu Yinshun)Fang Zhi Yao Yan?)Tian Pei 1)Department of Surface Science and Corrosion Engineering.USTB,Beijing 100083,PRC 2)China Building Materials Academy.Beijing 100024

. 4 8 0 . 北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 9 6年 N o . 5 一 4 0 0 000 `,4 / 0 O 乏蔺日 n 即 在 一 定 程 度 上 阻 碍 了 新 拌 混 凝 土 砂 浆 中 lC 一 离 子 对钢 筋 的侵 蚀 速 度 . 我们 的研 究 结 果证 明 了 这 一 点 . 从图 2 和 图 3 的 结 果 可 以 看 到 , 在 相 同 lC 一 离 子浓 度下 , 再 加 入缓凝 剂 、 高 效 减 水 剂 、 早强 剂 、 尿 素类 防 冻剂 等 , 其 阳 极 电 位 下 降时 间都 比 单一 lC 一 离子作 用 时有 不 同程 度 的 延 长 . 如 单 一 cl 一 离 子 浓 度 为 10 一 4 g/ m l 时 , 其 阳 极 电位 下 降 时 间 约 为 1 2 0 0 5 , 而 再 加 人 E D N 高效 减 水剂 、 早强 剂 、 JG 一 3 高效缓凝 减 水 剂 后 , 其 阳 极 电位 下 降时 间 约为 1 9 0 0 5 . 图5 水泥浸 出水 中的钢筋 阳极极 化曲线 w (N a C I )/ % 为l 一 0 . 0 ; 2一0 . 0 0 1 ; 3一0 . 0 1 ; 4一0 . 1 ; 5一 l ; 6一5 ; 7一 1 0 又 如 单一 cl 一 离子 浓度 为 10 一 , g/ m l 下 , 其 阳极 电位下 降 的时 间为 1 6 0 5 左右 , 而再加 人缓 凝 剂 , J G 一 3 高 效缓 凝 减 水剂 后 , 其 阳极 电位 下 降时 间延 长到 约 为 3 0 0 0 5 左 右 . 有 些 外加 剂 的 加入 使 阳 极 电位 下 降时 间更 为延 长 . 如 图 3 中的 曲线 5, 6, 7 和 图 2 中的 曲线 6 . 由此 可 以 认 识到 , 某 些 良好 的外 加 剂加人 混 凝 土 , 除赋 于本 应有 的改 善性 能外 , 对于 保持 和促 进钢 筋 钝 性 , 抑 制腐蚀 过程 也是 有 利 的 . 4 结论 ( l) 用 恒 定 电流 法 测 定 钢 筋 在 新 拌 混 凝 土 砂 浆 中的 腐 蚀 行 为是 一种 快 速有 效 的 方 法 . CJ 47 5 一 92 标 准规定 的检 测方 法是 正确 的 , 有效 的 . (2 ) 微 量 氯离 子 浓度 对 钢筋 在 混凝 土 中的钝 性 具有 明 显破 坏作 用 , 并 且 随着 其浓 度 的增 加 而 增加 。 应 严格 控 制或 防止 外 加剂 、 水 泥 中可能 带入 的氯 化物 . (3 ) 某些 外 加剂 的加 入 在一 定程 度上 可抑 制氯 离子 对新 拌混 凝 土砂 浆 中钢筋 的 破坏 作用 . 参 考 文 献 1 中国建 材行业 标准 . J C 4 7 5 一 92 . 混凝土 防冻剂 . 1 9 9 2 2 吴 荫顺 主 编 . 金属 腐 蚀研究方法 . 北京 : 冶金 工 业 出版社 , 19 93 3 张冠 伦编 著 . 混凝 土外 加 剂原理 与应用 . 北京 : 中 国 建筑工业 出版社 , 1 9 89 4 莫斯 克文 B M ( 苏) 著 . 混凝土 和 钢筋混凝土 的腐蚀及其 防护方法 . 北京 : 化学工 业 出版社 , 19 84 E l e c t r o c h e m i c a l B e h a v i o r o f R e i n of r c i n g S t e e l E m b e d d e d i n F r e s h C o n e r e t e M u d hZ a n g L i n l ) D e p a rt m e n t o f l ) 肠 iY n s 入u n l ) 凡 n g 肋 1 1) 为 0 aY n Z ) 几a n 尸e i Z) S u r af e e S e i e n e e a n d C o r o s i o n E n g i n e e r i n g , U S T B , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , P R C 2 ) C h , n a B u ild , n g M a t e r i a l s A e a d e m y , B e ij i n g 10 00 2 4

Vol.18 No.5 张琳先等：钢筋在新拌混凝土砂浆中的电化学行为 ·481· ABSTRACT The Potential vs time curves of reinforcing steels embedded in fresh concrete mud containing trace amount of Cl have been measured by galvanostatic method with anodic current density of 504\/cm2.The effect of 7 kinds of additives (water reduced agent,fast strengthening agent,inhibits solidifing agent and high perfor- mance water reduced agent,et al)on electrochemical behavior of the embedded steels in low concentration of Cl-has been investigated.The results show that the correct and effective testing method in the Standard JC 475-92 is proved,and trace amount of CI is detrimental to the passivity of the steel tendon embedded in concrete.The additives tested are beneficial to inhibition the breaking up of passive film by CI-for reinforcing steels embedded in fresh concrete mud. KEY WORDS reinforcing steel,concretes,electrochmical/galvanostatic,[CI-] 率半米米米米来米米米率米米率半米来米来米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米*米米米米米米米米本米未米本米*米米本米米卡米米木米木米本米未未系米条米家米米家 (上接476页) High Speed Zn-Ni Alloy Electroplating Meng Huimin Wu Jixun Liu Ounxian Lu Yanping Zhang Pugiang Department of Surface Science and Corrosion Engineering ABSTRACT The electrolyte was compelled to form turbulent flow by using speed electro- plating apparatus.The Zn-Ni alloy electro-deposition law in simple sulphate system under high current density was studied.The results indicated that Zn-Ni alloy electroplat- ing is abnormal co-deposition.The content of nickel in the deposite increases with the increase of the ratio of Ni/Ni+Zn and the current density.It decreases with the increase of the fluid speed of electrolyte.On the above basis,the technology of high speed Zn-Ni alloy electroplating has been determined. KEY WORDS high speed plating.electro-deposition,Zn-Ni alloy

v ol . 18 N 仓 5 张琳先等 : 钢筋在新拌混凝 土砂浆 中的 电化 学行 为 . 4 81 . A B S T R A C T T h e P o t e n t i a l v s t im e c u rv e s o f r e i n fo r c i n g s t e e l s e m b e d d e d i n fr e s h e o n e r e t e m u d e o n t a i n i n g tr a e e a m o u n t o f C I 一 h a v e b e e n m e a s u r e d b y g a l v a n o s t a ti e m e th o d w i t h a n o d i e e u r e n t d e n s i ty o f s ( ) z八 / e m Z . T h e e fe c t o f 7 k i n d s o f a d d i t i v e s (w a t e r r e d u e e d a g e n t , af s t s t r e n g th e n i n g a g e n t , i n h ib i t s s o li d iif n g a g e n t a n d h i g h P e r fo r - m a n e e w a t e r r e d u e e d a g e n t , e t a l) o n e l e e t r o e h e m i e a l b e h a v i o r o f t h e e m b e d d e d s t e e l s i n l o w e o n c e n t r a t i o n o f C I 一 h a s b e e n i n v e s t ig a te d . T h e r e s u l t s s h o w t h a t th e e o r e e t a n d e fe e t i v e t e s t i n g m e t h o d i n t h e S ta n d a r d J C 4 7 5 一 9 2 1 5 P r o v e d , a n d tr a e e a m o u n t o f C I - 1 5 d e t r im e n t a l t o th e P a s s i v i yt o f t h e s te e l te n d o n e m b e d d e d i n e o n c r e t e . Th e a d d i t i v e s t e s t e d a r e b e n e if e i a l t o i n h i b i t i o n t h e b r e a k i n g u P o f P a s s 一v e if lm b y C I 一 fo r r e i n fo r e i n g s t e e l s e m b e d d e d i n fr e s h e o n c r e t e m u d . K E Y W O R D S r e i n fo r c i n g s t e e l , e o n c r e t e s , e l e e t r o c h m i e a l /g a l v a n o s ta t i e , 【C I 一 」 ( 上接 4 7 6 页 ) H ig h S P e e d Z n 一 N i A l l o y E l e e t r o P l a t i n g 材 已n g H “ i m i n 肠 ixJ u n L i u Q u n x i a n L u ay 塑i n g hZ a n g P u q i a n g D e P a rt m e n t o f S u r af e e S c l e n e e a n d C o r r o s i o n E n g l n e e r , n g A B S T R A C T T h e e l e c t r o l y t e w a s e o m P e l l e d t o fo mr t u r b u l e n t fl o w b y u s i n g s P e e d e l e e t r o - P l a t i n g a P P a r a t u s . T h e Z n 一 N i a l l o y e l e c t r o 一 d e P o s l t i o n l a w i n s im P l e s u lP h a te s y s t e m u n d e r h i g h e u r e n t d e n s l t y w a s s t u d i e d . T h e r e s u l t s i n d i e a te d th a t Z n 一 N I a l l o y e l e c t r o P l a t - i n g 1 5 a b n o mr a l e o 一 d e P o s i t i o n . T h e e o n t e n t o f n i c k e l 一n t h e d e P o s l t e i n e r e a s e s w i t h t h e i n c r e a s e o f th e r a t i o o f N iN/ i+ Z n a n d t h e c u r e n t d e n s i ty . It d e e r e a s e s w i t h th e i n e r e a s e o f t h e fl u id s P e e d o f e l e c t r o ly t e . O n th e a b o v e b a s i s , t h e te e h n o l o g y o f h ig h s P e e d Z n 一 N 1 a ll o y e l e e t r o P l a t i n g h a s b e e n d e t e r m i n e d . K E Y W O R D S h ig h s P e e d P l a t i n g , e l e e t r o 一 d e P o s i t i o n , Z n 一 N i a ll o y