第12期 施锦杰等：电化学方法研究混凝土模拟液中细晶粒钢的耐蚀性 ·1473· 下作电极 参比电极SC) 添加0.5molL-1NaCl,搅拌均匀后再静置22d(腐 (钢段) 蚀期).钝化期每天进行腐蚀电位与LPR测试，腐 模拟混凝十孔溶液 蚀期每2d测试腐蚀电位与LPR.实验末期进行循 (pH13.6 环极化测试.电化学测试结束后，对暴露钢段表面 进行表面图像对比分析 尽露区 2结果与讨论 环氧 2.1腐蚀电位和腐蚀电流密度 涂层区 铺助电板 (不锈钢笼) 图2是钢筋电极浸入模拟液29d内腐蚀电位 (E)和腐蚀电流密度(ir）的时变曲线.前7d模 图1三电极测试的同轴腐蚀池示意图 拟液中不加C,以使钢筋充分钝化9：7d后加入 Fig.I Schematic illustration of a co-axial corrosion cell for three- 0.5molL-1NaCl,模拟氯盐侵蚀环境.由图2(a)可 electrode test 知，钝化期钢筋的Em处于-300mV(SCE)左右，除 试得到极化电阻R.·根据Stem-Geary公式可求得 FG2出现较大波动外，其余钢筋的Em均缓慢负移. 钢筋的均匀腐蚀电流密度为 钝化期E负移的可能原因是钢筋生成钝化膜的氧 B 化还原过程消耗了溶液中的部分溶解氧，延缓了钢 icun=Rp (1) 筋的钝化进程.加入0.5molL-1NaCl2d后，图2 式中：m为钢筋腐蚀电流密度，uA·cm-2;R,为钢筋 (a)中所有试样的Em急剧下降至-500mV 极化电阻，k·cm2;B为Stem-Geary常数，mV.根 (SCE),且第13天后Em稳定在-500~-600mV 据阴阳极Tafel常数B。和B。,可以求出B值： (SCE),砂磨试样(FG1和C1)的E稍高于未做处 B.B。 理试样(FG2和C2).这与钝化期较好的钝化效果 B=2.303B.+B.) (2) 有关. 本文通过Tafel曲线实测B值在13.22mV左 在图2(b)中，FG1和C1的i.在钝化期均小幅 右，为便于分析与比较，所有试样在计算i过程中 下降，而C2的im逐渐上升至1μA·cm2,这说明 均使得B=13.22mV. FG1和C1的钝化效果明显比C2好；其次，FG2在 在循环极化测试中，从(Em-200mV(SCE) 钝化期表现出比其余试样更低的im,这与图2(a) 开始向阳极方向扫描（正向扫描），扫描至800mV 中FG2较高的Eom吻合.加入0.5molL-1NaCl后， (SCE)后向阴极方向回扫（反向扫描）至初始扫描 图2(b)中所有试样的i均出现了陡增.在加入 点.综合考虑扫描时间与测试的真实性B,-),本研 NaCl后的前14d内，砂磨试样(FG1和C1)的ion稍 究恒定扫描速率为1mVs1. 大于未处理试样，可能是钝化膜溶解/生成的动态平 处理过的钢段电极置于不含氯离子的模拟液中 衡过程会造成ian偏高.腐蚀后期所有试样的iam均 7d(钝化期)，使其表面充分钝化，7d后向模拟液中 达到了较大的腐蚀速率(10μA·cm2),砂磨试样 -200 (a) -■-FGI 10 0.5 mol-L-Cl- 300 --FG2 No CI -▲-C1 广小等特 0.5 mol -L Cl △-C2 -400 -G1 E -FC2 Cl -500 -△-C2 -600 101, 10 15 20 25 0 5 1015 20 25 30 时间d 时间 FG1一砂磨细品粒钢：FG2一未处理细品粒钢：C1一砂磨低碳钢：C2一未处理低碳钢 图2模拟混凝土孔溶液中钢筋电极的腐蚀电位()和腐蚀电流密度(b)时变曲线 Fig.2 E (a)and i (b)evolution of the rebar in simulated concrete pore solutions第 12 期 施锦杰等: 电化学方法研究混凝土模拟液中细晶粒钢的耐蚀性 图 1 三电极测试的同轴腐蚀池示意图 Fig． 1 Schematic illustration of a co-axial corrosion cell for three￾electrode test 试得到极化电阻 Rp ． 根据 Stern--Geary 公式可求得 钢筋的均匀腐蚀电流密度为 icorr = B Rp ( 1) 式中: icorr为钢筋腐蚀电流密度，μA·cm － 2 ; Rp 为钢筋 极化电阻，kΩ·cm2 ; B 为 Stern--Geary 常数，mV． 根 据阴阳极 Tafel 常数 βc 和 βa，可以求出 B 值: B = βaβc 2. 303( βa + βc ) ( 2) 本文通过 Tafel 曲线实测 B 值在 13. 22 mV 左 右，为便于分析与比较，所有试样在计算 icorr过程中 均使得 B = 13. 22 mV． FG1—砂磨细晶粒钢; FG2—未处理细晶粒钢; C1—砂磨低碳钢; C2—未处理低碳钢 图 2 模拟混凝土孔溶液中钢筋电极的腐蚀电位( a) 和腐蚀电流密度( b) 时变曲线 Fig． 2 Ecorr ( a) and icorr ( b) evolution of the rebar in simulated concrete pore solutions 在循环极化测试中，从( Ecorr--200 mV ( SCE) ) 开始向阳极方向扫描( 正向扫描) ，扫描至 800 mV ( SCE) 后向阴极方向回扫( 反向扫描) 至初始扫描 点． 综合考虑扫描时间与测试的真实性［3，5--7］，本研 究恒定扫描速率为 1 mV·s － 1 ． 处理过的钢段电极置于不含氯离子的模拟液中 7 d ( 钝化期) ，使其表面充分钝化，7 d 后向模拟液中 添加 0. 5 mol·L － 1 NaCl，搅拌均匀后再静置 22 d ( 腐 蚀期) ． 钝化期每天进行腐蚀电位与 LPR 测试，腐 蚀期每 2 d 测试腐蚀电位与 LPR． 实验末期进行循 环极化测试． 电化学测试结束后，对暴露钢段表面 进行表面图像对比分析． 2 结果与讨论 2. 1 腐蚀电位和腐蚀电流密度 图 2 是钢筋电极浸入模拟液 29 d 内腐蚀电位 ( Ecorr) 和腐蚀电流密度( icorr) 的时变曲线． 前 7 d 模 拟液中不加 Cl － ，以使钢筋充分钝化［1，9］; 7 d 后加入 0. 5 mol·L － 1 NaCl，模拟氯盐侵蚀环境． 由图 2( a) 可 知，钝化期钢筋的 Ecorr处于 － 300 mV ( SCE) 左右，除 FG2 出现较大波动外，其余钢筋的 Ecorr均缓慢负移． 钝化期 Ecorr负移的可能原因是钢筋生成钝化膜的氧 化还原过程消耗了溶液中的部分溶解氧，延缓了钢 筋的钝化进程． 加入 0. 5 mol·L － 1 NaCl 2 d 后，图 2 ( a) 中 所 有 试 样 的 Ecorr 急 剧 下 降 至 － 500 mV ( SCE) ，且第 13 天后 Ecorr稳定在 － 500 ～ － 600 mV ( SCE) ，砂磨试样( FG1 和 C1) 的 Ecorr稍高于未做处 理试样( FG2 和 C2) ． 这与钝化期较好的钝化效果 有关． 在图 2( b) 中，FG1 和 C1 的 icorr在钝化期均小幅 下降，而 C2 的 icorr逐渐上升至 1 μA·cm － 2 ，这说明 FG1 和 C1 的钝化效果明显比 C2 好; 其次，FG2 在 钝化期表现出比其余试样更低的 icorr，这与图 2( a) 中 FG2 较高的 Ecorr吻合． 加入0. 5 mol·L － 1 NaCl 后， 图 2 ( b) 中所有试样的 icorr 均出现了陡增． 在加入 NaCl 后的前 14 d 内，砂磨试样( FG1 和 C1) 的 icorr稍 大于未处理试样，可能是钝化膜溶解/生成的动态平 衡过程会造成 icorr偏高． 腐蚀后期所有试样的 icorr均 达到了较大的腐蚀速率( 10 μA·cm － 2 ) ，砂磨试样 ·1473·