·1472 北京科技大学学报 第33卷 cor08和3LP等)，由于使用方便且省时，在工程 肋钢筋(HRB335)和天津市天铁轧钢厂生产的细晶 现场逐渐得到推广.但是，以上两种方法得到的腐 粒钢筋(HRB5O0E).表1是两种钢筋的化学成分. 蚀电化学信息较少，且表征的仅是钢筋的均匀腐蚀 细晶粒钢筋中元素硫和磷含量稍小于低碳钢：其次， 行为，因此很难准确反映真实的腐蚀情况.动电位 细晶粒钢筋中添加了质量分数为0.09%的微量元 循环极化法能够通过循环极化曲线获得大量腐蚀电 素钒，提高了钢筋的强度.钢筋的基本力学性能见 化学信息，主要包括腐蚀电流密度(ir）、Tafel常数 表2.由表2可见细晶粒钢筋在屈服强度上明显优 (B.和B)、腐蚀电位(Em)、点蚀电位(Epm）和再钝 于普通低碳钢筋.电化学测试所用的钢筋电极为直 化电位(E)等口.根据循环极化曲线可以确定钢 径12mm、长50mm的钢段，钢筋一端钻孔通过螺丝 筋表面是否发生点蚀，特别适合用于表征氯离子侵 拧紧一铜导线.钢段两端均用环氧树脂均匀封裹使 蚀导致的钢筋局部腐蚀。此外，循环极化曲线还能 得中间暴露长度为20mm,暴露面积约为7.6cm2. 确定引起钢筋锈蚀的氯离子临界值P-) 部分钢筋用砂纸除去表面氧化皮作为砂磨处理后的 值得注意的是，循环极化法测试受扫描速率影 钢筋，所有钢筋均在酒精中超声清洗后清除表面杂 响较大网.若扫描速率过大，实验结果将不能代表 质，干燥后放入腐蚀池.模拟混凝土孔溶液为室温 真实腐蚀体系；反之，若扫描速率过小，测试非常耗 下pH13.6的溶液(0.6molL-1K0H+0.2molL-1 时，且随着测试的进行试样表面腐蚀状况会发生明 Na0H+0.001molL-1Ca(0H)2)o,所用溶剂为 显变化.研究者选用的扫描速率存在较大的差异， 去离子水，所有化学试剂均为分析纯.模拟液配制 尚未建立统一标准.在混凝土试件测试中，Pour- 后装入隔绝空气的容器以免被空气碳化.用FG代 saee0推荐使用0.0O6mV·s-的扫描速率.在模拟 表细品粒钢筋，C代表普通低碳钢.1号试样表示砂 液的测试中Li和Sagues回与Ghods等选用的扫 磨处理钢筋，2号试样表示未经表面处理钢筋 描速率为0.166mV·s1.Song等同通过循环极化法 表1钢筋的化学成分（质量分数） 测试砂浆试样中氯离子临界值时所用的扫描速率为 Table 1 Chemical composition of the rebar % 1mV·s-l,而Saremi和Mahallati-在混凝土试样 钢筋品种 Fe C Si Mn P S V碳当量 和模拟液的测试中均选用了恒定的2mV·s1 HRB335 97.3360200.551.420.0260.028 044 高温生产过程中钢筋表面会生成一层主要含 HRB500E97.1680.240.541.450.0150.0170.090.48 Fe0,的氧化皮.在实际工程中，钢筋是带氧化皮成 型在混凝土构件内，但在实验过程中，多数研究者为 表2钢筋的力学性能 降低实验结果的离散性而将钢筋进行打磨与抛光处 Table 2 Mechanical properties of the rebar 理，处理后的钢筋和实际钢筋具有一定的差别 拉伸强度， 屈服强度， 延伸率， Ghods等认为若实验的目的是预测实际工程的服 钢筋品种 /MPa o./MPa 6/% 役寿命，则建议保留钢筋表层的氧化皮.Mohammed HRB335 570 375 21.0 和Hamada图研究发现抛光处理后钢筋的氯离子临 HRB500E 670 530 25.0 界值高于未处理带氧化皮的钢筋，Poursaee和Hans- so)也发现砂磨处理后钢筋的腐蚀速率要明显低 电化学测试所用腐蚀池是b8cm×l0cm的开口 于未处理钢筋，但是两者的腐蚀电位变化趋势相差 带盖有机玻璃圆盒.带导线的钢段为工作电极，饱 不明显 和甘汞电极(SCE)为参比电极，不锈钢网笼为辅助 本文选取高速铁路所使用的细晶粒钢筋和普通 电极.电化学测试三电极分布见图1.不锈钢网笼 建筑螺纹钢筋作为工作电极，考虑钢筋表面状态 布置在钢段四周使暴露区钢段周围能形成均匀的电 (砂磨处理试样和原始未处理试样)对腐蚀的影响， 场，保证电化学测试的准确性因.参比电极放置在 分别通过腐蚀电位、线性极化法和循环极化法研究 不锈钢网笼内，距钢段约5m.钢段浸没于腐蚀池 了两种钢筋在不同表面状况下的均匀腐蚀与点蚀 内的模拟液中，在浸泡过程中密封腐蚀池，避免模拟 行为 液被空气缓慢碳化. 1.2电化学测试方法 1 实验方法 电化学测试均在PAR2273电化学工作站上进 1.1试样制备及腐蚀池 行.线性极化(LPR)测试中，对钢筋电极进行E± 实验用钢筋为南京栖霞山轧钢厂生产的低碳带 10mV(SCE)的极化，扫描速率为0.166mV·s-1,测北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 cor08TM和 3LPTM等) ，由于使用方便且省时，在工程 现场逐渐得到推广． 但是，以上两种方法得到的腐 蚀电化学信息较少，且表征的仅是钢筋的均匀腐蚀 行为，因此很难准确反映真实的腐蚀情况． 动电位 循环极化法能够通过循环极化曲线获得大量腐蚀电 化学信息，主要包括腐蚀电流密度( icorr ) 、Tafel 常数 ( βa和 βc ) 、腐蚀电位( Ecorr ) 、点蚀电位( Epit ) 和再钝 化电位( Erep ) 等［1］． 根据循环极化曲线可以确定钢 筋表面是否发生点蚀，特别适合用于表征氯离子侵 蚀导致的钢筋局部腐蚀． 此外，循环极化曲线还能 确定引起钢筋锈蚀的氯离子临界值［2--3］． 值得注意的是，循环极化法测试受扫描速率影 响较大［2，4］． 若扫描速率过大，实验结果将不能代表 真实腐蚀体系; 反之，若扫描速率过小，测试非常耗 时，且随着测试的进行试样表面腐蚀状况会发生明 显变化． 研究者选用的扫描速率存在较大的差异， 尚未建立统一标准． 在混凝土试件测试中，Pour￾saee ［4］推荐使用 0. 006 mV·s － 1 的扫描速率． 在模拟 液的测试中 Li 和 Sagues ［2］与 Ghods 等［5］选用的扫 描速率为 0. 166 mV·s － 1 ． Song 等［3］通过循环极化法 测试砂浆试样中氯离子临界值时所用的扫描速率为 1 mV·s － 1 ，而 Saremi 和 Mahallati ［6--7］在混凝土试样 和模拟液的测试中均选用了恒定的 2 mV·s － 1 ． 高温生产过程中钢筋表面会生成一层主要含 Fe3O4的氧化皮． 在实际工程中，钢筋是带氧化皮成 型在混凝土构件内，但在实验过程中，多数研究者为 降低实验结果的离散性而将钢筋进行打磨与抛光处 理，处理后的钢筋和实际钢筋具有一定的差别． Ghods 等［5］认为若实验的目的是预测实际工程的服 役寿命，则建议保留钢筋表层的氧化皮． Mohammed 和 Hamada ［8］研究发现抛光处理后钢筋的氯离子临 界值高于未处理带氧化皮的钢筋，Poursaee 和 Hans￾son ［9］也发现砂磨处理后钢筋的腐蚀速率要明显低 于未处理钢筋，但是两者的腐蚀电位变化趋势相差 不明显． 本文选取高速铁路所使用的细晶粒钢筋和普通 建筑螺纹钢筋作为工作电极，考虑钢筋表面状态 ( 砂磨处理试样和原始未处理试样) 对腐蚀的影响， 分别通过腐蚀电位、线性极化法和循环极化法研究 了两种钢筋在不同表面状况下的均匀腐蚀与点蚀 行为． 1 实验方法 1. 1 试样制备及腐蚀池 实验用钢筋为南京栖霞山轧钢厂生产的低碳带 肋钢筋( HRB335) 和天津市天铁轧钢厂生产的细晶 粒钢筋( HRB500E) ． 表 1 是两种钢筋的化学成分． 细晶粒钢筋中元素硫和磷含量稍小于低碳钢; 其次， 细晶粒钢筋中添加了质量分数为 0. 09% 的微量元 素钒，提高了钢筋的强度． 钢筋的基本力学性能见 表 2． 由表 2 可见细晶粒钢筋在屈服强度上明显优 于普通低碳钢筋． 电化学测试所用的钢筋电极为直 径 12 mm、长 50 mm 的钢段，钢筋一端钻孔通过螺丝 拧紧一铜导线． 钢段两端均用环氧树脂均匀封裹使 得中间暴露长度为 20 mm，暴露面积约为 7. 6 cm2 ． 部分钢筋用砂纸除去表面氧化皮作为砂磨处理后的 钢筋，所有钢筋均在酒精中超声清洗后清除表面杂 质，干燥后放入腐蚀池． 模拟混凝土孔溶液为室温 下 pH 13. 6 的溶液( 0. 6 mol·L － 1 KOH + 0. 2 mol·L － 1 NaOH + 0. 001 mol·L － 1 Ca( OH) 2 ) ［10］，所用溶剂为 去离子水，所有化学试剂均为分析纯． 模拟液配制 后装入隔绝空气的容器以免被空气碳化． 用 FG 代 表细晶粒钢筋，C 代表普通低碳钢． 1 号试样表示砂 磨处理钢筋，2 号试样表示未经表面处理钢筋． 表 1 钢筋的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the rebar % 钢筋品种 Fe C Si Mn P S V 碳当量 HRB335 97. 336 0. 20 0. 55 1. 42 0. 026 0. 028 — 0. 44 HRB500E 97. 168 0. 24 0. 54 1. 45 0. 015 0. 017 0. 09 0. 48 表 2 钢筋的力学性能 Table 2 Mechanical properties of the rebar 钢筋品种 拉伸强度， σb /MPa 屈服强度， σs /MPa 延伸率， δ /% HRB335 570 375 21. 0 HRB500E 670 530 25. 0 电化学测试所用腐蚀池是 8 cm "10 cm 的开口 带盖有机玻璃圆盒． 带导线的钢段为工作电极，饱 和甘汞电极( SCE) 为参比电极，不锈钢网笼为辅助 电极． 电化学测试三电极分布见图 1． 不锈钢网笼 布置在钢段四周使暴露区钢段周围能形成均匀的电 场，保证电化学测试的准确性［5］． 参比电极放置在 不锈钢网笼内，距钢段约 5 mm． 钢段浸没于腐蚀池 内的模拟液中，在浸泡过程中密封腐蚀池，避免模拟 液被空气缓慢碳化． 1. 2 电化学测试方法 电化学测试均在 PAR 2273 电化学工作站上进 行． 线性极化( LPR) 测试中，对钢筋电极进行 Ecorr ± 10 mV ( SCE) 的极化，扫描速率为 0. 166 mV·s － 1 ，测 ·1472·