混凝土中钢筋极化曲线特征分析

《混凝土中钢筋极化曲线特征分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、混凝土中钢筋极化曲线特征分析许晨，金伟良，李志远，岳增国（浙江大学结构工程研究所，杭州３１００５８）摘要：为避免极化曲线测试中平衡电位发生偏移，提出了阳极极化电流方法。根据锈蚀前后钢筋极化曲线特征分析对平衡电位发生偏移做出了合理解释，明确了相关影响因素。给出了基于阳极极化电流法的钢筋锈蚀临界极化电流密度及相应的腐蚀电流密度经验公式。试验结果表明，阳极极化电流方法能有效判别钢筋锈蚀，对应的临界极化电流密度为０．２μＡ／ｃｍ２。关键词：混凝土；钢筋锈蚀；极化曲线；Ｔａｆｅｌ；腐蚀电流中图分类号：ＴＵ５２８文献标志码：Ａ文章编号：１６７４－４７６４（２０１２）０５－

2、００６４－０６ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＣｕｒｖｅｓＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＲｅｂａｒｉｎＣｏｎｃｒｅｔｅＸＵＣｈｅｎ，ＪＩＮＷｅｉｌｉａｎｇ，ＬＩＺｈｉｙｕａｎ，ＹＵＥＺｅｎｇｇｕｏ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，３１００５８，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏａｖｏｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｈｉｆｔｓｉｎｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｔｅｓｔ，ｂａｓｅｄｏｎａｎｏｄｉｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔ

3、ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｏｆｓｔｅｅｌｃｏｒｒｏｓｉｏｎｗａｓｇｉｖｅｎａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｅｍｐｉｒｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ．Ｒｅａｓｏｎａｂｌｅｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎｔｏｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｈｉｆｔｓｗａｓｇｉｖｅｎｂｙｓｔｕｄｙｉｎｇｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｒｅｂａｒｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔ

4、ｓｓｈｏｗｔｈａｔａｎｏｄｉｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｓｔｅｅｌｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｉｓ０．２μＡ／ｃｍ２．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｒｅｂａｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅ；Ｔａｆｅｌ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔ钢筋锈蚀引起的钢筋混凝土结构耐久性问题越来越受到国内外工程界的关注和重视［１－６］。目前，判定钢筋锈蚀与否主要依靠电化学方法，其中极化曲线法应用最为广泛［７

5、－１２］。极化曲线法如塔菲尔极化法和线性极化法，极化方式通常从相对于平衡电位－ΔＥ开始阳极极化至相对于平衡电位＋ΔＥ结束。由于极化开始瞬间就有ΔＥ的电位扰动，会导致极化曲线上反映的平衡电位与极化前测试的平衡电位不一致，影响腐蚀电流测试结果。１９７０年，Ｂａｒｎａｒｔｔ提出了三点法和四点法用于处理弱极化测试数据，测试过程都是既需阴极极化测量，又需阳极极化测量，虽然这样使得腐蚀过程２个电极反应的信息量比较均衡，但在测试过程中容易产生误差。这是因为在一个方向进行极化测量后转到另一个极化方向时，腐蚀电位需要等较长时间才能恢复到原来的值，因而所测量的外极化电流就有相当大

6、的误差。文献［１３］研究了扫描速率对平衡电位偏移的影响，但是并未对平衡电位偏移做出解释。基于以上分析，本文结合锈蚀前后钢筋极化曲线特征对平衡电位发生偏移做出了合理解释，明确了相关影响因素，提出了基于单向极化的阳极极化电流判别方法，用于判定钢筋锈蚀状态与腐蚀电流估算。阳极极化电流判别方法一般情况下，阴极反应既有电化学极化又有浓差极化，也就是阴极过程的混合控制，这时，式（１）为１收稿日期：２０１１－１２－２６基金项目：国家自然科学基金重大国际合作项目（５０９２０１０５８０６）；国家科技支撑项目（２０１１ＢＡＪ０９Ｂ０３）作者简介：许晨（１９８４－），男，博士，主要

7、从事混凝土结构耐久性研究，（Ｅ－ｍａｉｌ）ａｌａｎ２０６１２１１４＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。许晨，等：混凝土中钢筋极化曲线特征分析第５期６５腐蚀金属电极在弱极化区的极化曲线方程式。式中Ｉ为外极化电流；Ｉｃｏｒｒ为腐蚀电流；ΔＥ＝Ｅ－Ｅｃｏｒｒ为腐蚀金属电极的极化值；βａ、βｃ为阳极与阴极的Ｔａｆ－ｅｌ斜率；ＩＬ为阴极反应的极限扩散电流。Ｉ＝线测试中ΔＥ设定为７０ｍＶ，扫描速率０．１５ｍＶ／ｓ，从相对于腐蚀电位－７０ｍＶ极化至相对于腐蚀电位＋７０ｍＶ。表１混凝土配比／（ｋｇ·ｍ－３）水水泥砂子石子ΔＥｅｘｐ（－β）烄烌１９５４３３５６９１１５６ΔＥ（βａ）ｃ（１）

8、Ｉｃｏｒｒｅｘｐ－烅烆烍ＩΔＥ（βｃ）