建筑钢筋腐蚀行为的模拟研究

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1、极化曲线的测定掌握恒电位测定极化曲线的方法，测怎圆型钢筋在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位，比较混凝土孔隙液环境对钢筋腐蚀行为的影响。原理：实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。在外电流的作川下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的方向移动，称为阴极极化；而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动，称为阳极极化。在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图1所示，该曲线分为四个区域：阳极电位0+图1阳极极化曲线1.从点d到点b的电位范围称金属活化区。此区域内的肋

2、线段是金属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时恢以二价形式进入溶液，即&TF0+2C—点即为金属的口然腐蚀电位。2.从方点到c点称为钝化过渡区。加线是由活化态到钝化态的转变过程，b点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度•称为致钝电流密度，此时F/+离子耳溶液中的SO/离子形成沉淀层，阻碍了阳极反应进行，导致电流密度开始下降。由于/T不容易到达FeSO4沉淀层的内部，因此铁表面的pH逐步增人。3.从c点到c/点的电位范围称为钝化区。由丁•金属表面状态发牛变化，阳极溶解过程的过电位升高，金属的溶解速率急剧下降。在此区域内的电流密度很小，基本上不随电位的变化而改变。此吋的电流密度称为维持

3、钝化电流密度加对铁电极而言，此时陀03在铁表面生成，形成致密的氧化膜，极大地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。4.山段的电位范围称为过钝化区。在此区阳极电流密度又亜新随电位增大而增大，金展的溶解速度乂开始增人，这种在一定电位下使钝化了的金属乂重新溶解的现象叫做过钝化。电流密度增人的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧气。测定极化曲线实际上是测定仃电流流过电极时电极电位与电流的关系，极化曲线的测定可以川恒电流和恒电位两种方法。恒电流法是控制通过电极的电流（或电流密度），测定各电流密度时的电极电位，从而得到极化曲线。恒电位法是将研究电极的电位恒定地维

4、持在所需的数值，然后测定相应的电流密度，从而得到极化曲线。由于在同一电流密度下可能对应多个不同的电极电位，因此用恒电流法不能完整的描述出电流密度与电位间的全部复杂关系。木实验采用控制电极电位的恒电位法测定碳钢在碱性溶液中的阳极极化曲线。碳钢常川作建筑钢筋，是大量使用的建筑材料。混凝土凝结过程中会析出氢氧化钙等碱性物质，形成孔隙液。碱性物质在钢筋表面形成保护膜，阻止钢筋的腐蚀。同时，渗入混凝土内部的南水等外來物质会带入CO?、c「等,改变钢筋表血的"7值和腐蚀电位。本实验模拟钢筋在混凝土中所处的碱性环境，通过恒电位法测定其极化曲线，了解影响钢筋腐蚀的各种因素。仪器和试剂：HDY-I型恒电

5、位仪（南京桑力电子设备厂），三电极池及支架，碳钢电极，钳电极，饱和卄汞电极，Ca（OH）2饱和溶液（用氢氧化钠溶液调节M为12.5）,NaCl（分析纯），二氧化碳气体钢瓶，通气乳胶管，螺旋夹，通气玻璃管，pHx［（公用，或精密刃/试纸），玻璃电极，1%（体积比）硫酸溶液，丙酮，金相砂纸。烧杯（100/7/7）2H量筒（50或100加）1只。恒电位仪前血板如图2所示，以功能作用划分为14个区：区10电涼电压E1-区11区2-luA10uAlOOuA1mA10mA100mA1A平ffiOWOFFXI断X10申o1溶液电阻扌催酸»。模袒」负LAO电解池」1_1内给定网希区14区3区12区5区

6、7区6图2前而板示意图*区1用于仪器系统调零，有“电压调零”和“电流调零”。*区2电源开关。*区3是仪器功能控制按键区，有五个功能键：工作方式:该按键为仪器工作方式选择键，山该键可顺序循环选择“平衡”、“恒电位”、“参比”或“恒电流”等工作方式，与该按键配合，区4的以个指示灯川于指示相应的工作方式。+/T键:该按键用于选择内给定的止负极性。负载选择

7、键:该按键用于负载选择，与该按键配合，区5的两个指示灯用于指示所选择的负载状态，“模拟”状态时，选择仪器内部阻值约为10KQ电阻作为模拟负载,“电解池”状态时，选择仪器外部的电解池作为负载。通/断

8、键:该按键用于仪器与负载的通断控制，与该按

9、键配合，区7的两个指示灯用于指示负载工作状况的通断，“通”时仪器与负载接通，“断”时仪器与负载断开。内给定选择

10、键:该按键川于仪器内给定范围的选择，“恒电位”工作方式时，通过该按键可选择0〜1.9999V或2〜4V内给定恒电位范围；“恒电流”工作方式时,只能选择0〜1.9999V的内给定恒电位范围。与该按键配合，区6的两个指示灯用于指示所选择的内给定范围。*区8为内给定调节电位粘旋钮。*区9为电压值显示区，恒电位工作方式时，显示恒电位值；恒电流