通常情況下混凝土作為鋼筋的外保護層，能夠給鋼筋提供一個強堿性的環境，使得鋼筋表面形成鈍化膜，在無碳化和外部侵蝕離子作用下，鋼筋混凝土結構具有很長的服役壽命。

    然而在一些特殊環境，例如海洋環境、鹽漬土環境，外部侵蝕性離子很容易透過混凝土多孔的結構由外向內擴散，使得鋼筋在混凝土結構中的穩定性遭到破壞，最終腐蝕。

    電化學測量方法是鋼筋混凝土腐蝕研究中常用且有效的方法之一。

    1、試樣制備及試驗方法

    1.1試樣及溶液制備

    實驗采用的水泥為425#R普通硅酸鹽水泥，細骨料為普通河砂，使用前經方形篩子（ 篩孔約1.3mm）過篩。混凝土試樣的質量混合比為：水泥：水：砂：石= 1:0.6:2.328:3.49。鋼筋電極取材于建筑用Q235光圓鋼筋（Φ=12mm），兩端用環氧樹脂封裝，其中一端面焊接引出包封的銅芯導線，中間預留5cm2的工作面，鋼筋位于圓柱模具的中心，工作面與混凝土試件側面平行，澆筑得到直徑為40mm的鋼筋混凝土試件，試件經實驗室標準養護28d后脫模。

    鹽漬土根據氯離子與硫酸根離子質量的比例分為：氯鹽漬土（ｍCl-/ｍSO42-＞2）、亞氯鹽漬土（1<ｍCl-/ｍSO42-<2）、亞硫鹽鹽漬土（0.3<ｍCl-/ｍSO42-<1）、硫鹽鹽漬土（ｍCl-/ｍSO42-＜0.3）。本文依據鹽漬土的分類規則，設置了不同梯度的侵蝕溶液，如表1所示：

    表1  侵蝕溶液成分表

    1#溶液為去離子水，2#溶液為5%的NaCl溶液，3#溶液為模擬氯鹽漬土侵蝕溶液，4#為模擬亞氯鹽漬土侵蝕溶液，5#溶液為模擬亞硫鹽鹽漬土侵蝕溶液，6#溶液為模擬硫酸鹽鹽漬土侵蝕溶液，7#溶液為5%的Na2SO4溶液。

    1.2試驗方法

    1.2.1電化學試驗

    實驗采用干濕循環的方法加速鋼筋混凝土的侵蝕過程。干濕循環的制度以7d為一個周期（浸泡3d，58℃烘箱干燥3d，然后室溫冷卻1d），研究顯示混凝土中鋼筋的腐蝕電流的最大值總是出現在浸泡開始后約12h，而腐蝕電流的最小值總是出現在浸泡階段結束和干燥階段的開始時刻。依據這一點，本實驗對鋼筋混凝土的測試盡量選擇在浸泡階段3天中的第二天進行。

    電化學測量采用英國產ACM電化學工作站，測試采用三電極體系，參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為Pt電極。極化曲線測試掃描范圍±70mV vs OCP，掃描速率1mV/s.極化曲線數據采用Corshow擬合分析。

    1.2.2氯離子擴散試驗

    為了考察鹽漬土環境中氯離子在混凝土中的擴散特征，設計了如圖1所示的物料傳遞裝置。裝置左側為溶液端，內部盛放不同梯度的鹽漬土模擬液1200mL。裝置的右側為清液端，放入固定體積720mL的去離子水，定期取樣測定清液端中氯離子的含量并計算其擴散量。裝置的中間采用直徑4cm、厚度2cm的混凝土薄片，外有聚四氟乙烯乙烯纏繞，以使混凝土片與裝置內壁完美契合。整個裝置連接部分采用環氧樹脂膠固，保證裝置密封性。

    圖1  試驗離子擴散裝置

    各個試驗組溶液端成分的設定如表2所示：溶液端含有相同濃度的NaCl，不同梯度濃度的Na2SO4，其中S1組為對照組試驗，溶液端只含有1mol/L的NaCl溶液。S2、S3組溶液端分別為模擬氯鹽漬土溶液和模擬亞氯鹽漬土溶液，S4組溶液端為模擬硫鹽漬土溶液。試驗定期從清液端取樣，用ICP離子色譜（型號：ICS-2100，廠家：美國戴安）檢測清液端的氯離子含量，以獲取不同時間段各實驗組清水端氯離子濃度。

    表2  試驗溶液成分表

    2、結果與討論

    2.1 極化曲線測試

    由圖2可知，2周時均處于鈍化期；4-6周處于初銹期，初銹期的長短與侵蝕環境有一定的關系；對于2-5#侵蝕環境下的鋼筋混凝土，10周后基本處于銹蝕發展期。

    （a）

    （b）

    圖2  鋼筋混凝土試件的腐蝕電位、腐蝕電流均值隨干濕循環次數的變化

    2.2 鹽漬土環境氯離子在混凝土中的擴散研究

    圖3為各試驗組清水端氯離子含量在傳質階段隨時間的變化曲線。可以看出，清水端的氯離子質量濃度隨時間不斷的增長，在不同溶液中的擴散量在90d里體現出明顯的差異。

    圖3  清液端氯離子濃度隨時間變化情況

    3、結論

    （1）對于不同的鹽漬土模擬溶液，侵蝕溶液中氯離子與硫酸根離子質量濃度比例對鋼筋混凝土侵蝕作用不同，極化曲線測試結果表明，鋼筋混凝土在氯鹽漬土中的腐蝕是一個動態的過程。干濕循環條件下，鋼筋表面鈍化膜破裂到活性腐蝕過程非常迅速，鋼筋混凝土在氯鹽漬土及亞氯鹽漬土侵蝕環境中腐蝕速率整體較快；

    （2）氯離子與硫酸根離子共存條件下，處于氯鹽漬土和亞氯鹽漬土環境下的混凝土，其孔隙液中的自由氯離子含量會明顯增加，自由氯離子的增加會促進鋼筋的腐蝕。

    選自：《腐蝕與防護》Vol.36 2015.9

    作者：張俊喜，博士，教授，上海電力學院

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