研究混凝土环境变化对热浸镀锌层腐蚀行为的影响.pdf

研究混凝土环境变化对热浸镀锌层腐蚀行为的影响顾宝珊1杨培燕1宫丽1纪晓春1王宁涛1弋慧丽1(中国钢研科技集团公司，北京11前言00081)摘要：为研究热浸镀锌层在混凝土环境中的耐腐蚀性能，本文选择饱和浓度的水泥水化产物[Ca(OH)。]和较高浓度的酸蚀关键词：热浸镀锌层，混凝土，腐蚀性能，电化学混凝土组成我们现代社会的主要建筑结构，有关混凝土结构的恶化和崩塌的报道很多，这种崩塌将导致严重的经济问题和社会问题，已经引起社会各界广泛关注。混凝土性能的降低有多种因素，其中，钢筋的腐蚀是一个主要的原因。根据对钢筋的防腐蚀保护，各种防范对策已相继出台。其中，热浸镀锌钢筋(HDGR)就是一种很有效的方法，由于热镀锌钢筋工艺简单，效果明显，使其在建筑领域得到广泛的应用。H1现有的户外数据指出，镀锌钢筋可能会提供比黑色钢筋更长的使用寿命一’副；然而这通常与来自模拟试验条件的研究数据不一致’41。需要强调的是实验室用来设计加速混凝土内部腐蚀过程的试验，虽然能够使人理解影响腐蚀过程的不同因素，但不可能提供钢筋混凝土结构在实际应用中有关性能的可靠信息。户外的腐蚀性能受到大量因素的相互促进，其中很多因素无法控制，而仅有限的部分预定因素可控，并在实验室试验中得以强化。作为一个实例，众所周知的是在大自然环境中锌比钢腐蚀速度慢10一i00倍；然而，它也可能在盐雾试验中具有与钢相同的腐蚀速度。相似的是，在自然环境中涂漆镀锌钢的漆层下腐蚀速度比涂漆冷轧钢的漆下腐蚀慢很多，但在盐雾腐蚀试验中事实却相反[767，827]。每种腐蚀试验的加速因素顾宝珊，电话：[phone]，邮箱：[e-mail]产物(CaCl：)作为水泥砂浆包裹环境的模拟混凝土溶液，采用化学浸泡和电化学线性极化两种方法在实验室内进行加速腐蚀试验。研究结果表明：(1)镀锌层在Ca(0H)。饱和水溶液中的腐蚀行为与普通钢筋有较大差异；(2)镀锌层在Ca(OH)?饱和水溶液中初始阶段腐蚀比较严重，随后腐蚀速率随试验时间的增长而逐渐减小；(3)普通钢筋在无论是蒸馏水还是自来水配制的ca(0H)：饱和水溶液中几乎不被腐蚀：(4)C1离子对锌的腐蚀具有加速作用，在一定氯离子浓度范围内镀锌层耐蚀性能稳定；(5)在相同浓度的CaCl。溶液中镀锌层的腐蚀速率较普通钢筋大。155
选用市售的热镀锌钢板(镀层办含量>99％)作为测试试样，选用Ca(OH)2蒸馏水饱和溶液、Ca(OH)22实验部分3．实验结果与讨论对于不同的材料可能相差很大。2．1实验方法与仪器采用线性极化方法测定镀锌层在介质中的腐蚀速率。采用相同面积的同种材料组成三电极体系，分别作为测量电极、辅助电极和参比电极构成试验体系，装配好试样后，浸入试验溶液，接通测试仪器，定时记录极化电流值，进而计算出腐蚀电流密度和年腐蚀速率。实验所用仪器为上海正方电子电器有限公司的ZF．1金属腐蚀检测仪和ZF．2定时巡回数据记录仪。2．2试样与实验溶液自来水饱和溶液、3．5％NaCl自来水溶液、不同浓度的CaCh自来水溶液(浓度分别为0．5％、3．5％、5％)以及不同浓度和pH值的Ca(OH)2溶液作为实验溶液。3．1模拟混凝土溶液的变化水泥砂浆包裹层是由水泥、砂子按一定比例混合、水化作用硬结而形成的防护层。在水泥、砂子和施工用水合格的条件下，最易受环境腐蚀的是水泥水化物，其典型成分是氢氧化钙[Ca(OH)。]，可占水泥水化产物的10"-15％。其腐蚀形式主要有以下几种：(1)溶解侵蚀，即长期浸泡在水中可受到溶解侵蚀；(2)化学侵蚀。水泥水化产生的碱使之具有较强的碱性，但在遭受酸性水，如酸雨等作用，发生强烈腐蚀，即酸蚀：Ca(oH)2+2HCl=CaCl2+2H20；(3)物理膨胀侵蚀；(4)碱侵蚀。镀锌钢长期在水泥砂浆包裹层下服役，紧密地与水泥水化物接触，如果水泥砂浆遭受到侵蚀后，其环境也随之改变。为全面考察水泥砂浆包裹环境对镀锌钢的影响，本工作选用了饱和Ca(oH)z水溶液和不同浓度CaCl：水溶液作为试验介质，试验介质比实际环境要苛刻得多。混凝土中镀锌层的腐蚀在镀锌钢筋埋入混凝土中的混凝土固化和养护期间最为严重，据文献报道口1，在混凝iN化的第一天腐蚀量高达5∥m；而在随后暴露10年期间，腐蚀量变化很小，小于10Fm。本文选择的实验条件接近混凝土固化和养护过程，用于在实验室内进行加速腐蚀试验。pH值的影响根据电化学线性极化的原理哺1，采用三电极体系，通过测定电极在自腐蚀电位附近微小的电极电位变化所引起的极化电流的变化，确定腐蚀电流密度和腐蚀速率。3．2156
电化学实验测试时间200小时以上，以试样腐蚀速率稳定时为准。通过记录电极在自腐蚀电位附近微小的电极电位变化(AE)所引起的极化电流(-aI)的变化，求得单位面积的极化阻力，进而计算出腐蚀电流