一種快速測定鋼筋腐蝕速率的實驗裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測定鋼筋腐蝕速率的方法，具體地說是一種快速測定混凝土用鋼筋腐蝕速率的方法，屬于金屬材料的腐蝕性能檢測方法技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋作為建筑材料已被廣泛地用在混凝土結(jié)構(gòu)建筑中。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常未達(dá)到服役年限就提前發(fā)生破壞，原因是鋼筋發(fā)生了銹蝕，累積的銹蝕產(chǎn)物使混凝土產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而開裂，所以，評價鋼筋的腐蝕性能非常重要。腐蝕速率是表征鋼筋腐蝕性能的重要參數(shù)之一。測定腐蝕速率的通常用失重法，但是當(dāng)試樣與環(huán)境介質(zhì)的作用表現(xiàn)為鈍化體系時，試樣的腐蝕損失量較小，受天平量程限制，失重法往往不可取，往往采用電化學(xué)法，通過測試電化學(xué)反應(yīng)的電流密度，換算成腐蝕速率，如宏電池電流法。
[0003]宏電池電流法就是在腐蝕原電池的陽極和陰極之間連接一個電阻，通過測試該電阻上的電壓來計算回路中的腐蝕電流。針對宏電池法回路電流測試，中國專利201120053871.1提到了一種宏電池的電流電位測量裝置，該裝置能夠測量電路中微安級的腐蝕電流進(jìn)而減低實驗誤差，提高實驗的準(zhǔn)確性(耿春雷.一種宏電池的電流電位測量裝置[P].中國專利，201120053871.1.2011-03-03)。目前，也有一些標(biāo)準(zhǔn)化的宏電池腐蝕測試方法，如ASTM A955/A955M-12的附錄中提供了 2種宏電池測試法(ASTM A955/A955M_09a， Standard Specificat1n for Deformed and Plain Stainless-Steel Barsfor Concrete Reinforcement.)。兩種方法均在陰極和陽極之間串聯(lián)了一個10歐姆的電阻，采用靈敏電壓表測試電阻上的電壓計算腐蝕電流，第一種方法的陰極和陽極的回路是由混凝土模擬液和鹽橋構(gòu)成，第二種方法的陰極和陽極的回路是由混凝土構(gòu)成。采用第一種方法測試鋼筋試樣時，試樣腐蝕位置多位于試樣底部末端，即試樣發(fā)生了縫隙腐蝕，另外在試樣、混凝土模擬液和空氣三者接觸的部位，也是腐蝕多發(fā)區(qū)，而從實驗原理來看，希望腐蝕發(fā)生在浸泡在溶液以下的鋼筋表面上，所以，測試結(jié)果不能反應(yīng)鋼筋的真實腐蝕情況。第二種方法采用鋼筋混凝土試樣，試樣制備繁瑣，操作復(fù)雜。此外，ASTM G109-2007規(guī)定了與ASTM A955/A955M-12的附錄中提供了第二種宏電池測試法相類似的方法，但是陰極和陽極間串聯(lián)的電阻為100歐姆，同樣的該標(biāo)準(zhǔn)存在試樣制備繁瑣，操作復(fù)雜的特點(ASTMG109-2007， Standard Test Method for Determining Effects of Chemical Admixtureson Corros1n of Embedded Steel Reinforcement in Concrete Exposed to ChlorideEnvironments.)D
[0004]宏電池電流法是評價鋼筋腐蝕速率的重要方法之一，但是現(xiàn)有宏電池法一般僅適用于不銹鋼鋼筋的腐蝕性能評價，而對中低合金的鋼筋的適用性尚不明確。并且存在試驗周期長，試樣制作繁瑣，操作復(fù)雜等缺點。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種快速測定鋼筋腐蝕速率的方法，解決測定低合金鋼筋的腐蝕速率時存在鋼筋試樣易發(fā)生縫隙腐蝕，實驗測試精度低，實驗測試結(jié)果有效性差的問題。
[0007]本發(fā)明的目的，將通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):一種快速測定鋼筋腐蝕速率的方法，包括以下步驟:
1、制備試樣:選用棒狀鋼筋試樣，所述鋼筋的一端用導(dǎo)線焊接，所述導(dǎo)線的表面包覆有絕緣保護(hù)套，將鋼筋的端部及導(dǎo)線用環(huán)氧樹脂密封；
I1、配制溶液:采用電導(dǎo)率小于2μ s/cm的去離子水配制溶液，并配制陽極混凝土模擬液與陰極混凝土模擬液；
II1、搭建裝置:將實驗裝置分為陽極反應(yīng)槽與陰極反應(yīng)槽，陽極反應(yīng)槽內(nèi)放置陽極混凝土模擬液，陰極反應(yīng)槽內(nèi)放置陰極混凝土模擬液；陽極反應(yīng)槽與陰極反應(yīng)槽之間通過鹽橋相連接，并將連接完成的鹽橋、陽極反應(yīng)槽與陰極反應(yīng)槽置入恒溫裝置內(nèi)；
IV、安裝試樣:將試樣全部浸入反應(yīng)槽內(nèi)的溶液中；由至少兩個試樣和陰極混凝土模擬液組成陰極，由一個鋼筋試樣和陽極混凝土模擬液組成陽極，并在陰極和陽極之間串聯(lián)一個100 Ω的電阻；并通過恒溫裝置控制測試溶液溫度恒定；
V、測試試樣:安裝完畢后，開始進(jìn)行測試，測試時間為8周，并定期更換溶液及鹽橋，根據(jù)電壓轉(zhuǎn)換腐蝕速率(μ m/a)公式:腐蝕速率=11.6.i。= 11600.V/(A.R)，其中:i。:腐蝕電流密度(yA/cm'V:100歐姆電阻上的電壓降(mV)，A:陽極鋼筋裸露的面積(cm2)，R:電阻(Ω )，得到陰極與陽極中試樣的腐蝕速率隨時間的變化關(guān)系圖。
[0008]進(jìn)一步的，前述的快速測定鋼筋腐蝕速率的方法，步驟II中的陽極混凝土模擬液為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O?15%氯化鈉的氫氧化鈣溶液，陰極混凝土模擬液為飽和氫氧化鈣溶液。配制的溶液采用電導(dǎo)率小于2 μ s/cm的去離子水目的是為了使溶液純凈，以免引入其他雜質(zhì)影響；陽極混凝土模擬液為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O?15%的氯化鈉的氫氧化鈣溶液，以模擬不同環(huán)境中的氯化鈉含量，實際混凝土孔隙液中的氯化鈉含量幾乎不可能存在超過15%。
[0009]進(jìn)一步的，前述的快速測定鋼筋腐蝕速率的方法，步驟III中的鹽橋包括一根呈U形的玻璃管，所述玻璃管內(nèi)填充有凝膠，凝膠成分為瓊脂、氯化鉀和蒸餾水，其質(zhì)量比為9:60:200ο以防止溶液中的有害離子擴(kuò)散到參比電極的內(nèi)鹽橋溶液中影響其電極電位。
[0010]進(jìn)一步的，前述的快速測定鋼筋腐蝕速率的方法，步驟IV中通過恒溫裝置控制混凝土模擬液的溫度保持在25°C ;且在陰極區(qū)內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管內(nèi)長通氧氣，通氧氣量為100mL/min。通過恒溫裝置控制混凝土模擬液的溫度為25°C便于測試體系處于恒定環(huán)境，消除溫度對實驗的影響；陰極區(qū)通氧氣量為100mL/min，采用定值通氧氣，便于陰極反應(yīng)。
[0011]進(jìn)一步的，前述的快速測定鋼筋腐蝕速率的方法，測試溶液每周更換一次，鹽橋每3天更換一次；以防止溶液和鹽橋填充物質(zhì)變質(zhì)。
[0012]本發(fā)明，其突出效果為:本發(fā)明提供的一種采用宏電池快速測定鋼筋腐蝕速率的實驗裝置及測試方法，能夠保證測試時，試樣不發(fā)生縫隙腐蝕，實驗測試精度高，通過對鋼筋進(jìn)行電化學(xué)線性極化法測試和鋼筋混凝土試樣的服役環(huán)境投樣測試表明測試結(jié)果具有一致性，有效地證明了該試驗方法的有效性。
[0013]以下便結(jié)合實施例附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的鋼筋試樣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明兩種鋼筋(去除表面氧化鐵皮)的腐蝕速率隨時間變化關(guān)系圖。
[0017]圖4是本發(fā)明兩種鋼筋(未去除表面氧化鐵皮)腐蝕速率隨時間變化關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
首先制備試樣:按照圖1制作試樣，選用Φ 16 X 125mm的1#和2#去除表面氧化鐵皮的棒狀鋼筋試樣，鋼筋I(lǐng)的一端用導(dǎo)線2焊接，同時導(dǎo)線的表面包覆有絕緣保護(hù)套，將鋼筋的端部及導(dǎo)線用環(huán)氧樹脂3密封，而鋼筋裸露長度為100_。
[0019]其次配制溶液:采用電導(dǎo)率小于2 μ s/cm的去離子水配制溶液，并配制陽極混凝土模擬液與陰極混凝土模擬液，該陽極混凝土模擬液為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O?15%氯化鈉的氫氧化鈣溶液，陰極混凝土模擬液為飽和氫氧化鈣溶液。
[0020]搭建裝置并安裝試樣:按照圖2搭建實驗裝置，包