用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方法，包括配制若干組堿性試驗液；放在試驗液中浸泡1小時，開始動電位掃描，從開路電位進行陽極掃描，一直到電流密度達到200μA/cm2，然后開始回掃，若回掃曲線與正掃曲線不相交，則回掃至自腐蝕電位，若回掃曲線與正掃曲線相交，則掃描至交點對應(yīng)電極電位以下300mV，測定不同氯離子濃度下的陽極化曲線；以工作電極的電位E為縱坐標，以電流密度i的對數(shù)lgi為橫坐標，通過曲線確定鋼筋試件的臨界氯離子濃度。本發(fā)明在此測試點蝕電位的基礎(chǔ)上，繼續(xù)測試保護電位，綜合考慮點蝕電位和保護電位的變化規(guī)律以界定臨界氯離子濃度，明確了測試誤差的影響，更容易評價氯離子濃度對鋼筋試件腐蝕性能的影響。
【專利說明】用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方法，屬金屬材料的腐 蝕評價領(lǐng)域，特別是混凝土用鋼筋的耐點蝕性能評價領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 中國的海岸線長，領(lǐng)海面積大，沿海、近海及海島等海域的發(fā)展對建筑用鋼的需求 程度日趨加劇，海洋建筑用鋼筋的需求量也在不斷增大。但因海水中氯離子含量大，鋼筋受 氯離子影響而腐蝕加劇的情況屢見不鮮。所以合理評價氯離子含量對鋼筋耐點蝕能力的影 響顯得非常重要。
[0003] 鋼筋的耐點蝕性能不僅受到氯離子濃度的影響，同時也受到與鋼筋接觸的環(huán)境 介質(zhì)的PH值影響，其衡量鋼筋耐蝕性能的參數(shù)之一就是臨界氯離子濃度，即氯離子濃度 與氫氧根濃度的比值[cr]/[0Hi,對于測定鋼筋臨界氯離子濃度的文獻已有報道。如中 國專利201110200194. 6介紹了利用電化學(xué)法測試工作電極的極化電阻，測定極化電阻明 顯降低時與工作電極接觸的試驗液的pH值和cr摩爾濃度，計算鋼筋銹蝕的臨界[cr]/ [0H1(李中華，馮樹榮，蘇超等.一種鋼筋銹蝕臨界[cr][0Hi的測量裝置和方法[P].中 國專利，201110200194. 6. 2011-7-19.)。此種方法的工作電極為鋼筋混凝土塊中的鋼筋， 試樣制作周期長，操作復(fù)雜。如中國專利201310455001. 0介紹利用浸泡腐蝕實驗測定臨 界氯離子濃度分方法，將試樣浸泡在氫氧化鈣溶液中，該試驗液的[CF]/[OHl逐漸增大， 每隔12小時用金相顯微鏡觀察鋼筋表面銹蝕狀況，當鋼筋開始銹蝕時的[cr]/[0Hi為 臨界濃度，此種方法浸泡時間相對較長，實驗周期也相應(yīng)較長。美國材料與試驗協(xié)會標準 ASTM A955/A955M-09a規(guī)定了評價不銹鋼鋼筋腐蝕性能的方法，利用鋼筋宏電池法測試鋼 筋的腐蝕電流計算腐蝕速率，當5個平行試樣的平均腐蝕速率小于或等于0. 25 y m/a且 單個試樣最大腐蝕速率小于等于0.50 iim/a時，即認為鋼筋腐蝕性能合格（ASTM A955/ A955M-09a, Standard Specification for Deformed and Plain Stainless-Steel Bars for Concrete Reinforcement.)，該標準適用不銹鋼鋼筋，但不適用于低合金鋼筋。美國 材料與試驗協(xié)會標準ASTM G109-2007規(guī)定了用于測定混凝土暴露于氯化物環(huán)境時化學(xué)混 合物對埋置在混凝土中的鋼筋腐蝕作用的標準試驗方法（ASTM G109-2007, Standard Test Method for Determining Effects of Chemical Admixtures on Corrosion of Embedded Steel Reinforcement in Concrete Exposed to Chloride Environments.),該標準測試 周期相對較長一般為數(shù)月至數(shù)年，且采用鋼筋混凝土試樣，試樣制作繁瑣。此外，林昌健等 人應(yīng)用動電位掃描法測試了鋼筋在混凝土模擬液中極化曲線，一定PH值下，隨著氯離子濃 度的增加，鋼筋的點蝕電位發(fā)生明顯變化時的氯離子的濃度與氫氧根的濃度之比就是臨界 氯離子濃度（劉玉，杜榮歸，林昌健.氯離子對模擬混凝土孔隙液中鋼筋腐蝕行為的影響 [J]. 2005, 11 (3) :333-336.)。該方法操作方便，該種方法在區(qū)分氯離子對鋼筋耐點蝕性能 的影響時，沒有界定點蝕電位下降的臨界值，實際測試過程中不易定量分析。
[0004] 采用電化學(xué)動電位掃描法測試臨界氯離子濃度操作方便，測試周期短，是一種快 速便捷的測試方法。但是同一測試條件下，平行樣的點蝕電位尚有差別，點蝕電位的略略下 降是受測試誤差所致還是氯離子影響所致尚不易區(qū)分，導(dǎo)致同一種試樣不同的實驗員進行 的實驗結(jié)果不同，沒有一個統(tǒng)一的評價標準。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種用于測定混凝土 用鋼筋臨界氯離子濃度的方法，試樣制作簡單，操作簡便，測試周期短。
[0006] 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度 的方法，其特征在于：包含以下步驟：
[0007] (1)配制若干組不同濃度的含有氯離子的堿性試驗液，堿性試驗液溶劑采用電導(dǎo) 率小于2 i! s/cm的去離子水；
[0008] ⑵在不同試驗液中測試陽極化曲線，采用三電極體系，其中參比電極為飽和甘 汞電極，輔助電極為鉬電極，鋼筋試件試樣為工作電極，放在試驗液中浸泡1小時，開始動 電位掃描，掃描速率為0. 33mV/s，從開路電位進行陽極掃描，一直到電流密度達到200 i! A/ cm2,然后開始回掃，若回掃曲線與正掃曲線不相交，則回掃至自腐蝕電位，自腐蝕電位就是 浸泡一小時后的電極電位，若回掃曲線與正掃曲線相交，則掃描至交點對應(yīng)電極電位以下 300mV，測定不同氯離子濃度下的陽極化曲線；
[0009] (3)以工作電極的電位E為縱坐標，以電流密度i的對數(shù)Igi為橫坐標，作出工作 電極電位E與Igi的關(guān)系曲線圖譜，以電流密度為IOii A/cm2時對應(yīng)的電位為點蝕電位，以 點蝕電位下降50mV以上并且陽極化曲線上正掃的曲線與回掃曲線無交點時氯離子濃度為 鋼筋試件的臨界氯離子濃度。
[0010] 本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案是：所述步驟（1)中堿性試驗液為含有質(zhì)量分數(shù)為 0?15%的NaCl的氫氧化鈣溶液，氯離子的濃度范圍為0?3mol/L。
[0011] 所述步驟⑵中鋼筋試件試樣表面積cm2與溶液體積mL比在1:500及以上，測試 過程中[0H_]變化可忽略不計。
[0012] 所述步驟（2)中的鋼筋試件試驗前使用砂紙采用十字交叉法打磨一個圓形測試 面。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方 法，在此測試點蝕電位的基礎(chǔ)上，繼續(xù)測試保護電位，綜合考慮點蝕電位和保護電位的變化 規(guī)律以界定臨界氯離子濃度，明確了測試誤差的影響，更容易評價氯離子濃度對鋼筋試件 腐蝕性能的影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為1#鋼筋試件電極電位E與Igi的關(guān)系曲線圖譜；
[0015] 圖2為2#鋼筋試件電極電位E與Igi的關(guān)系曲線圖譜。

【具體實施方式】
[0016] 實施例1
[0017] 本實施例提供的用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方法，首先制作試樣， 待測試樣為1#鋼筋試件，鋼筋試件為圓片狀，直徑11. 3mm，厚度4?8mm，用導(dǎo)線、焊錫進行 焊接，采用環(huán)氧樹脂密封，待環(huán)氧樹脂完全固化后，用180#、400#、800#和1200#砂紙采用十 字交叉法打磨試樣至露出Icm 2的圓形測試面；配制九組含有質(zhì)量分數(shù)為0?15%的NaCl 的氫氧化鈣溶液500mL，氯離子濃度分別為0、0. 001、0. 01、0. 013、0. 015、0. 016、0. 017、 0. 018和0. 20mol/L ;在上述九組試驗液中測試陽極化曲線，采用三電極體系，參比電極為 飽和甘汞電極，輔助電極為鉬電極，鋼筋試件試樣為工作電極，放在試驗液中浸泡1小時， 開始動電位掃描，掃描速率為〇. 33mV/s，從開路電位進行陽極掃描，一直到電流密度達到 200 yA/cm2,然后開始回掃，若回掃曲線與正掃曲線不相交，則回掃至自腐蝕電位，若回掃 曲線與正掃曲線相交，則掃描至交點對應(yīng)電極電位以下300mV，測定不同氯離子濃度下的陽 極化曲線，以電流密度為〇. 01mA/cm2時對應(yīng)的電位為點蝕電位，以陽極化曲線上回掃曲線 與正掃曲線形成的閉環(huán)交點處的電位為保護電位；經(jīng)過觀察，測試溶液中氯離子含量分別 為0、0. 001、0. 01、0. 013、0. 015和0. 016mol/L時，試樣的鋼測試面光亮如初，當測試溶液中 氯離子含量分別為〇. 017、0. 018和0. 20mol/L時，試樣的鋼測試面堆積了黑色的腐蝕產(chǎn)物。
[0018] 測試結(jié)果如圖1所示，圖中九種氯離子下鋼筋試件電極電位E與Igi的關(guān)系曲線 圖譜，從圖中可以得出各種鋼筋試件的點蝕電位，通過測試儀器得出的保護電位如表1所 /Jn 〇
[0019] 表1 1#鋼筋試件主要測試參數(shù)表
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方法，其特征在于：包含以下步驟： (1) 配制若干組不同濃度的含有氯離子的堿性試驗液，堿性試驗液的溶劑采用電導(dǎo)率 小于s/cm的去離子水； (2) 分別在上述不同堿性試驗液中測試陽極化曲線，在所述各組堿性試驗液中均采用 三電極體系，其中參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉬電極，鋼筋試件試樣為工作電 極，放在堿性試驗液中浸泡1小時，開始動電位掃描，掃描速率為0. 33mV/s，從開路電位進 行陽極化掃描，一直到電流密度達到200 yA/cm2,然后開始回掃，若回掃曲線與正掃曲線不 相交，則回掃至自腐蝕電位；若回掃曲線與正掃曲線相交，則掃描至交點對應(yīng)電極電位以下 300mV，測定不同氯離子濃度下的陽極化曲線； ⑶以工作電極的電位E為縱坐標，以電流密度i的對數(shù)lgi為橫坐標，作出工作電極 電位E與lgi的關(guān)系曲線圖譜，以電流密度為10 y A/cm2時對應(yīng)的電位為點蝕電位，以點蝕 電位下降50mV以上并且陽極化曲線上正掃的曲線與回掃曲線無交點時氯離子濃度為鋼筋 試件的臨界氯離子濃度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方法，其特征在 于：所述步驟（1)中堿性試驗液為含有質(zhì)量分數(shù)為〇?15%的NaCl的氫氧化鈣溶液，氯離 子的濃度范圍為0?3mol/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方法，其特征在 于：所述步驟（2)中鋼筋試件試樣表面積cm2與溶液體積mL比在1:500及以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方法，其特征在 于：所述步驟（1)中堿性試驗液配置6至9組。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測定混凝土用鋼筋臨界氯離子濃度的方法，其特征在 于：所述步驟（2)中的鋼筋試件試驗前使用砂紙采用十字交叉法打磨一個圓形測試面。
【文檔編號】G01N27/48GK104374813SQ201410606920
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】蔡佳興, 蕭以德, 范益, 趙晉斌, 楊文秀, 王軍 申請人:南京鋼鐵股份有限公司