氰凝防護涂層對鋼筋銹蝕速率的影響研究

王 偉， 楊旭光， 鄧泉涌， 李 陽， 郝保紅

(北京石油化工學(xué)院 機械工程學(xué)院，北京 102617)

氰凝防護涂層對鋼筋銹蝕速率的影響研究

王 偉， 楊旭光， 鄧泉涌， 李 陽， 郝保紅

(北京石油化工學(xué)院 機械工程學(xué)院，北京 102617)

本文針對目前冷拉鋼筋在特殊環(huán)境介質(zhì)中存在的銹蝕特點，擬在鋼筋上直接涂抹防銹涂料，從而提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性.采用電化學(xué)測試手段，測定不同pH值環(huán)境下涂有氰凝防護層的鋼筋銹蝕的自腐蝕電流及腐蝕電位，通過計算得到鋼筋的銹蝕速率，從而揭示出氰凝防護層對鋼筋銹蝕率防護的影響規(guī)律.

氰凝涂層；冷拉鋼筋；銹蝕速率；電化學(xué)測試

鋼筋混凝土作為現(xiàn)代建筑的主流結(jié)構(gòu)正在被廣泛地使用著， 但也暴露出越來越多的問題.其中鋼筋腐蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)的過早破壞受到高度關(guān)注和重視.本文針對目前鋼混結(jié)構(gòu)中冷拉鋼筋在特殊環(huán)境介質(zhì)中存在的銹蝕特點,擬在鋼筋上直接涂抹防銹涂料，對鋼筋實施必要的“附加防護”措施，彌補混凝土多孔性和透氣性給鋼筋帶來的潛在危害，以涂層形成對鋼筋保護的第一道防線，從而提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性[1-5].

1 試驗材料的選擇

本文選擇的被腐蝕對象是鋼筋，防腐材料是氰凝防腐涂料.具體要求和參數(shù)如下：

鋼筋采用400級冷拉鋼筋(HRB400)，HBR400鋼筋的屈服強度為400KN/mm2，直徑選為12mm，長度為200mm.

防腐涂層選用氰凝防腐涂料，該涂料由氰凝預(yù)聚體、添加劑、催化劑、溶劑、顏填料等成分組成.具有以下特點：(1)粘度小，滲透性好，與被涂物表面粘接力強；(2)形成的涂膜抗?jié)B透性優(yōu)異(不透水)，涂膜力學(xué)性能好，強度大；(3)化學(xué)穩(wěn)定性好，防腐蝕性能優(yōu)異，且耐雨水沖刷及不易粘附污染物，防霉性好等.氰凝防腐涂料涂抹在混凝土鋼筋表面，起到防腐蝕的作用.

2 試件制作

為了增強實驗的效果，被腐蝕的對象進行了嚴(yán)格的技術(shù)處理，以確保氰凝防腐涂料在防阻鋼筋腐蝕中的作用.具體制作工藝如下：

(1)將涂料均勻地涂在鋼筋的表面上，將涂刷好的鋼筋懸空晾干，用600號的細砂紙將涂層鋼筋打磨至光滑.反復(fù)涂刷直到鋼筋涂層達到預(yù)測的效果，將涂層鋼筋編號放置.

(2)采用環(huán)氧樹脂對其兩端25mm長度的區(qū)域范圍內(nèi)進行密封，剩余暴露出來的鋼筋長度為150mm.至此試件制備完畢.如圖1所示.

3 電化學(xué)檢測

電化學(xué)檢測原理如圖2所示，采用不同種材料三電極體系，即工作電極為腐蝕試件(圖1所示)、參比電極為飽和甘汞(SCE)電極、輔助電極為自制不銹鋼電極，電極間距為2mm.連接好測試電極、參比電極及輔助電極后，進行測試.通過測試得出兩個關(guān)鍵數(shù)據(jù)：自腐蝕電壓和腐蝕電流，這兩個數(shù)據(jù)可以反映出試件腐蝕的變化曲線以及試件腐蝕速率的情況.

4 試驗方法

(1)將涂有氰凝防腐涂料的鋼筋分別浸入pH=1、pH=9.7、pH=12.5的溶液中，經(jīng)過一定的時間觀察涂層的變化.

(2)應(yīng)用線性極化檢測儀對鋼筋進行無損檢測，測試自腐蝕電位及腐蝕電流，每隔24小時(1天)測得一組數(shù)據(jù).

5 實驗結(jié)果

鋼筋的銹蝕狀況與氯離子及孔隙率等因素有關(guān)，環(huán)境改變將導(dǎo)致銹蝕速率等銹蝕參數(shù)隨時發(fā)生變化.如果在鋼筋表面涂上防銹涂層，將會明顯減緩銹蝕速率，對鋼筋起到一定的保護作用.通過對銹蝕程度的檢測，得到涂層的防銹效果.圖3、圖4為沒有涂層和有氰凝涂層的鋼筋，在pH=1腐蝕溶液環(huán)境下的自腐蝕電流和腐蝕電位趨勢圖.圖5、圖6為有氰凝涂層的鋼筋，在不同腐蝕環(huán)境下的自腐蝕電流和腐蝕電位趨勢圖.

圖3可見：1-3d無涂層鋼筋自銹蝕電流密度迅速下降，5-6d自腐蝕電流密度迅速回升，9-41d自腐蝕電流密度趨于平穩(wěn).這表明前期腐蝕速率變化很大，中期略有回升，后期腐蝕速率才趨于穩(wěn)定；有涂層基本上穩(wěn)定在一個很小的數(shù)值范圍內(nèi).這與圖4所示的自腐蝕電位趨勢圖相吻合.

由圖5可見：1-4d在不同pH值環(huán)境下自腐蝕電流基本相同，5-29d自腐蝕電流逐步增加；自腐蝕電流隨著pH值的增大而增大.但是pH=9.7時，自腐蝕電流在29d后急劇增加，到第36d已高于pH=12.5的自腐蝕電流，相關(guān)機理有待后續(xù)研究.

由圖6可見：初期(1-10d)自腐蝕電位波動較大，后期(11d)自腐蝕電位基本趨于穩(wěn)定，就總體來講，自腐蝕電位受制于pH的控制，pH值越大，自腐蝕電位的絕對值越高.

6 結(jié)論與分析

通過實驗及分析測試，得出以下結(jié)論：

(1)腐蝕電流越小，腐蝕電位絕對值越大，腐蝕率越低.

(2)涂有涂層的鋼筋在強酸中都表現(xiàn)出較高的耐銹蝕性，說明在氯離子環(huán)境中具有較高的抗侵蝕性.

(3)無涂層的鋼筋自腐蝕電流明顯高于有涂層鋼筋的自腐蝕電流，充分說明涂層對鋼筋具有較明顯的防護作用.

(4)氰凝涂層鋼筋在酸性溶液中，隨著pH值增加自腐蝕電流減小、自腐蝕電位絕對值增大.氰凝涂層鋼筋在堿性溶液中，隨著pH值的減小自腐蝕電流減小、自腐蝕電位絕對值增大.二者相互吻合相互印證了氰凝涂層對鋼筋銹蝕率的降低作用.

[1] 李瑩,公路工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物中鋼筋銹蝕與保護分析[J].企業(yè)導(dǎo)報,2012,(23):278-281.

[2] 聶紅宇.開裂狀態(tài)對氯離子環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響研究[D].中南大學(xué),2012.

[3] 宋進朝,韓文靜,翟瞻,馮敏.鋼筋混凝土防護涂層的應(yīng)用[J].電鍍與精飾,2012,34(6):20-24.

[4] Ivano Iovinella, Andrea Prota, Claudio Mazzotti. Influence of surface roughness on the bond of FRP laminates to concrete[J]. Construction and Building Materials,2013,(40):533-542.

[5] Yuxi Zhao, Jiang Yu, Yingyao Wu, Weiliang Jin. Critical thickness of rust layer at inner and out surface cracking of concrete cover in reinforced concrete structures[J]. Corrosion Science, 2012,(59):316-323.

The Study of Cyanogen Coagulation Protective Coating Effect on Steel Corrosion Rate

WANG Wei， YANG Xu-guang， DENG Quan-yong, KI Yang， HAO Bao-hong

(School of Mechanical Engineering，Beijing Institute of Petro-Chemical Technology，Beijing 102617， China)

In view of the present cold drawn steel bar in the special environment medium corrosion characteristics, this article directs daub antirust coating on steel, so as to improve the safety and durability of the reinforced concrete. By electrochemical test methods, the corrosion current and corrosion potential of different pH value environment with cyanide setting steel corrosion protective layer were determined, the corrosion rate of reinforcement is obtained by calculation, so as to reveal the cyanide setting the influence law of protective layer of protection for steel bar corrosion rate.

cyanogen coagulation coating; cold drawn steel bar; corrosion rate; electrochemical test methods

10.14182/J.cnki.1001-2443.2015.05.007

2015-05-18

北京市大學(xué)生研究訓(xùn)練[URT]計劃項目(2016J00043).

王偉(1968-)，女，北京市人，副教授，碩士，從事測量與控制方面的教學(xué)與科研工作.

王偉，楊旭光，盛敏徽.氰凝防護涂層對鋼筋銹蝕速率的影響研究[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，38(5)：441-444.

TK730.5+1

A

1001-2443(2015)05-0441-04