海工混凝土微孔隙環(huán)境中鋼筋的腐蝕電化學(xué)行為

文 成，田玉琬，王 貴，胡杰珍

海工混凝土微孔隙環(huán)境中鋼筋的腐蝕電化學(xué)行為

文 成，田玉琬，王 貴，胡杰珍

（廣東海洋大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院 // 廣東省海洋裝備及制造工程技術(shù)研究中心，廣東 湛江 524088）

【目的】鋼筋的氯致腐蝕問題是限制海工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素，本研究旨在探索鋼筋在氯離子環(huán)境中的真實腐蝕機(jī)理，為海工混凝土耐久性評估提供理論基礎(chǔ)?！痉椒ā吭O(shè)計新型微溶液電解池，模擬海工混凝土微孔隙環(huán)境，采用循環(huán)伏安、極化曲線和交流阻抗譜方法研究該環(huán)境中鋼筋的腐蝕速率和電化學(xué)規(guī)律，并與傳統(tǒng)本體溶液、實際混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕作對比?！窘Y(jié)果】微溶液和本體溶液中鋼筋的腐蝕熱力學(xué)行為一致；溶液體積大于1 mL時鋼筋腐蝕動力學(xué)行為變化不大，但溶液體積低至100 μL后鋼筋腐蝕速率大幅下降；微溶液中鋼筋溶出的Fe2+離子相對較多，導(dǎo)致陽極反應(yīng)的平衡電極電位正移、陽極極化阻滯作用加強(qiáng)，腐蝕速率下降。【結(jié)論】傳統(tǒng)本體溶液電化學(xué)測試方法評估鋼筋腐蝕速率時出現(xiàn)過評估，而新型微溶液電解池與實際鋼筋腐蝕動力學(xué)相關(guān)性更好。

鋼筋；腐蝕速率；孔隙；微溶液；電化學(xué)

海工混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子不斷向鋼筋表面擴(kuò)散，導(dǎo)致鋼筋去鈍化并發(fā)生腐蝕，在大體積腐蝕產(chǎn)物的脹裂作用下，混凝土開裂并可能最終導(dǎo)致整個海洋工程結(jié)構(gòu)失效，造成安全問題與經(jīng)濟(jì)損失[1]。鋼筋的氯致腐蝕問題是限制海工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素，探索鋼筋在氯離子污染混凝土環(huán)境中的腐蝕機(jī)理，對設(shè)計防腐措施、評價海工結(jié)構(gòu)耐久性具有重要意義。

鋼筋腐蝕本質(zhì)上是電化學(xué)過程，三電極電解池體系下的電化學(xué)實驗是評估鋼筋腐蝕行為的常用方法[2-3]。碳鋼的腐蝕電化學(xué)和動力學(xué)過程通常由混合電位理論[4]和B-V方程[5]來描述。堿性溶液中碳鋼表面電化學(xué)過程的陽極分支為Fe原子失去兩個電子變成FeOH3-，陰極分支通常為吸氧反應(yīng)，其動力學(xué)過程在腐蝕電位附近滿足Tafel規(guī)律。然而，傳統(tǒng)電解池的電解液體積為0.5 ～ 1 L，與鋼筋實際服役的微孔隙環(huán)境具有明顯的尺度差異。實際上，混凝土中鋼筋的腐蝕微環(huán)境為幾納米至幾毫米的孔隙液[6]，其中物質(zhì)傳輸過程與本體溶液有明顯不同，因此，采用傳統(tǒng)電解池研究鋼筋腐蝕過程可能會與實際情況存在較大差異。Andrade等[7]統(tǒng)計大量現(xiàn)場腐蝕實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在實際工程結(jié)構(gòu)中，90%以上的鋼筋腐蝕速率小于1 μA·cm-2，且只有不到1%的鋼筋腐蝕速率大于0.5 μA·cm-2；實際混凝土中鋼筋腐蝕速率大多分布在0.1 μA·cm-2數(shù)量級。而在模擬混凝土環(huán)境的傳統(tǒng)本體溶液電解池中，裸鋼筋腐蝕速率范圍為0.01 ～ 30 μA·cm-2 [8-18]，大多分布在1 μA·cm-2數(shù)量級[8-12]，Wu等[18]研究發(fā)現(xiàn)在含有1 mol/L NaCl的飽和氫氧化鈣溶液中碳鋼鋼筋的腐蝕速率可超過100 μA·cm-2。可見，采用傳統(tǒng)本體溶液電解池研究鋼筋腐蝕行為時，對鋼筋腐蝕速率的評估并不準(zhǔn)確，且鋼筋的腐蝕電化學(xué)機(jī)理的準(zhǔn)確性尚不確定。對此，本研究設(shè)計一種新型微溶液電解池，模擬海工混凝土微孔隙環(huán)境，對該環(huán)境中鋼筋的氯致腐蝕電化學(xué)行為進(jìn)行研究，探索該環(huán)境中鋼筋的真實腐蝕機(jī)理，并與傳統(tǒng)本體溶液電解池結(jié)構(gòu)做對比分析，為海工混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕失效計算及安全性設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 電解池體系

本研究涉及的電解池體系包括傳統(tǒng)本體溶液電解池和新型微溶液電解池兩種。本體溶液電解池的溶液體積為300 mL，工作電極面積為1 cm2，對電極為鉑片，參比電極為飽和甘汞電極（SCE）。由于實際鋼筋/混凝土界面上檢測到的宏觀孔隙直徑為毫米級別[6]，對應(yīng)的孔隙體積為幾十至幾千微升不等，因此，微溶液電解池系統(tǒng)中的體積選為100 μL和1 mL。微溶液電解池結(jié)構(gòu)中的三電極與本體溶液電解池一致，其結(jié)構(gòu)見圖1，其中，工作電極面積僅為0.126 cm2，對電極為鉑管，參比電極為Ag/AgCl電極。本研究所采用的SCE電極和Ag/AgCl電極的實測電位差為30 mV，為方便比較，在數(shù)據(jù)處理中所有電位均以SCE電極為基準(zhǔn)?？刂齐娊庖壕徛鲃樱鲃铀俣葹?.1 mm/min），且進(jìn)水管直徑大于出水管直徑，以保證電解池能夠持續(xù)充滿電解液且不產(chǎn)生沖刷腐蝕。測試所用電解液為含氯的飽和氫氧化鈣溶液，以模擬海工混凝土的孔隙液成分。

圖1 微溶液電解池結(jié)構(gòu)

1.2 實驗方法

鋼筋材料為市場購買的普通高強(qiáng)碳鋼鋼筋HRB400，各化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21% C、0.55% Si、1.89% Mn、0.03% P、0.17% S。采用Autolab 302N電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安、極化曲線和交流阻抗譜電化學(xué)測試。循環(huán)伏安測試由-1.5 V（SCE）正向掃描到至1.0 V（SCE），再回掃至-1.5 V（SCE），共5個循環(huán)，掃描速率為10 mV/s[19]。極化曲線測試的電位范圍為-0.3 V（OCP）～ 0.7 V（SCE），掃描速率為1 mV/min[18]。交流阻抗譜測試的頻率范圍為1×10-2～ 1×105Hz，幅值為10 mV[20]。所有測試均在開路電位變化率小于0.5 mV/min后進(jìn)行。工作電極為HRB400鋼筋樣品，表面用1500#水磨砂紙打磨至劃痕均勻，測試溶液為混凝土模擬液（0.2 mol/L NaOH + 0.06 mol/L KOH + 飽和Ca(OH)2+ 不同濃度NaCl），pH值約為13.5。

2 結(jié)果與分析

2.1 循環(huán)伏安曲線

圖2(a)可見，在不含氯離子的混凝土模擬液中，鋼筋的循環(huán)伏安曲線存在3個氧化峰A1、A2、A3和一個明顯的還原峰C。每個峰強(qiáng)度隨循環(huán)次數(shù)增加而增強(qiáng)，但峰形狀保持穩(wěn)定。300 mL電解池中鋼筋在-0.9 V（SCE）處出現(xiàn)第一個氧化峰A1，對應(yīng)的反應(yīng)為Fe + 2OH-→ Fe(OH)2+ 2e-[21-22]。在-0.71 V（SCE）處出現(xiàn)第二個氧化峰A2，對應(yīng)的反應(yīng)為3Fe(OH)2+ 2OH-→ Fe3O4+ 4H2O + 2e-[21-22]，A2峰的強(qiáng)度相較A1峰更高，表明此時鋼筋表面的主導(dǎo)反應(yīng)為氧化膜形成反應(yīng)。A3峰并不顯著。接著在-0.2 ～ 0.5 V（SCE）處出現(xiàn)寬大的鈍化區(qū)間。而100 μL的電解池中鋼筋的A1氧化峰出現(xiàn)在-0.86 V（SCE）處，A2氧化峰在-0.67 V（SCE）處，鈍化區(qū)間為-0.2 ～ 0.6 V（SCE）。負(fù)向掃描時，300 mL和100 μL的電解池中鋼筋均在-1.05 V（SCE）處出現(xiàn)還原峰C，對應(yīng)的反應(yīng)主要為O2+ 2H2O + 4e-→ 4OH-，而不同價態(tài)鐵離子轉(zhuǎn)換反應(yīng)的電流過小，被吸氧反應(yīng)的電流值覆蓋[21-22]。由此可見，無氯離子污染的混凝土環(huán)境中，本體溶液和微溶液對鋼筋陰陽極反應(yīng)類型的影響較小，但微溶液中陽極反應(yīng)向正電位方向移動且電流強(qiáng)度下降，表明微溶液條件下鋼筋氧化反應(yīng)電阻更大、氧化膜生長速率更加緩慢。此外，微溶液環(huán)境中鈍化區(qū)間加寬，表明氧化膜穩(wěn)定性提高。

圖2(b)可見，在含0.3 mol/L氯離子的混凝土模擬液中，鋼筋的A1峰大為增強(qiáng)，A2峰幾乎消失，表明此時鐵的活性溶解為主要陽極反應(yīng)。相較于本體溶液，微溶液中鋼筋在-0.43 V（SCE）處出現(xiàn)寬大的氧化峰A3，對應(yīng)的反應(yīng)為Fe3O4+ OH-+ H2O → 3FeOOH + e-[21-22]。因此，含氯微溶液中鋼筋氧化膜Fe2+/Fe3+比值的提高也是重要的陽極反應(yīng)。

2.2 極化曲線

圖3可見，3種溶液體積下鋼筋的極化曲線形狀基本相同，陽極部分包含活性溶解區(qū)、鈍化區(qū)和點(diǎn)蝕擊穿區(qū)。采用Tafel法對極化曲線進(jìn)行擬合，結(jié)果見表1，其中，corr為腐蝕電位，corr為腐蝕電流密度，pit為點(diǎn)蝕電位，pas為維鈍電流密度，c和a分別為陰、陽極塔菲爾斜率（corr電位范圍為±80 ～ 120 mV）?？梢?，鋼筋的腐蝕電流密度隨環(huán)境氯離子濃度呈增大趨勢，符合鋼筋腐蝕的一般規(guī)律。

(a)無氯離子的混凝土模擬液；(b)添加0.3 mol/L氯離子的混凝土模擬液

(a) Simulated concrete pore solution without Cl-; (b) Simulated concrete pore solution with 0.3 mol/L Cl-

圖2 HRB400鋼筋在300 mL本體溶液和100 μL微溶液中的循環(huán)伏安曲線

Fig.2 Cyclic voltammetry curves for HRB400 in the bulk and micro solution

由圖3和表1可見，300 mL和1 mL溶液中鋼筋的各項腐蝕參數(shù)變化均較小，部分曲線甚至重合，表明溶液體積大于1 mL時溶液中的傳質(zhì)過程變化不大、鋼筋的腐蝕規(guī)律一致[15]。在不含氯離子的鈍化環(huán)境中，當(dāng)溶液體積下降至100 μL時，鋼筋腐蝕電流密度和維鈍電流密度相較于300 mL溶液中分別下降5.7和1.7倍、相較于1 mL溶液中分別下降3.7和1.2倍，表明Fe2+至Fe3+的氧化速率下降。在含0.3 mol/L NaCl的嚴(yán)苛腐蝕性環(huán)境中，當(dāng)溶液體積下降至100 μL時，鋼筋腐蝕電流密度和維鈍電流密度相較于300 mL溶液中均下降約2.7倍、相較于1 mL溶液中均下降約2.0倍，表明Femet至Fe2+的溶解速率下降。此外，在0.3 mol/L NaCl環(huán)境中，100 μL微溶液中鋼筋的點(diǎn)蝕電位比在300 mL和1 mL溶液中均有大幅提高，由于點(diǎn)蝕坑能否穩(wěn)定發(fā)展受到Cl-和OH-競爭吸附的影響，而不同體積溶液中Cl-/OH-比值相同，因此100 μL微溶液中點(diǎn)蝕電位的提高主要源于鋼筋表面氧化膜保護(hù)性增強(qiáng)[15]。

表1 極化曲線的擬合結(jié)果

2.3 交流阻抗譜

圖4可見，本體溶液和微溶液中鋼筋的Nyquist圖和Bode圖相似，表明不同溶液體積下鋼筋/膜/混凝土孔隙液界面的雙電層結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性質(zhì)相似。隨著環(huán)境NaCl濃度增加，鋼筋交流阻抗譜中的弧半徑呈現(xiàn)減小趨勢，符合一般規(guī)律。與極化曲線相同，300 mL本體溶液和1 mL微溶液中，鋼筋的交流阻抗譜變化相對較小，部分曲線甚至重合，表明溶液體積大于1 mL時鋼筋/溶液界面的電化學(xué)性質(zhì)變化不大。當(dāng)溶液體積下降至100 μL時鋼筋的容抗弧半徑突然增大，說明鋼筋抵擋活性溶解的抗力明顯增大。

(a) 0 NaCl；(b) 0.1 mol/L NaCl；(c) 0.2 mol/L NaCl；(d) 0.3 mol/L NaCl

采用((()))電路（圖5）對交流阻抗譜進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果見表2。圖5中，s為工作電極與參比電極之間的溶液電阻，dl為雙電層電容的常相位角元素，t為電荷轉(zhuǎn)移電阻，f為膜電容，f為膜電阻，p為極化電阻（即電荷轉(zhuǎn)移電阻和膜電阻的加和）。結(jié)果顯示，在不含氯離子的鈍化環(huán)境中，當(dāng)溶液體積下降至100 μL時，鋼筋極化電阻相較于300 mL和1 mL溶液中分別提高2和1.7倍；在含0.3 mol/L NaCl的嚴(yán)苛腐蝕性環(huán)境中，當(dāng)溶液體積下降至100 μL時，鋼筋極化電阻相較于300 mL和1 mL溶液中均提高約3倍。這表明100 μL微溶液中鋼筋表面的電荷轉(zhuǎn)移過程和氧化還原反應(yīng)更加困難。

圖5 HRB400鋼筋腐蝕電化學(xué)阻抗譜等效模擬電路

表2 交流阻抗譜的擬合結(jié)果

2.4 腐蝕動力學(xué)

綜合2.1－2.3節(jié)循環(huán)伏安曲線、極化曲線和交流阻抗譜的實驗結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)微孔隙環(huán)境中的鋼筋腐蝕與傳統(tǒng)本體溶液中無本質(zhì)區(qū)別，即反應(yīng)熱力學(xué)過程不受影響，但腐蝕動力學(xué)過程與孔隙體積有直接關(guān)系。圖6可見，混凝土孔隙體積大于1 mL后HRB400的腐蝕規(guī)律變化不大，但孔隙體積下降至100 μL時鋼筋腐蝕速率明顯減慢，對氯離子的阻滯作用明顯提高。

混凝土模擬液中的鋼筋腐蝕尚處于腐蝕早期，陽極反應(yīng)以鐵溶解為主，F(xiàn)e → Fe2++ 2e-，陰極反應(yīng)以吸氧反應(yīng)為主，2H2O + O2+ 4e-→ 4OH-，腐蝕動力學(xué)受到陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)的雙重控制，因此微溶液中Fe2+、OH-的濃度狀態(tài)是分析腐蝕速率差異的關(guān)鍵。

HRB400電極在混凝土模擬液中浸泡一定時間后，溶出的鐵離子量級(Fe2+)可由以下算式評估：

其中，(Fe2+)為溶出的Fe2+量級（單位mol·L-1），為鋼筋腐蝕速率（單位A·cm-2），a為陽極反應(yīng)表面積（單位cm2），為浸泡時間（單位s），為基本電荷（數(shù)值為1.602×10-19C），a為鐵離子電荷數(shù)，A為Avogadro常數(shù)（數(shù)值為6.022×1023mol-1）。經(jīng)過計算，鋼筋在300、1、0.1 mL的0.2 mol/L NaOH + 0.06 mol/L KOH + 0.2 mol/L NaCl溶液中浸泡1 800 s后，溶出的Fe2+離子濃度分別為0.086、0.715、0.742 mol/L。

HRB400電極在混凝土模擬液中浸泡一定時間后，環(huán)境中的氫氧根離子濃度量級(OH-)可由以下算式評估：

其中，(OH-)為OH-濃度（單位mol·L-1），0為原始OH-濃度（單位mol·L-1），c為陰極反應(yīng)表面積（單位cm2），c為氫氧根離子電荷數(shù)，為溶液體積（單位mL），、、、A含義與式子（1）相同。經(jīng)過計算，鋼筋浸泡前后溶液的OH-離子濃度基本保持不變。

綜合Fe2+和OH-離子濃度的變化趨勢，可看出微孔隙液中鋼筋腐蝕速率更慢主要源于Fe2+離子的溶出與富集。根據(jù)能斯特方程，溶液中Fe2+離子濃度提高則陽極反應(yīng)的平衡電極電位正移，因此腐蝕反應(yīng)的驅(qū)動力下降且陽極阻滯作用增強(qiáng)，鋼筋的腐蝕速率下降。

圖6 HRB400鋼筋在混凝土模擬液中的腐蝕電化學(xué)參數(shù)曲線

3 討論

海工混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕具有周期長、檢測難、危害大的特點(diǎn)，因此，在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計之初對其進(jìn)行合理的腐蝕速率評估具有重要意義。作者前期研究[23]中檢測鋼筋混凝土試樣在海洋環(huán)境中服役5年后的局部腐蝕程度，顯示鋼筋表面局部點(diǎn)蝕坑的深度和此處混凝土孔隙的體積成正相關(guān)，即混凝土孔隙體積越大則鋼筋局部腐蝕速率越大。本研究對比新型微溶液和傳統(tǒng)本體溶液電解池中鋼筋的腐蝕電化學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)微溶液中鋼筋腐蝕電化學(xué)反應(yīng)的陽極過程受到明顯阻滯，并最終使得腐蝕速率大幅下降，這一結(jié)論與作者前期研究結(jié)果相符。本研究通過進(jìn)一步探索微溶液電解池和本體溶液電解池中鋼筋腐蝕動力學(xué)的區(qū)別，結(jié)果表明當(dāng)溶液體積超過1 mL后鋼筋腐蝕速率變化不大，與本體溶液中相同。文獻(xiàn)[24-26]采用微區(qū)電化學(xué)技術(shù)研究微液滴中金屬的腐蝕電化學(xué)和動力學(xué)行為時，同樣發(fā)現(xiàn)微液滴尺寸超過臨界值后金屬腐蝕速率與本體溶液中無明顯差異，即溶液體積足夠大時金屬腐蝕的陽極和陰極過程不再受物質(zhì)傳輸?shù)挠绊?。然而，程慶利等[27]采用自制微液滴電化學(xué)測試裝置研究銅在(NH4)2SO4液滴下的腐蝕行為時，發(fā)現(xiàn)液滴體積在1 ～ 20 μL范圍內(nèi)，銅的腐蝕速率隨溶液體積減小而增加，與本研究結(jié)論相反，這可能是由于開放且體積超小的微液滴環(huán)境中，金屬腐蝕過程受氧還原控制，溶液體積越小則供氧越充足，從而導(dǎo)致腐蝕速率增加。而在本研究測試條件中，腐蝕速率范圍為0.1 ～ 1 μA·cm-2，遠(yuǎn)高于氧擴(kuò)散控制時的腐蝕速率（0.04 μA·cm-2）[28]，因此腐蝕過程的控制步驟以陽極過程為主，微溶液中金屬鈍化和陽極阻滯導(dǎo)致鋼筋腐蝕速率隨溶液體積下降而下降[29]。此外，工程上通常認(rèn)為鋼筋腐蝕速率corr小于0.1 ～ 0.2 μA·cm-2時，鋼筋的腐蝕可以忽略不計；而當(dāng)鋼筋腐蝕速率corr大于0.2 μA·cm-2時，意味著鋼筋表面鈍化膜開始發(fā)生破壞，鋼筋開始腐蝕。本研究中當(dāng)溶液體積為300 mL時，不添加氯離子的溶液中鋼筋的腐蝕速率高達(dá)0.6 μA·cm-2，即臨界氯離子濃度為0，這并不符合常理。而當(dāng)溶液體積為0.1 mL時，添加0.1和0.2 mol/L氯離子的溶液中鋼筋的腐蝕速率分別為0.144和0.253 μA·cm-2，說明氯離子臨界值約為0.13 mol/L，與實際混凝土中鋼筋的氯離子臨界值較為相符，表明新型微溶液電解池相較傳統(tǒng)電解池更具優(yōu)勢。

然而，鋼筋腐蝕是一個緩慢且動態(tài)的過程，其腐蝕電化學(xué)行為研究除了需要電化學(xué)測試方法的快速評估外，還需要持續(xù)表征鋼筋鈍化膜和腐蝕產(chǎn)物的長期演變規(guī)律，以更好地理解并解決鋼筋腐蝕破壞導(dǎo)致的海工結(jié)構(gòu)失效問題。因此，為進(jìn)一步驗證微溶液電解池評估方法的準(zhǔn)確性，有必要研究在微溶液中長期浸泡后鋼筋的腐蝕電化學(xué)行為和實際海洋環(huán)境中的鋼筋腐蝕產(chǎn)物特征，這將在下一步工作中開展。

4 結(jié)論

針對海洋工程中混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕破壞問題，本研究對海工混凝土微孔隙中鋼筋的氯致腐蝕電化學(xué)行為進(jìn)行分析，同時與傳統(tǒng)電解池中的電化學(xué)測試做對比，結(jié)果顯示不同溶液體積中鋼筋氯致腐蝕的熱力學(xué)行為無顯著差異，但動力學(xué)行為受到溶液體積的明顯影響。

1）循環(huán)伏安曲線表明鋼筋在微溶液電解池和本體溶液電解池中的陽極過程和陰極過程相同，但微溶液中的陽極反應(yīng)向正電位方向移動，且電流密度下降，即微溶液中的陽極反應(yīng)受阻，反應(yīng)速率更低。

2）不同溶液體積中極化曲線和交流阻抗譜的形狀相同，當(dāng)溶液體積大于1 mL時各項腐蝕參數(shù)變化不大，而當(dāng)溶液體積下降至100 μL時，鋼筋的腐蝕電流密度和維鈍電流密度下降。傳統(tǒng)本體溶液中鋼筋腐蝕速率和氯離子臨界值顯著高于實際鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程結(jié)論，而微溶液與實際鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)性較好。

3）微溶液電解池中鋼筋的腐蝕速率更慢，主要源于鋼筋溶出的Fe2+更多，使得陽極反應(yīng)的平衡電極電位正移，腐蝕過程的驅(qū)動力下降，陽極阻滯作用加強(qiáng)，腐蝕速率下降。

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Electrochemical Behavior of Steel Corrosion in Microporous Environment of Marine Concrete

WEN Cheng, TIAN Yu-wan, WANG Gui, HU Jie-zhen

（//,,524088,）

【Objective】The chloride-induced corrosion of steel reinforcement is the main reason limiting the durability of marine concrete structures.This study aims to explore the real corrosion mechanism of steel reinforcement in the chloride environment, in order to provide a theoretical basis for the evaluation of marine concrete durability.【Method】A new micro solution cell was designed in this work, and cyclic voltammetry, polarization curves, and electrochemical impedance spectroscopy tests were performed to study the corrosion rate and electrochemical behavior of steel reinforcement in this environment, which was then compared with corrosion of reinforcing steel in the conventional bulk solution and actual concrete structures.【Result】 The thermodynamic behavior of steel corrosion in the micro solution is consistent with that in bulk solution; When the solution volume is larger than 1 mL, the dynamic behavior of steel corrosion changed little, while the corrosion rate decreased significantly when the solution volume is as low as 100 μL; The higher equilibrium electrode potential of the anodic reaction and the strengthened anodic polarization, caused by Fe2+enrichment in the micro solution, are responsible to this decrease in corrosion rate.【Conclusion】 The traditional electrochemical tests in the bulk solution tends to overestimate the corrosion rate of steel reinforcement, and the new methods in the micro solution has better correlation with the corrosion kinetics of actual steel reinforcement.

steel reinforcement; corrosion rate; pore; micro solution; electrochemical behavior

P75；TG174.4

A

1673-9159（2022）02-0126-09

10.3969/j.issn.1673-9159.2022.02.016

2021-07-27

國家自然科學(xué)基金（51801033）

文成（1989―），男，博士，講師，研究方向為工程材料的機(jī)器學(xué)習(xí)及新型特種材料設(shè)計。E-mail: wcheng.3jia@163.com

田玉琬（1990―），女，博士，講師，研究方向為海洋工程結(jié)構(gòu)腐蝕機(jī)理與防護(hù)技術(shù)。E-mail: tianyuwan90@163.com

文成，田玉琬，王貴，等.海工混凝土微孔隙環(huán)境中鋼筋的腐蝕電化學(xué)行為[J].廣東海洋大學(xué)學(xué)報，2022，42（2）：126-134.