試論氯氧鎂鋼筋混凝土中涂層鋼筋腐蝕的電化學(xué)特性

李旭光 李秀香

青島建友工程檢測有限公司 山東 青島 266510

引言

混凝土作為現(xiàn)下土木工程中涉及的主要材料之一，氯氧鎂鋼筋混凝土是一種特殊品種的混凝土，隨著時代不斷發(fā)展，距今被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，具有節(jié)能低耗、使用安全以及可加工性良好等優(yōu)點。如何深入探究氯氧鎂鋼筋混凝土中涂層鋼筋腐蝕的電化學(xué)特性，是目前各相關(guān)人員需要考慮的問題。

1 氯氧鎂鋼筋混凝土試驗

1.1 原材料選擇

輕燒氧化鎂（MgO）、工業(yè)氯化鎂（MgCL2）、粗細(xì)骨料、耐水劑以及一級粉煤灰等材料是氯氧鎂鋼筋混凝土的組成，主要分析各原料中化學(xué)組成，為下一階段深入探究氯氧鎂鋼筋混凝土中涂層鋼筋腐蝕的電化學(xué)特性做好鋪墊。

1.2 試驗過程

本文選擇部分氯氧鎂鋼筋混凝土作為試驗采樣，為了避免試驗過程中出現(xiàn)不必要的問題，需要做好以下幾個步驟：第一，對氯氧鎂鋼筋混凝土中的鋼筋表面先進(jìn)行去油污，并將打磨好的鋼筋用蒸餾水清洗干凈，達(dá)到表面光滑效果即可；第二，將鋅美特涂抹在鋼筋表面上，表面必須要均勻涂抹，并將標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天后的鋼筋分別浸泡在硫酸鹽溶液、氯鹽溶液以及自來水中，在試驗階段，每3個月進(jìn)行一次電化學(xué)試驗；第三，630天后的氯氧鎂鋼筋混凝土中的鋼筋表面出現(xiàn)破損，利用低真空掃描電子顯微鏡對涂層鋼筋和裸露鋼筋進(jìn)行微觀檢測，以此來分析涂層鋼筋與裸露鋼筋的外部腐蝕形貌及腐蝕產(chǎn)物[1]。

2 氯氧鎂鋼筋混凝土試驗結(jié)果

2.1 氯氧鎂鋼筋混凝土中的裸露鋼筋

當(dāng)氯氧鎂鋼筋混凝土浸泡在自來水中時，此時經(jīng)過90天浸泡的裸露鋼筋已經(jīng)發(fā)生腐蝕，其腐蝕電流密度已達(dá)到最大值，在腐蝕的過程中，裸露鋼筋會先負(fù)向位移，后正向位移，隨著極化電阻慢慢變大，其腐蝕電流密度也會隨之減小。其主要原因是，由于試驗人員在試驗之前對氯氧鎂鋼筋混凝土中裸露鋼筋的表面進(jìn)行了處理，當(dāng)表面的鈍化膜被破壞時，其水分、氧氣與氯氧鎂鋼筋混凝土中的氯離子發(fā)生了反應(yīng)，由于鋼筋不斷溶解，使得鋼筋表面上的亞鐵離子濃度上升，最終在鋼筋表面逐漸形成一層腐蝕產(chǎn)物，進(jìn)而延緩了腐蝕發(fā)生。

當(dāng)氯氧鎂鋼筋混凝土浸泡在氯鹽中時，裸露鋼筋的開路電位依次從負(fù)向位移，并且在630天后，該腐蝕電流密已達(dá)到最大值。由于裸露鋼筋在前期試驗中一直在適宜的條件下發(fā)生腐蝕，使得極化電阻值始終保持相對平衡的狀態(tài)。因在試驗的過程中不斷補充氯離子與水分，使其鋼筋腐蝕速度保持在平穩(wěn)的情況下。

當(dāng)氯氧鎂鋼筋混凝土浸泡在硫酸鹽溶液時，裸露鋼筋開路電位在180天時已經(jīng)逐漸向正向位移，并在180天后向負(fù)向位移，此時腐蝕電流密度在90天時已達(dá)到最大值3.48，其極化電阻值變化相對較大，其主要原因在于試驗初期階段一直處于適宜的條件中。此外，在180天時，硫酸鹽與氯氧鎂鋼筋混凝土中的水化產(chǎn)物二者生成難溶于水的結(jié)晶化合物并在混合物表面附著，防止了水分與氧氣的侵入，延緩了鋼筋腐蝕發(fā)生。

2.2 氯氧鎂鋼筋混凝土中的涂層鋼筋

當(dāng)氯氧鎂鋼筋混凝土浸泡在自來水中時，涂層鋼筋開路電位依次向正向位移，此時腐蝕電流密度在270天時已達(dá)到最大值，由于在270天時，試驗人員對氯氧鎂鋼筋混凝土中涂抹了氯離子，進(jìn)而出現(xiàn)了蝕產(chǎn)物堆積在鋼筋與涂層臨近點，不但使得腐蝕速率一直保持穩(wěn)定的狀態(tài)，也極大地避免了鋼筋被持續(xù)腐蝕。

當(dāng)氯氧鎂鋼筋混凝土浸泡在氯鹽溶液時，90～270天內(nèi)涂層鋼筋的開路電位依次向正向位移，試驗記錄顯示，開路電位結(jié)束正向位移后，有著較為明顯的上下波動痕跡，此時極化電阻值無明顯變化，其主要原因在于由氯離子等物質(zhì)的侵入，使得涂層鋼筋腐蝕點產(chǎn)生變化，隨著氯離子不斷向內(nèi)部侵入，逐漸在陰極附近逐漸形成了陰離子，鋼筋表面涂層對陽極有一定阻礙作用，使得帶有腐蝕性的離子難以接觸鋼筋表面，進(jìn)而氯氧鎂鋼筋混凝土中的鋼筋表面只發(fā)生了點蝕。

當(dāng)氯氧鎂鋼筋混凝土浸泡在硫酸鹽中時，該涂層鋼筋依次先負(fù)向位移，負(fù)向位移結(jié)束后再次正向位移，此時涂層鋼筋表面已經(jīng)發(fā)生腐蝕，在270天時腐蝕電流密度已達(dá)到最大值，并一直保持在穩(wěn)定的狀態(tài)，其主要原因在于氯氧鎂鋼筋混凝土中的水化產(chǎn)物所產(chǎn)生的結(jié)晶物質(zhì)填補了混凝土內(nèi)部孔隙，防止了腐蝕性離子的侵入。

通過對裸露鋼筋與涂層鋼筋的分析與對比可知，在水、氯鹽溶液以及硫酸鹽溶液中的氯氧鎂鋼筋混凝土，其腐蝕電流密度相對平均，鋼筋在涂層的保護(hù)作用下，雖然鋼筋動態(tài)腐蝕平衡被破壞，但電位陰極富集了大量陰離子，使得腐蝕性離子對鋼筋腐蝕的速度變緩。可以得知，有涂層的鋼筋腐蝕程度要低于裸露鋼筋，說明涂層鋼筋具備一定的防腐蝕性[2]。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過深入探究與分析氯氧鎂鋼筋混凝土中裸露鋼筋與涂層鋼筋在水、氯鹽溶液以及硫酸鹽溶液這三種環(huán)境中的腐蝕電流密度、極化電阻等，發(fā)現(xiàn)涂層鋼筋的腐蝕程度要低于裸露鋼筋，表明涂層鋼筋具有較強的抗腐蝕性，對氯氧鎂鋼筋混凝土在建筑工程中的實際應(yīng)用起到了關(guān)鍵性的作用。