[发明专利]一种研究氯盐环境下不锈钢钢筋混凝土腐蚀的加速试验方法

说明书

本发明公开了一种研究氯盐环境下不锈钢钢筋混凝土腐蚀的加速试验方法，所述方法包括了一下步骤：1)试件制作，2)试件的养护，3)试件第一阶段采用干湿循环加速氯离子传输试验，4)试件第二阶段采用外加电场加速氯离子传输试验，其中在第二阶段试验中包括试件的喷水处理及加速腐蚀试验。本发明使钢筋与置于氯化钠溶液中第二钛网之间的电压约为3.5V，该数值远远小于其他方法所采用的15～20V，避免或最大限度地减少了混凝土微观结构的变化，同时加速了氯离子在混凝土中的传输，将腐蚀诱发期及扩展阶段由原来的两年以上缩短到六个月，极大地缩短了试验时间；所述试验器皿中氯化钠溶液中的氯离子较均匀的往钢筋表面迁移，避免了氯离子不均匀迁移的问题。本发明用于研究氯盐环境下混凝土中不锈钢钢筋的腐蚀诱发及扩展特性。

技术领域

本发明属于试验装置及技术领域，特别涉及一种研究氯盐环境下不锈钢钢筋混凝土腐蚀的加速试验装置及方法。

背景技术

氯离子诱发普通钢筋(碳钢)的腐蚀是导致钢筋混凝土结构降低耐久性的主导因素之一。为了解决这个问题，已经提出了各种方法和措施，包括提高混凝土质量、增加钢筋的保护层厚度、在混凝土中添加腐蚀抑制剂、安装阴极防护系统、在钢筋表面镀锌、用环氧涂层密封钢筋、以及使用耐锈合金取代普通钢筋，特别是不锈钢钢筋。为了更好地理解氯盐环境下不锈钢钢筋混凝土结构的抗腐蚀性能，优化这种结构的耐久性设计，世界许多国家科学家对该领域开展了大量的研究。其中，主要研究内容包括混凝土中不锈钢钢筋的腐蚀诱发及腐蚀扩展。现有的试验方法主要包括以下几种：

1.模拟溶液试验：这种方法是在溶液中加入较低氯离子量，使钢筋试样处于恒定状态，保持一段时间不变，电流没有急剧上升的趋势。然后稍微提高溶液中氯离子浓度，继续保持钢筋电位不变。此时钢筋点蚀电位会因氯离子浓度提高而下降，如钢筋点蚀电位依然高于钢筋控制电位，则电流仍不会急剧上升。如此不断提高溶液氯离子浓度，当溶液氯离子浓度达到某一值时，钢筋点蚀电位已经低于钢筋控制电位，则一段时间后阳极电流会迅速上升。以此近似的认为钢筋控制电位就是对应于此时溶液中氯离子浓度的点蚀电位。此方法主要存在的问题为：在试件中的不锈钢钢筋表面可能未形成完好的钝化层，未能真实体现不锈钢钢筋在混凝土中的暴露情况，例如未考虑不锈钢钢筋和砂浆之间的界面影响、氧气的扩散、和砂浆或混凝土的电阻率等关键因素。

2.先掺法：在水溶液中加入一定含量的氯盐配制浇筑用的溶液，按一定配合比将胶凝材料和骨料浇筑制作试件。浇筑完毕后，保持砂浆试样在模中硬化二十四小时，然后放入饱和的氢氧化钙溶液中，在室温下养护二十四小时。脱模后，将试样放在充满饱和氢氧化钙溶液的烧杯中。测量钢筋电位和腐蚀电流，当腐蚀电流超过0.025mA/cm²并且持续两个小时后，停止测量，随后取出试件待其表面干燥后，打开试件并暴露出钢筋，检测钢筋腐蚀并测量氯离子临界浓度值。此方法主要存在的问题为：先掺法会破坏混凝土的微观结构、钢筋一开始就接触到氯盐，使得钢筋局部未形成完好的钝化层、并且钢筋表面没有氯离子的累积。因此未能真实反映氯离子在试件中传输的实际情况。

3.干湿循环试验：在制作好的含钢筋试件其中一表面安装无底器皿，并用高效防水胶粘结，一段时间后在器皿中加入已经配制好的氯盐溶液，进行干湿循环，加速氯离子在试件中的迁移；此方法主要存在问题是整个试验过程包括腐蚀诱发期和扩展期耗时太长，一般需要二至三年时间。

4.外接电场加速氯离子迁移试验：试件制作过程中预先放置电极和钢筋，且将电极放置在紧贴钢筋上表面位置，试件顶部安装无底器皿，在器皿中加入氯盐溶液和放入电极，然后通过外接电源，将电源负极与溶液中的电极相连，正极与试件中的电极相连，通过外接电场的作用加速氯离子迁移到钢筋表面；现有的这种方法主要存在的缺点在于试件尺寸偏小、并且正极太小和太靠近钢筋表面，导致氯离子不均匀传输到不锈钢钢筋表面。同时，正极和负极之间距离小，而外加电压大(该电压通常是15V到20V，为溶液中的电极和紧贴钢筋表面的电极之间的电压值)，破坏了混凝土的微观结构，也做成氯离子的迁移速度过快，导致测量获得的氯离子临界浓度普遍偏低。尽管该方法的试验时间缩短，但不适合研究不锈钢钢筋的腐蚀诱发和扩展特性。