湿度对钢筋腐蚀影响的电化学模型研究.pdfVIP

l2 低 温 建 筑 技 术 2015年第 10期 (总第208期) DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．10．006 湿度对钢筋腐蚀影响的电化学模型研究 夏 天 (中国航天建设集团有限公司。 北京 100071) 【摘 要】 文中以金属腐蚀理论为基础，从腐蚀热力学和动力学的角度出发，建立了混凝土中钢筋腐蚀速率 的电化学模型，分析了环境相对湿度对于钢筋腐蚀电流密度和极化过电位的影响，并通过钢筋在混凝土中腐蚀的 具体过程解释其原因。 【关键词】钢筋；电化学模型；腐蚀电流密度；湿度 【中图分类号】TU528．0 【文献标识码】B 【文章编号】 1001—6864(2015)10—0012—02 金属电化学腐蚀是金属腐蚀 中最普遍 的腐蚀类 ～ 型 J，建筑工程中，混凝土中钢筋的腐蚀也属于电化学 。 g·未 腐蚀。相关研究表明，环境相对湿度会影响 昆凝土内部 式中，b为阳极Tafel斜率 ，对于混凝土中已脱钝 的含水率，而含水率又会影响到参与电化学反应所需原 钢筋 ，取b =90．7mV／decade，对于钝态钢筋，b取无 料——氧气的传输，从而影响钢筋腐蚀速率 。 穷大 ；为阳极腐蚀电流密度；。为阳极交换电流密 1 混凝土中钢筋腐蚀的电化学模型 度 i =2．75×10 A／cm 引。 在被腐蚀钢筋表面上具有隔离的阳极区和阴极区， 由于氧气在混凝土孔隙液 中输送得迟缓，在钢筋 腐蚀反应过程中电子通过钢筋的阳极区流向阴极区，引 表面和混凝土孔隙液中形成氧气的浓度梯度，引起浓 起腐蚀电流产生。钢筋在混凝土中的腐蚀可分为四个 差极化 ，故阴极总极化过电位 叼 可以通过阴极 电化 基本过程 ，如图1：①阳极区铁原子离开晶格转变为表 学极化过电位 叼 (由Tafel公式给出)和浓差极化过 面吸附原子，然后越过双 电层放 电转变为 阳离子 电位 叩． 计算得到…： (Fe“)，并释放电子，发生阳极反应过程，反应方程式为 2Fe— Fe“+4e一；②阳极反应过程释放的电子通过钢 … g+ g(1一乏) 筋传向阴极区，发生电子传输过程；③阴极区由溶解于 (2) 混凝土孑L隙液中的氧气吸收阳极区传来的电子，发生阴 式中，i为阴极腐蚀电流密度 ；6为阴极 Tafel斜 极反应过程，反应方程式为O：+2HO+4e一—4OH一；④ 率，b =一176．3mV／decade；i。为阴极交换电流密度， 阳极区反应生成的Fe“向混凝土中扩散、迁移，阴极区 i0=6×10 。A／cm…；R为气体常数，R=8．314J／K； 生成的OH一通过混凝土孑L隙和混凝土与钢筋界面孔隙 为绝对温度 ，；n为阴极反应的电子数，依据阴极反 中的电解质扩散到阳极区，在阳极区附近与 Fe 反应， 生成 Fe(OH)