建筑施工现场钢筋锈蚀等现象分析 [摘要]我们应该深入分析建筑施工现场出现钢筋腐蚀现象的原因，想出积极的应对措施，加强施工现场的管理，确保钢筋等原材料、施工机械等得到妥善的管理，最大限度的减少因施工现场管理不当而造成的损失，从而达到降低建筑施工成本，确保工程质量，获取更大经济效益的根本目的。本文首先简要论述了施工现场管理的重要意义，然后分析了建筑施工现场当前存在的主要问题，最后根据存在的问题提出相应的策略，旨在与同行进行交流，不断探究建筑施工现场的管理之法，提高管理水平，提升管理实效，以助推建筑施工企业获得更好更快地发展。 [关键词]建筑施工；现场管理；策略 从建筑施工现场来看，具有范围广、材料多、人员杂、施工机械繁多、涉及因素多等特点，管理难度较大。于是，在建筑施工现场，常常可以看到钢筋被锈蚀的现象。对于这种现象，应该引起我们的高度关注。如果解决好建筑施工现场钢筋腐蚀现象等问题，是摆在我们面前的重要课题。 1.建筑施工现场管理的重要意义 施工现场是施工过程开展的主阵地，是关系着建筑施工安全、质量、工期和成本控制的主要场所。因此，做好施工现场管理是建筑施工企业管理中的重要内容之一。从建筑施工现场的特点来看，主要涉及的因素众多，如人员方面，有不同单位不同岗位的人员参与其中，如监理人员、设计人员、管理人员、技术人员、施工人员等。从工种来看，有水工、电工、焊工、钳工、木工、泥工、各种机手等；从材料方面来看，有钢筋、水泥、砂石、模板和其他构件等；从施工机械设备方面来看，有搅拌机械设备、挖掘机械设备、运输机械设备等。由此可以看出，其人员多，流动性大，多工种交叉作业，空间场面比较复杂，时空交换交替比较频繁，容易引发各种事故隐患，由此可见，必须加强建筑施工现场的管理，这是确保施工得以顺利实施的基础性工作。加强建筑施工现场的组织、协调和管理，确保施工现场具有安全性、稳定性和有序性，不仅能够使施工现场事故隐患的发生几率大大降低，而且使施工现场的材料损耗、机械故障等降到最低，有利于节约建筑施工的人力资源、物力资源和财力资源等，有利于加快施工进度，提高施工质量，助推施工企业顺利、快速、高效、高质地完成建筑施工任务，顺利完成项目的竣工验收，获得更多的经济效益。 2.建筑施工现场管理中存在的主要问题分析 2.1建筑施工现场的人员控制问题 一是从建筑施工现场来看，很多建筑工程都往往属于劳动密集性的工程，需要大量的人力投入其中。可以说或是人员众多，管理的难度自然就不言而喻。二是由于管理机制不健全，管理方法不到位，使现场施工人员的行为无法得到及时、
第二章电子产品的防腐蚀设计 2．1 概述 ２．1.1腐蚀效应 1.腐蚀的概念 材料受环境介质的化学作用而发生性能下降、状态改变、甚至损坏变质的现象。 ２.腐蚀的分类 根据被腐蚀材料的种类，可分为金属腐蚀和非金属腐蚀两大类。 金属腐蚀:金属与周围环境介质之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质现象。按照腐蚀的机理分类,可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀。化学腐蚀主要为金属在无水的液体和气体以及在干燥的气体中的腐蚀。物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏,金属与熔融液态金属接触引起的金属溶解或开裂就属于物理腐蚀。电化学腐蚀是金属与电解液发生作用所产生的腐蚀。其特征是腐蚀过程中有电流产生，在金属表面上有隔离的阳极区和阴极区,被腐蚀的是阳极区。电化学腐蚀的现象与原电池作用相似。 电化学腐蚀是最普遍、最常见的金属腐蚀,在造成电子设备故障的常见的原因中,金属的电化学腐蚀是最常受到指责的因素。大多数电子设备的制造、运输、储存和使用都是在地面或接近地面的地方进行,因此金属材料在潮湿大气中的腐蚀破坏是电子设备防腐蚀设计重点考虑的问题。 非金属材料在化学介质或化学介质与其他因素(如应力、光、热等)共同作用下,因变质而丧失使用性能称为非金属材料腐蚀。电子设备使用的非金属材料,以有机高分子材料为最广泛,如塑料、涂料、薄膜、绝缘材料等。高分子材料腐蚀的主要形式有老化、化学裂解、溶胀和溶解、应力开裂等。 由于生物活动而引起材料变质破坏的现象通常称为生物腐蚀，其中由于霉菌和其他微生物引起的腐蚀也称为霉腐或霉变。 ２.１．2 腐蚀性环境因素 凡是能够作为腐蚀介质引起材料腐蚀的环境因素，都可称之为腐蚀性环境因素,主要有以下几种:
一 一、名词解释 材料腐蚀：材料受环境介质的化学，电化学和物理溶解作用产生的损坏或变质现象 化学腐蚀：金属在干燥气体（或高温气体）作用下的腐蚀和金属在非电解质溶液中的腐蚀电化学腐蚀：金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏 二、简答题 电化学腐蚀的主要特点是什么？ 答：其特点是在腐蚀过程中同时存在两个相对独立的反应过程，即阳极反应和阴极反应，并有电流产生。 二 填空题 1金属发生电化学腐蚀时，金属的腐蚀溶解发生在( 阳极)。 2根据腐蚀倾向的热力学判据，金属发生腐蚀的电化学判据为（（△G）t，p<0 ） 3金属的标准电极电位（越负），越容易被( 腐蚀)。 4活泼金属在水溶液中不能被电沉积出来，原因是其电位比( 氢)的电位负。 5由于金属表面存在电化学（不均匀性），金属表面形成许多（腐蚀微电池），造成金属腐蚀。 判断题 2金属的电位一pH图只能用来预测金属腐蚀倾向的大小，而无法预测金属腐蚀速率的大小( √)。 4材料腐蚀过程是系统自由能降低的过程。（√） 三 填空题 1极化现象的本质在于( 电子)的迁移比（电极反应）及其有关的步骤完成迅速。2极化作用对于减缓金属的（腐蚀）是非常重要和有益的。 名词解释 极化：当电极上有净电流通过时，引起电极电位偏离平衡电位的现象 过电位：为了表示电位偏离平衡电位的程度，把某一极化电流密度下的电极电位E 与其平衡电极电位Ee间之差的绝对值称为该反应的过电位，以η表示。 阳极极化：通过电流时阳极电位向正方向移动的现象 阴极极化：通过电流时阴极电位向负方向移动的现象 四 填空题 1在酸性溶液的电化学反应中，溶解氧发生还原反应，其反应方程式为： （O?+4H++4e-=2H2O ）。 2氧去极化腐蚀速度主要取决于溶解氧向电极表面的（输送）速度和氧在电极表面的（放电）速度。 名词解释 析氢腐蚀：以氢离子去极化剂，在阴极上放电，促使金属阳极溶解过程持续进行而引起的金属腐蚀，称为氢去极化腐蚀．或称析氢腐蚀。 吸氧腐蚀：以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀称为氧还原腐蚀或称吸氧腐蚀。 五 名词解释 钝化现象：铁或其它金属或合金在一定条件下，或经过一定的处理，失去了原来的化学活性，
1、金属腐蚀过程的特点是什么？采用那些指标可以测定金属全面腐蚀的速度。 答：特点因腐蚀造成的破坏一般从金属表面开始，然后伴着腐蚀的过程进一步发展，富士破坏将扩展到金属材料的内部，并使金属的性质和组成发生改变；金属材料的表面对腐蚀过程进行有显著的影响。重量指标：就是金属因腐蚀而发生的重量变化。深度指标：指金属的厚度因腐蚀而减少的量。电流指标：以金属电化学腐蚀过程阳极过程电流密度的大小。2、双电层的类型有哪些？平衡电极电位，电极电位的氢标度的定义？ 答：类型：金属离子和极性水分子之间的水花力大于金属离子与电子之间的结合力；金属离子和极性水分子之间的水化力小于金属离子与电子之间的结合力；吸附双电层。平衡电极电位：金属浸入含有同种金属离子的溶液中参与物质迁移的是同一种金属离子，当反应达到动态平衡，反映的正逆过程的电荷和物质达到平衡，这是电位为平衡电极电位；电极电位的氢标度：以标准氢电极作为参考电极而测出的相对电极电位值称为电极电位的氢标度。 3、判断金属腐蚀倾向的方法有哪几种？ 答：a腐蚀反映自由能的变化△G<0则反应能自发进行△G=0则达到平衡△G>0不能自发反应b标准电极电位越负，金属越易腐蚀 4、以Fe-H2O体系为例，试述电位-PH图的应用。 答：以电位E为纵坐标，PH为横坐标，对金属—水体系中每一种可能的化学反应或电化学反应，在取定溶液中金属离子活度的条件下，将其平衡关系表现在图上，这种图叫做电位PH平衡图。应用：预测金属的腐蚀倾向；选择控制腐蚀的途径。 5、腐蚀原电池的组成及工作历程？它有那些类型。 答：组成：阴阳极、电解质溶液、电路四个部分；工作历程：阳极过程、阴极过程、电流的流动；类型：a宏观腐蚀电池：异金属解除电池、浓差电池、温差电池；b微观腐蚀电池。 6、极化作用、极极化、阴极极化的定义是什么？极化的本质是什么？极化的类型有哪几种？答：极化作用：由于通过电流而引起原电池两级的电位差减小，并因而引起电池工作电流强度降低的现象；阳极极化：当通过电流时，阳极电位向正的方向移动的现象；阴极极化：当通过电流时，阴极电位向负的方向移动的现象；极化的本质：电子迁移的速度比电极反应及有关的连续步骤完成的快；极化的类型：电化学极化、浓度极化、电阻极化。 7、发生阳极极化与阴极极化的原因是什么？ 答：阳极：阳极的电化学极化：如果金属离子离开晶格进入溶液的速度比电子离开阳极表面的速度慢，则在阳极表面上就会积累较多的正电荷而使阳极电位向正方向移动；阳极的浓度极化：阳极反应产生的金属离子进入分布在阳极表面附近溶液的速度慢，就会使阳极表面附近的金属离子浓度逐渐增加；阳极的电阻极化：很多金属在特定的溶液中能在表面生成保护膜能阻碍金属离子从晶格进入溶液的过程，而使阳极电位剧烈的向正的方向移动，生成保护膜而引起的阳极极化。阴极：电化学：氧化态物质与电子结合的速度比外电路输入电子的速度慢，使得电子在阴极上积累，由于这种原因引起的电位向负的方向移动；阴极的浓度极化：氧化态物质达到阴极表面的速度落后于在阴极表面还原反应的速度，或者还原产物离开电极表面的速度缓慢，将导致电子在阴极上的积累。 8、比较实测极化曲线与理想极化曲线的不同点？极化率的定义是什么？极化图有哪些应用？怎样判断电化学腐蚀过程的控制取决于哪些方面。 答：区别：理想极化曲线是理想电极上得到的曲线，只发生一个电极反应，初始电位为平衡电极电位，实际极化曲线是实际测量得到的曲线，不只发生一个电极反应，初始电位为混合电位。极化率：电极电位随电流密度的变化率，即电极电位对于电流密度的导数。极化图的应用：用Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素；表示腐蚀电池的控制类型。控制取决于：阴极极化控制、阳极极化控制、欧姆电阻控制。
摘要 氯化物的侵入是引起混凝土中钢筋腐蚀最主要的原因之一，氯离子能破坏钢筋表面钝化膜而引起钢筋局部腐蚀，对腐蚀过程具有催化作用，然而只有混凝土中氯离子的浓度达到一定的临界值后，钢筋才会发生腐蚀。由于影响钢筋腐蚀的因素复杂众多，至今仍然难以确定统一的氯离子浓度临界值。这里本文将着重阐述钢筋腐蚀行为和氯离子的去钝化机理、混凝土中氯离子的来源和保护钢筋的措施及其研究进展。 关键词：钢筋，混凝土，钢筋腐蚀，氯离子 前言 钢筋在混凝土高碱性环境中的钝态条件被破坏，便会腐蚀。钢筋钝化膜破坏机理主要是混凝土的碳化物和氯化物侵入，这两种因素既影响混凝土孔隙液的pH值，又影响钢筋的电位值，因而直接影响钢筋的稳定性。 由于氯化物的侵蚀使钢筋混凝土构筑物发生破坏而造成重大损失的现象十分普遍。比如，北京西直门立交桥于1979年建成投入使用，不到20年其钢筋混凝土结构便被腐蚀得十分严重，不得不进行加固维护。引起西直门立交桥过早腐蚀破坏的原因是多方面的，但冬季经常向立交桥撒含氯化物除冰盐（如工业用盐）是最为重要的一个因素。台湾四面环海，许多钢筋混凝土构筑物受破坏以及不断发生的“海砂屋”事件，也是氯化物侵蚀所引起的。目前，中国大陆也存在“海砂屋”现象。 氯离子的侵蚀引起钢筋局部腐蚀是最有害的，对此，各国都予以高度重视。由于钢筋混凝土结构的复杂性和研究条件的差异，研究结果和结论并不完全一致，许多问题还有待深入研究。这里主要对国内外氯离子与钢筋腐蚀关系的研究进展和防止氯化物侵蚀的措施进行阐述。 1 钢筋腐蚀与氯离子去钝化机理 钢筋混凝土是多相、不均质的复杂体系，钢筋表面具有电化学不均匀性，存在着电位较负的阳极区和电位较正的阴极区；一般钢筋表面总处于混凝土孔隙液膜中，即钢筋表面阳极区和阴极区之间存在电解质溶液；由于混凝土的多孔性，其构筑物总是透气和透水的，即通常氧可以通过毛细孔道达到钢筋表面作为氧化剂接受钢筋发生腐蚀产生的自由电子。因此，钢筋表面存在活化状态，则可构成腐蚀电池，钢筋就会发生电化学腐蚀。但在正常情况下，钢筋在混凝土中不会发生腐蚀。这是因为钢筋表面在碱性混凝土孔隙液中生成钝化膜，发生阳极钝化阻止了钢筋的腐蚀。因此，长期保持混凝土固有的高碱性是保护钢筋不受腐蚀、保证钢筋混凝土构筑物耐久性的一条有效途径。但是，在氯离子侵蚀严重的情况下钢筋的腐蚀还是时有发生。 混凝土中钢筋的腐蚀是电化学腐蚀，但有其特殊性。钢筋腐蚀的先决条件是表面去钝化。通常认为其基本反应是在阳极区铁失去电子变为铁离子，导致铁的溶解。铁离子可进一步反应生成氢氧化物和氧化物，在阴极区进行氧的还原反应。由于腐蚀产生的多种形式的氢氧化物和氧化物的体积比铁原来本身的体积大好几倍，因此，可造成钢筋混凝土结构的局部应力集中而膨胀开裂，进一步促进了钢筋的腐蚀。 氯离子是极强的去钝化剂，关于氯离子的去钝化机理认识还不一致，有人认为是氯离子易渗入钝化膜，也有人认为是Cl-优先于氧和OH-被钢吸附。一般认为，在不均质的混凝土中氯离子能够破坏钢筋表面钝化膜，使钢筋发生局部腐蚀。在阳极区铁发生腐蚀生成铁离子，当钢筋／混凝土界面环境存在氯离子时，在腐蚀电池产生的电场作用下，氯离子不断向阳极区迁移
《金属腐蚀理论及腐蚀控制》 习题解答 第一章 1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 解：由题意得： （1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有： Vˉ=△Wˉ/st =(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001 =0.4694g/ m?h 又有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y 对铝在30%HNO3(25℃)中有： Vˉ=△Wˉ铝/st =(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6
=0.3391g/㎡?h d=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3 说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。 （2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有： 表面积S=2π×2 .0＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2 015 Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2?h 试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3 d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y 对铝有：表面积S=2π×2 .0＋2π×0.02×0.005=0.00314 m2 02 Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2?h 试样体积为：V=π×2 2×0.5=6.28 cm3 d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y 试样在98% HNO3(85℃)时有： 对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st =(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y 对铝：Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
1.材料腐蚀的定义是什么? 按腐蚀机理是如何分类的？按腐蚀形态又分为几大类？金属腐蚀的危害有哪些方面？ 材料腐蚀是指物体在环境作用下，引起的破坏和变质。 按腐蚀机理分为：(1)化学腐蚀、(2)电化学腐蚀、(3)物理腐蚀、(4)生物腐蚀。 按腐蚀形态分为：(1)全面腐蚀或均匀腐蚀、(2)局部腐蚀、(3)应力作用下的腐蚀三类金属腐蚀的危害包括：（1）巨大的经济损失，（2）安全、环境的危害，(3)阻碍新技术的发展，（4）促进自然资源的消耗。 2.材料防护技术包括哪些基本方面？ 包括： 1)提高金属材料本身的抗蚀性：耐蚀合金。 2)改变环境：温度和流速、除氧、消除应力、缓蚀剂 3)电化学保护阴极保护阳极保护 4)涂镀层.衬里隔离 5)改进设计 第1章金属的高温腐蚀与防护习题 1.我们学过的金属氧化机理有几种？简单介绍Wanger理论机理。 (1)极薄氧化膜(厚度为几纳米)的生长机理； (2)薄氧化膜(厚度为10~200nm)的生长机理； (3)Wanger理论(电化学腐蚀机理) (3)Wanger理论(电化学腐蚀机理)：适合于具有一定厚度的氧化膜的生长。可视一定厚度的氧化膜为固体电解质，金属/氧化物和氧化物/氧气两个界面分别为阳极和阴极。因为氧化物为半导体，具有电子和离子导电性。在电场和浓度梯度作用下，电子由金属/氧化物界面(阳极)通过氧化膜到达氧化膜/氧(阴极)。因此，厚膜下高温氧化与水溶液腐蚀类似，也是电化学腐蚀过程。 Wagner理论是基于氧化膜中存在着浓度梯度和电势梯度而进行扩散和电迁移而导出的。因此，它对于薄的和极薄的氧化膜的生长并不适用。 掺杂对合金氧化有什么作用？ 掺杂----可降低离子或电子的迁移 ----提高金属的抗氧化性能。 1）.形成离子导体氧化膜时 掺杂高价金属，可降低氧化速度，如Ag中掺杂少量Cd 形成Ag-Cd合金。
氯盐环境下合金元素对钢筋腐蚀行为的影响 甘玲1a ，潘红波1b ，1c ，章静1a ，闫军1b ，1c ，于同仁2，郭湛2，刘伟明1b ，1c ，沈晓辉1a (1.安徽工业大学a.冶金学院，b.冶金减排与资源综合利用教育部重点试验室，c.冶金工程与资源利用安徽 省重点试验室，安徽马鞍山243002；2.马钢股份有限公司技术中心，安徽马鞍山243000) 摘要：以低合金高强耐蚀钢筋和普通钢筋为试验对象，为模拟海洋飞溅区交替环境，在氯盐环境下进行干、湿周期浸润腐蚀试验。采用扫描电镜(SEM)观察内锈层的表面形貌，采用交流阻抗谱和极化曲线等电化学方法研究合金元素对试验钢筋腐蚀行为的影响机制，采用X 射线衍射(XRD)表征锈层结构。结果表明：Cr 元素的添加可降低钢筋的自腐蚀电位，促进阳极钝化作用及腐蚀初期内锈层的形成，降低钢筋的平均腐蚀速率，且Cr 含量越高，腐蚀初期平均腐蚀速率越低；Mn -Cu 协同作用可扩大钢筋钝化范围，使钝化电流密度迅速降低，且使腐蚀中后期的阻抗迅速增大，加快锈层向稳定化锈层α-FeOOH 与Fe 3O 4发展，缩短稳定性锈层生成时间，降低钢筋腐蚀中后期的腐蚀速率。 关键词：低合金耐蚀钢筋；干、湿周期浸润腐蚀；交流阻抗谱；极化曲线 中图分类号：TG 172文献标志码：A doi:10.3969/j.issn.1671-7872.2017.03.002 Effect of Alloy Elements on Corrosion Behavior of Rebar under Chloride Salt Environment GAN Ling 1a ,PAN Hongbo 1b ，1c ,ZHANG Jing 1a ,YAN Jun 1b ，1c ,YU Tongren 2,GUO Zhan 2,LIU Weiming 1b ，1c , SHEN Xiaohui 1a (1.a.School of Metallurgical Engineering,b.Key Laboratory of Metallurgical Emission Reduction &Resources Recycling of Ministry of Education,c.Key Laboratory of Metallurgy Engineering &Resources Recycling in Anhui,Anhui University of Technology,Ma ’anshan 243002,China;2.Technology Center,Ma ’anshan Iron and Steel Co.Ltd.,Ma ’anshan 243000,China) Abstract ：Taking low alloy high strength corrosion resistant rebars and ordinary rebars as test objects,alternate environments of marine splash zone was simulated,wet and dry cycle immersion corrosion tests were performed in chloride salt environment.The surface morphology of the inner rust layer was observed with scanning electron microscopy (SEM),influence of alloy elements on the mechanism of corrosion behavior of the tested rebar was studied with electrochemical impedance spectroscopy and polarization curves,the structure of rust layer was analyzed with method of AC diffraction (XRD).Results show that the addition of Cr can reduce the self-corrosion potential of tested rebar,promote anode passivation and formation of inner rust layer in the initial corrosion stage,and decrease the average corrosion rate of the tested rebar.With the content of Cr increasing,the average corrosion rate of tested rebar becomes lower at the initial corrosion stage.The synergistic effect of Mn -Cu can enlarge the passivation range of steel bars and decrease average corrosion rate of steel bars,and the impedance of tested rebar increases rapidly in the middle and later corrosion stage,which can accelerate development of rust layer to the stabilization of rust layer of α-FeOOH and Fe 3O 4,shorten the formation time of the stability of stable rust layer, 收稿日期：2017-04-24 基金项目：安徽省高校自然科学研究项目(KJ2016A091)；安徽省自然科学基金项目(1708085ME116) 作者简介：甘玲(1991—)，女，安徽马鞍山人，硕士生，主要研究方向为钢筋腐蚀机理。 通信作者：潘红波(1978—)，男，安徽马鞍山人，博士，副教授，主要研究方向为钢铁材料强韧化及腐蚀机理。 安徽工业大学学报(自然科学版)J.of Anhui University of Technology(Natural Science)V ol.34No.3 July 2017第34卷第3期2017年7月文章编号：1671-7872(2017)03-0215-06 万方数据
１１２ ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＶｏｌ畅４４，Ｎｏ畅７，２０１４ 工业建筑 ２０１４年第４４卷第７期 混凝土保护层对钢筋腐蚀机理及腐蚀速率的影响 倡 余 波１ 毋 铭１ 杨绿峰 １，２ （１畅广西大学土木建筑工程学院，工程防灾与结构安全教育部重点实验室，南宁 ５３０００４； ２畅广西壮族自治区住房和城乡建设厅，南宁 ５３００２８） 摘 要：混凝土保护层的厚度、电阻率和孔隙水饱和度对混凝土中钢筋的腐蚀机理及腐蚀速率具有重要影响。基于混凝土中钢筋宏电池腐蚀模型，定量分析了混凝土保护层的厚度、电阻率和孔隙水饱和度对钢筋腐蚀机理及腐蚀速率的影响。分析结果表明，混凝土保护层的电阻率和孔隙水饱和度对钢筋腐蚀的控制方式及腐蚀速率影响显著：当钢筋腐蚀受电阻控制时，钢筋腐蚀速率将随着混凝土保护层电阻率的增加而减小，随保护层厚度的增大而增大，但不受混凝土孔隙水饱和度的影响；当钢筋腐蚀受阴极控制时，钢筋腐蚀速率将随着混凝土保护层的孔隙水饱和度和厚度的增大而降低，但不受混凝土电阻率的影响。 关键词：混凝土；腐蚀速率；保护层厚度；电阻率；孔隙水饱和度 ＤＯＩ：１０畅１３２０４／ｊ．ｇｙｊｚ２０１４０７０２３ ＩＮＦＬＵＥＮＣＥＯＦＣＯＮＣＲＥＴＥＣＯＶＥＲＯＮＣＯＲＲＯＳＩＯＮＭＥＣＨＡＮＩＳＭＡＮＤ ＣＯＲＲＯＳＩＯＮＲＡＴＥＯＦＳＴＥＥＬＢＡＲＳ ＹｕＢｏ１ ＷｕＭｉｎｇ１ ＹａｎｇＬüｆｅｎｇ １，２ （１畅ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＳａｆｅｔｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ， ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００４，Ｃｈｉｎａ； ２畅ＡｇｅｎｃｙｏｆＨｏｕｓｉｎｇａｎｄＵｒｂａｎ－ＲｕｒａｌＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ＧｕａｎｇｘｉＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＺｈｕａｎｇＲｅｇｉｏｎ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３００２８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙａｎｄｄｅｇｒｅｅｏｆｐｏｒｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｖｅｒｈａｖｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｎｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｓｔｅｅｌｂａｒｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙａｎｄｄｅｇｒｅｅｏｆｐｏｒｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｖｅｒｏｎｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｓｔｅｅｌｂａｒｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｃｒｏ－ｃｅｌｌｃｏｒｒｏｓｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｓｔｅｅｌｂａｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｄｅｇｒｅｅｏｆｐｏｒｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｖｅｒｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｓｔｅｅｌ ｂａｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎ．Ｉｆｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌｂａｒｉｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｄｉｍｉｎｉｓｈｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｏｖｅｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｐｏｒｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｖｅｒｈａｓｎｅｇｌｉｇｉｂｌｅｅｆｆｅｃｔ．Ｗｈｅｎｔｈｅｃａｔｈｏｄｉｃｒｅａｃｔｉｏｎｐｒｅｖａｉｌｓ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｄｅｃｅｌｅｒａｔｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｐｏｒｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｖｅｒｗｈｉｌｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｃａｎｂｅｎｅｇｌｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅ；ｃｏｖｅｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ；ｄｅｇｒｅｅｏｆｐｏｒｅｓａｔｕｒａｔｉｏｎ 倡国家自然科学基金项目（５１１６８００３；５１３６８００６）；人社部留学人员择优资助项目（［２０１２］２５８号）；广西自然科学基金重大项目（２０１２ＧＸＮＳＦＥＡ０５３００２）；广西自然科学青年基金项目（２０１３ＧＸＮＳＦＢＡ０１９２３７）；广西高校科学技术研究项目（２０１３ＹＢ００９）；广西防灾减灾与工程安全重点实验室项目资助（２０１３ＺＤＸ０６）。第一作者：余波，男，１９８２年出生，博士，副教授。电子信箱：ｙｕｂｏ＠ｇｘｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 通信作者：杨绿峰，ｌｆｙａｎｇ＠ｇｘｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。收稿日期：２０１３－０６－０７ 钢筋腐蚀是引起混凝土结构耐久性劣化、承载性 能衰减的重要原因。混凝土中的钢筋腐蚀主要包括诱导期和发展期两个阶段。前者主要是指侵蚀性物质（如二氧化碳或氯离子）在混凝土中的传输和累积，进而导致钢筋表面钝化膜破坏、钢筋开始发生腐蚀的过程；后者主要是指从钢筋腐蚀开始到混凝土结构发生失效的过程。目前，有关侵蚀性二氧化碳或氯盐环 境下钢筋腐蚀诱导期的研究成果较多［１－２］ 。由于钢筋腐蚀发展期是钢筋混凝土构件承载力降低的重要阶段，因此需要给予更多关注。钢筋腐蚀速率不仅反映了钢筋有效承载面积削减的快慢，而且决定了腐蚀产物的生成与积累过程，进而影响混凝土保护层的开 裂和剥落，所以钢筋腐蚀速率是混凝土结构耐久性能
氯离子对钢筋腐蚀机理的影响 [摘要] 氯化物的侵入是引起混凝土中钢筋腐蚀的最主要原因之一，氯离子能破坏钢筋表面钝化膜而引起钢筋局部腐蚀，对腐蚀过程具有催化作用。但只有混凝土中氯离子的浓度达到一定的临界值后，钢筋才会发生腐蚀。由于影响因素多，至今难以确定统一的氯离子浓度临界值。着重阐述了钢筋腐蚀行为和氯离子的去钝化机理、混凝土中氯离子的来源和保护钢筋的措施及其研究进 展。 [关键词] 钢筋混凝土；钢筋；腐蚀；氯离子 0 前言 钢筋在混凝土高碱性环境中的钝态条件被破坏，便被腐蚀。钢筋钝化膜破坏机理主要是混凝土的碳化和氯化物侵入，这两种因素既影响混凝土孔隙液的pH值，又影响钢筋的电位值，因而直接影响钢筋的稳定性。因氯化物的侵蚀引起钢筋混凝土构筑物破坏而造成重大损失的现象非常严重。北京西直门立交桥于1979年建成投入使用，不到20a钢筋混凝土的腐蚀已十分严重，不得不进行改建。引起西直门立交桥过早破坏的原因是多方面的，但长期在冬季向立交桥撒含氯化物除冰盐引起钢筋腐蚀使立交桥结构受到破坏是突出的因素。台湾四面环海，许多钢筋混凝土构筑物受破坏以及不断发生的“海砂屋”事件，也是氯化物侵蚀所引起的。目前，中国大陆也存在“海砂屋”现象。氯离子的侵蚀引起钢筋局部腐蚀是最有害的，对此，各国都给予了高度的重视。由于钢筋混凝土结构的复杂性和研究条件的差异，研究结果和结论并不完全一致，许多问题还有待深入研究。本工作主要对国内外氯离子与钢筋腐蚀系的研究进展和防止氯化物侵蚀的措施进行评述。 1 钢筋腐蚀与氯离子去钝化机理 钢筋混凝土是多相、不均质的特殊复杂体系，钢筋表面具有电化学不均匀性，存在着电位较负的阳极区和电位较正的阴极区；一般钢筋表面总处于混凝土孔隙液膜中，即钢筋表面阳极区和阴极区之间存在电解质溶液；由于混凝土的多孔性，
第一章 耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。 腐蚀性：指环境介质腐蚀材料的强弱程度。 高温氧化：在高温条件下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭受破坏的过程称高温氧化，亦称高温腐蚀。 毕林—彼得沃尔斯原理或P-B 比：氧化时所生成的金属氧化膜的体积2MeO V 与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积Me V 之比。 腐蚀过程的本质：金属 → 金属化合物 (高温）热腐蚀：指金属材料在高温工作时，基体金属与沉积在其工作表面上的沉积盐及周围工作气体发生总和作用而产生的腐蚀现象称为热腐蚀. p 型半导体：通过电子的迁移而导电的半导体； n 型半导体：通过空穴的迁移而导电的半导体。 n 型：加Li （低价），导电率减小，氧化速度增加；加Al （高价），导电率增加，氧化速度降低。 p 型：加Li （低价），导电率增加，氧化速度降低；加Cr （高价），导电率减小，氧化度增加。 腐蚀的危害 1)造成巨大的经济损失；2)造成金属资源和能源的浪费造成设备破坏事故,危及人身安全；3)引起环境污染。 金属一旦形成氧化膜，氧化过程的继续进行将取决于两个因素 1)界面反应速度，包括金属／氧化物界面以及氧化物/气体两个界面上的反应速度；2)参加反应物质通过氧化膜的扩散速度。（这两个因素实际上控制了继续氧化的整个过程，也就是控制了进一步氧化速度。在氧化初期，氧化控制因素是界面反应速度，随着氧化膜的增厚，扩散过程起着愈来愈重要的作用，成为继续氧化的速度控制因素）反映物质通过氧化膜的扩散，一般可有三种传输形式 1)金属离子单向向外扩散；2)氧单向向内扩散；3)两个方向的扩散。 反应物质在氧化膜内的传输途径 1)通过晶格扩散：温度较高，氧化膜致密，而且氧化膜内部存在高浓度的空位缺陷的情况下，如钴的氧化；2)通过晶界扩散。在较低的温度下，由于晶界扩散的激活能小东北大学 材料腐蚀与防护 整理人 围安 E-mail jr_lee@https://www.doczj.com/doc/aa12978154.html, 2016.1.2
干湿交替法研究融雪剂对钢筋的腐蚀行为 陶鹏,许淳淳 (北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029) 摘 要:模拟自然条件下钢筋在融雪剂中的腐蚀环境,采用干湿交替浸泡试验,用失重法测定几种不同浓度的商品融雪剂对钢筋的腐蚀速度,同时借助扫描电镜分析腐蚀产物的表面形貌,结果表明当融雪剂溶液浓度为15%～ 20%时,钢筋的腐蚀速度最小;而浓度为3.5%时,钢筋的腐蚀速度最大。 关键词:融雪剂;干湿交替;扫描电镜;腐蚀速度 中图分类号:T G172.6 文献标识码:A 文章编号:10052748X (2007)0920452203 TESTIN G O F CORROSION B E HAV IORS O F STEEL BA R IN D EICIN G SAL T B Y U SIN G AL TERNA TE IMM ERSION TAO Peng ,XU Chun 2chun (College of Material Science and Engineering ,Beijing University of Chemical Engineering ,Beijing 100029,China ) Abstract :Corrosion velocity of steel bar in deicing salt of different concentrations was mensurated by weight 2loss method in alternate immersion test which simulated the natural corrosion environment.The corrosion surface was observed with scanning electron microscopy.The corrotion rate was minimum at the concentration of deicing salt from 15%to 20%and maximum at the concentration of 3.5%. K ey w ords :Deicing salt ;Alternate immersion testing ;SEM ;Corrosion velocity 0 引 言 食盐是过去常用的融雪剂,它资源丰富、价格低廉,化雪效果好,但它对钢筋、混凝土路面以及动植物的危害性都相当大[1],是诱发钢筋腐蚀的重要因素之一,严重威胁道路、桥梁等基础设施的安全[2]。上世纪七十年代后期,因使用融雪剂,美国的桥梁半数以上受到腐蚀破坏[3]。现在,融雪剂的生产厂家和研究单位都在试图研究腐蚀作用小的融雪剂,也做过一些测腐蚀速度的试验[4]。目前测试融雪剂对钢筋的腐蚀速度大都是采用恒温浸泡或旋转挂片失重法,但是考虑到实际情况,融雪剂在化雪过程中呈液态、蒸干或凝结的干湿交替状态。这种对钢筋的腐蚀过程不是只靠全浸试验就能反映的,所以本试验采用与实际情况较接近的干湿交替法。融雪剂的浓度对钢铁的腐蚀速度影响很大,但国内外的文献鲜有报导,本工作通过测定融雪剂不同浓度时钢铁的腐蚀速度,研究融雪剂的浓度对钢筋腐蚀性的影响,为环卫部门配制和使用融雪剂提供科学依据。 收稿日期:20062102251 试验方法 干湿交替试验采用ASTM G44-75标准[5]的方法,根据单位时间内试片腐蚀失重来表示腐蚀速度[6],并采用扫描电镜观察试片表面的腐蚀形貌。 (1)试剂 选取了5种融雪剂,氯化钠(北京化学试剂公司化学纯)、氯化钙(北京化学试剂公司化学纯)、DS1(天津)、DS2(山东)、DS3(北京)。其中氯化钠和氯化钙是过去常用的融雪剂,DS1、DS2、DS3是现在市场上供应的融雪剂,其成分主要是氯 盐,添加了缓蚀剂及其它助剂组成氯盐混合物。在配制融雪剂溶液时,为了研究浓度对腐蚀速度的影响,用上述5种融雪剂和去离子水分别配制了315%、10%、15%和20%四种浓度的融雪剂溶液。 (2)试片制备 试片选用和钢筋成分相近的40#钢。将40#钢标准试片(50mm ×25mm ×2mm )打磨,使表面光滑如镜面,无明显的孔隙和划 痕,然后清洗除油,置于干燥器内24h 后用T G328A 分析天平称重(精确到0.1mg ),编号。 (3)干湿交替试验步骤 在250ml 的烧杯中 分别加入不同种类不同浓度的融雪剂溶液(室温), ? 254?第28卷第9期2007年9月 腐蚀与防护 CORROSION &PRO TECTION Vol.28 No.9September 2007
《材料腐蚀与防护》习题与思考题 第一章绪论 1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？ 2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？ 3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其?深(mm/a)多大？ 4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度?失和?深。问铁在此介质中是否耐蚀？ 第二章电化学腐蚀热力学 1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。 3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。 4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？ 5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。 b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。 6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？ 7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？ 第三章电化学腐蚀反应动力学 1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。 2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？ 3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？ 4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？ 5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。 6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。 7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。 8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？ 9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。该电极发生的是阴极极化还是阳极极化？ 10．碳钢在pH=2的除去空气的溶液中，腐蚀电势为-0.64V（相对饱和Cu-CuSO4电极）。 对于同样的钢的氢过电势（单位为V）遵循下列关系：Γ=0.7+0.1lgι，式中ι单位为A/cm2。 假定所有的钢表面近似的作为阴极，计算腐蚀速度（以mm/a为单位）。 第四章析氢腐蚀与吸氧腐蚀 1．在稀酸中工业锌为什么比纯锌腐蚀速度快？酸中若含有Pb2+离子为什么会降低锌的腐蚀速度？ 2．说明影响析氢腐蚀的主要因素及防止方法，并解释其理由。
第三节金属的腐蚀与防护 [核心素养发展目标] 1.科学探究与创新意识：通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。 一、金属的腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。其实质是金属原子失去电子变为阳离子，金属发生氧化反应。 (2)根据与金属接触的气体或液体不同，金属腐蚀可分为两类： ①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而加快。 ②电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 特别提醒金属腐蚀过程中，电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生，但绝大多数属于电化学腐蚀，且比化学腐蚀的速率大得多。 2．钢铁的电化学腐蚀 类别 项目 析氢腐蚀吸氧腐蚀图形描述 条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性 负极Fe－2e－===Fe2＋ 正极2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 后续反应最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·x H2O)，反应如下：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·x H2O＋(3－x)H2O 联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍
3.实验探究：电化学腐蚀 (1) (2) (1)无论化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属的腐蚀都是金属失电子被氧化的过程(√) (2)因为CO2普遍存在，所以钢铁腐蚀以析氢腐蚀为主(×)