氰凝防护涂层对钢筋锈蚀速率的影响研究

王 伟， 杨旭光， 邓泉涌， 李 阳， 郝保红

(北京石油化工学院 机械工程学院，北京 102617)

氰凝防护涂层对钢筋锈蚀速率的影响研究

王 伟， 杨旭光， 邓泉涌， 李 阳， 郝保红

(北京石油化工学院 机械工程学院，北京 102617)

本文针对目前冷拉钢筋在特殊环境介质中存在的锈蚀特点，拟在钢筋上直接涂抹防锈涂料，从而提高钢筋混凝土结构的安全性和耐久性.采用电化学测试手段，测定不同pH值环境下涂有氰凝防护层的钢筋锈蚀的自腐蚀电流及腐蚀电位，通过计算得到钢筋的锈蚀速率，从而揭示出氰凝防护层对钢筋锈蚀率防护的影响规律.

氰凝涂层；冷拉钢筋；锈蚀速率；电化学测试

钢筋混凝土作为现代建筑的主流结构正在被广泛地使用着， 但也暴露出越来越多的问题.其中钢筋腐蚀引起的混凝土结构的过早破坏受到高度关注和重视.本文针对目前钢混结构中冷拉钢筋在特殊环境介质中存在的锈蚀特点,拟在钢筋上直接涂抹防锈涂料，对钢筋实施必要的“附加防护”措施，弥补混凝土多孔性和透气性给钢筋带来的潜在危害，以涂层形成对钢筋保护的第一道防线，从而提高钢筋混凝土结构的安全性和耐久性[1-5].

1 试验材料的选择

本文选择的被腐蚀对象是钢筋，防腐材料是氰凝防腐涂料.具体要求和参数如下：

钢筋采用400级冷拉钢筋(HRB400)，HBR400钢筋的屈服强度为400KN/mm2，直径选为12mm，长度为200mm.

防腐涂层选用氰凝防腐涂料，该涂料由氰凝预聚体、添加剂、催化剂、溶剂、颜填料等成分组成.具有以下特点：(1)粘度小，渗透性好，与被涂物表面粘接力强；(2)形成的涂膜抗渗透性优异(不透水)，涂膜力学性能好，强度大；(3)化学稳定性好，防腐蚀性能优异，且耐雨水冲刷及不易粘附污染物，防霉性好等.氰凝防腐涂料涂抹在混凝土钢筋表面，起到防腐蚀的作用.

2 试件制作

为了增强实验的效果，被腐蚀的对象进行了严格的技术处理，以确保氰凝防腐涂料在防阻钢筋腐蚀中的作用.具体制作工艺如下：

(1)将涂料均匀地涂在钢筋的表面上，将涂刷好的钢筋悬空晾干，用600号的细砂纸将涂层钢筋打磨至光滑.反复涂刷直到钢筋涂层达到预测的效果，将涂层钢筋编号放置.

(2)采用环氧树脂对其两端25mm长度的区域范围内进行密封，剩余暴露出来的钢筋长度为150mm.至此试件制备完毕.如图1所示.

3 电化学检测

电化学检测原理如图2所示，采用不同种材料三电极体系，即工作电极为腐蚀试件(图1所示)、参比电极为饱和甘汞(SCE)电极、辅助电极为自制不锈钢电极，电极间距为2mm.连接好测试电极、参比电极及辅助电极后，进行测试.通过测试得出两个关键数据：自腐蚀电压和腐蚀电流，这两个数据可以反映出试件腐蚀的变化曲线以及试件腐蚀速率的情况.

4 试验方法

(1)将涂有氰凝防腐涂料的钢筋分别浸入pH=1、pH=9.7、pH=12.5的溶液中，经过一定的时间观察涂层的变化.

(2)应用线性极化检测仪对钢筋进行无损检测，测试自腐蚀电位及腐蚀电流，每隔24小时(1天)测得一组数据.

5 实验结果

钢筋的锈蚀状况与氯离子及孔隙率等因素有关，环境改变将导致锈蚀速率等锈蚀参数随时发生变化.如果在钢筋表面涂上防锈涂层，将会明显减缓锈蚀速率，对钢筋起到一定的保护作用.通过对锈蚀程度的检测，得到涂层的防锈效果.图3、图4为没有涂层和有氰凝涂层的钢筋，在pH=1腐蚀溶液环境下的自腐蚀电流和腐蚀电位趋势图.图5、图6为有氰凝涂层的钢筋，在不同腐蚀环境下的自腐蚀电流和腐蚀电位趋势图.

图3可见：1-3d无涂层钢筋自锈蚀电流密度迅速下降，5-6d自腐蚀电流密度迅速回升，9-41d自腐蚀电流密度趋于平稳.这表明前期腐蚀速率变化很大，中期略有回升，后期腐蚀速率才趋于稳定；有涂层基本上稳定在一个很小的数值范围内.这与图4所示的自腐蚀电位趋势图相吻合.

由图5可见：1-4d在不同pH值环境下自腐蚀电流基本相同，5-29d自腐蚀电流逐步增加；自腐蚀电流随着pH值的增大而增大.但是pH=9.7时，自腐蚀电流在29d后急剧增加，到第36d已高于pH=12.5的自腐蚀电流，相关机理有待后续研究.

由图6可见：初期(1-10d)自腐蚀电位波动较大，后期(11d)自腐蚀电位基本趋于稳定，就总体来讲，自腐蚀电位受制于pH的控制，pH值越大，自腐蚀电位的绝对值越高.

6 结论与分析

通过实验及分析测试，得出以下结论：

(1)腐蚀电流越小，腐蚀电位绝对值越大，腐蚀率越低.

(2)涂有涂层的钢筋在强酸中都表现出较高的耐锈蚀性，说明在氯离子环境中具有较高的抗侵蚀性.

(3)无涂层的钢筋自腐蚀电流明显高于有涂层钢筋的自腐蚀电流，充分说明涂层对钢筋具有较明显的防护作用.

(4)氰凝涂层钢筋在酸性溶液中，随着pH值增加自腐蚀电流减小、自腐蚀电位绝对值增大.氰凝涂层钢筋在碱性溶液中，随着pH值的减小自腐蚀电流减小、自腐蚀电位绝对值增大.二者相互吻合相互印证了氰凝涂层对钢筋锈蚀率的降低作用.

[1] 李莹,公路工程钢筋混凝土结构物中钢筋锈蚀与保护分析[J].企业导报,2012,(23):278-281.

[2] 聂红宇.开裂状态对氯离子环境中混凝土结构耐久性影响研究[D].中南大学,2012.

[3] 宋进朝,韩文静,翟瞻,冯敏.钢筋混凝土防护涂层的应用[J].电镀与精饰,2012,34(6):20-24.

[4] Ivano Iovinella, Andrea Prota, Claudio Mazzotti. Influence of surface roughness on the bond of FRP laminates to concrete[J]. Construction and Building Materials,2013,(40):533-542.

[5] Yuxi Zhao, Jiang Yu, Yingyao Wu, Weiliang Jin. Critical thickness of rust layer at inner and out surface cracking of concrete cover in reinforced concrete structures[J]. Corrosion Science, 2012,(59):316-323.

The Study of Cyanogen Coagulation Protective Coating Effect on Steel Corrosion Rate

WANG Wei， YANG Xu-guang， DENG Quan-yong, KI Yang， HAO Bao-hong

(School of Mechanical Engineering，Beijing Institute of Petro-Chemical Technology，Beijing 102617， China)

In view of the present cold drawn steel bar in the special environment medium corrosion characteristics, this article directs daub antirust coating on steel, so as to improve the safety and durability of the reinforced concrete. By electrochemical test methods, the corrosion current and corrosion potential of different pH value environment with cyanide setting steel corrosion protective layer were determined, the corrosion rate of reinforcement is obtained by calculation, so as to reveal the cyanide setting the influence law of protective layer of protection for steel bar corrosion rate.

cyanogen coagulation coating; cold drawn steel bar; corrosion rate; electrochemical test methods

10.14182/J.cnki.1001-2443.2015.05.007

2015-05-18

北京市大学生研究训练[URT]计划项目(2016J00043).

王伟(1968-)，女，北京市人，副教授，硕士，从事测量与控制方面的教学与科研工作.

王伟，杨旭光，盛敏徽.氰凝防护涂层对钢筋锈蚀速率的影响研究[J].安徽师范大学学报：自然科学版，2015，38(5)：441-444.

TK730.5+1

A

1001-2443(2015)05-0441-04