电化学综合试验法测定钢筋阻锈剂的防锈性能中的问题与改良方法探讨

钟雪华 广州港工程检测中心有限公司

随着中国建筑行业近几十年来的高速度发展，增强及改善混凝土的防锈蚀性变得日益重要。添加钢筋阻锈剂是目前增强及改善混凝土中防锈蚀性能的最主要、最方便、最简单的措施之一，因此需对钢筋阻锈剂的防锈性能进行检测。

1.方法原理提要

从电流密度与电势的关系可以看出：随着电位开始向正方向移动，电势数值也开始增大，电流的密度也开始随之增大，当电势不断增大并在达到了顶点以后，电流的密度就随着电势的增大而迅速减少至很小的状态，这也就是在材料（如金属）的表面生产了一层钝化膜。电势的变化继续增大，而输出电流基本呈现出来是保持在一个变化很小，甚至不变的一个很小的数值（持续至试验结束），电势继续上升，电流密度接着又增大，这过程表示阳极又发生了氧化的过程，这可能是由于高价的金属的离子产生，也可能是由于水分子的放电析出了氧气而造成。

2.试验过程（采用五个品质优良的、不同厂家的钢筋阻锈剂作为试验用样）

（1）将养护好的砂浆试件放入烘箱，在60℃的恒定温度下进行烘干2h，然后将其取出，等待自然冷却，约30min。在三根钢筋试件顶端上焊接好导线，再用环氧树脂或其他密封材料（需绝缘），将外露钢筋试件和砂浆试件上表面涂覆密封。

（2）将待测的砂浆试件放进电解池的试验箱，然后按照仪器的使用要求连接好几根导线。

（3）每个试件施加1200mV的恒定电压，持续施加168个小时。

（4）最后测量3个砂浆试件通电168小时的电流值。

（5）应取以上3个试件测量电流值的算术平均值作为该组试件的测量电流值。当电流值小于150μA时，可判定为该钢筋阻锈剂有效、系统内无钢筋腐蚀现象发生。

从表1可知，在相同的试验条件下，五组样品从通电一开始到通电后的24h，环形电极被破坏，使得整个试验无法继续进行。

表1 五组样品开始试验24小时的电流值

3.异常试验现象的分析

观察分析整个试验的过程，观察到以下现象：从五组样品一开始到通电24h的电流值可以发现，电流值一开始数值就偏大，而后一直增大，并未出现在开始通电后24h内出现峰值后下降的趋势，试验的数据已然与理论数值截然不同；电解池中的氯化钠溶液由开始的澄清透明逐渐变成铁锈色到最后的黑褐色浑浊不清液体；环形辅助电极的环壁由一开始的光滑开始出现一点锈迹，到通电24h的“穿洞”现象，环形电极被破坏。

表2 改良试验方案后的五组样品通电168小时的电流值

考虑到电化学腐蚀原理、阳极型阻锈剂的阻锈过程和相关仪器的特点，参考JTS/T 236-2019中钢筋在砂浆中的阳极极化试验。初步判断以上异常现象出现的原因为：整个通电过程中不断进行电化学反应，水分子放电析出氧气，而试验开始前未用密封材料将整个电解池试验箱周边、砂浆电极、不锈钢环形辅助电极和饱以及硫酸铜电极端口处密封起来，形成一个可循环反应的系统，反应体系不平衡，反应越演越烈，腐蚀越来越强，导致出现以上的异常现象，在24h内将不锈钢环形辅助电极破坏，试验无法继续进行。

4.改良试验方案

在电路接通前，砂浆电极装好后，将电解池试验箱周边先用一层厚薄适中的凡士林对其进行密封，砂浆电极、不锈钢环形辅助电极和饱和甘汞电极端口处用橡皮泥（该种材质经过试验对比得知，是密封性能较好、对设备无伤害、易清理、价格较为低廉、取材较为容易的一种密封材料）进行密封再进行通电试验。

5.结果讨论

改良后的试验数据可以看出：

电流值都符合理论数值的曲线变化趋势，试验结果相当稳定，无异常数据出现；电解池中的氯化钠溶液颜色保持澄清透明；环形辅助电极的环壁从通电直到试验结束后都保持光滑如初，未被腐蚀破坏。由此可见，对原标准试验方案的改良很有必要。

6.试验注意事项

钢筋阻锈剂的电化学综合防锈性能试验是很复杂、很精细的试验。试验员应该做好以下技术准备工作：1）测量的电极在制作过程中，必须保证外露的钢筋顶端上需要焊接好导线，再用环氧树脂或其他密封材料将外露的钢筋和砂浆试件的上表面进行密封，密封过程中须保证无气泡；2）对试验用电极进行预处理：补充参比电极里的电解液（饱和氯化钾）；3）也是至关重要的一步：试验前先用一层厚薄适中的凡士林将电解池试验箱周边轻轻抹一次将其密封，采用橡皮泥（该种材质经过试验对比得知，是密封性能较好、对设备无伤害、易清理、价格低廉、取材容易的密封材料）将各电极端口处密封。试验过程中，要密切留意试验动态，避免不锈钢环形辅助电极受破坏。当试验结束后，应当及时清理电极和电解池试验箱的液体，外电极的溶液切不可在外电极上进行长时间的保留，以免内外的电极溶液相互渗透和扩散，影响到最后的试验结果。

7.结语

钢筋阻锈剂的电化学综合防锈性能试验中，如何维护电化学反应体系的稳态，测得稳态极化曲线很重要。JTS 153-2015《水运工程结构耐久性设计标准》中并未详细展开说明该如何维护电化学反应体系的稳态。因此在具体试验过程中，我们必须做到试验前将整个体系密封（用橡皮泥、凡士林等密封材料），再进行试验，在保护体系的稳态的前提下，保证检测结果的有效性和可靠性。