腐蚀过程的极化曲线分析

极化曲线分析钢筋的腐蚀过程学校：辽宁科技大学班级：材化11-2班姓名：摘锈蚀速率受氧扩散速率所控制［１－７］，这种假定的正确和合理性直接决定了由此土湿含量增大而增大，直至混凝土饱水，钢筋锈蚀速率也没有出现下降［８－９］，和混凝土中氧扩散速率的变化趋势［１０］永生等［１１］通过试验研究和钢筋锈蚀产物物相组成的变化分析证明锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程阴极反应的新的去极化剂，传统的氧作为单有重要的意义。［１１］循环过程中混凝土中钢筋的锈蚀过程，为预测钢筋混凝土的使用寿命奠定基础。1.金属腐蚀极化曲线图简介1.1腐蚀电池的极化曲线图如图2所示。在实际的腐蚀体系中，由于阴阳极间电解质电阻的存在，阴阳极极化曲线一般无法交于一点，阴阳极平衡电位分别只能各自极化到图中的Ec和Ea，为阳极过电位，用ηａ表示，阴极平衡电位负向的偏移量Ee，C－Ec称为阴极过电位，用ηｃ表示，阴阳极间电解质电阻产生的电位降为Icorro。1.2腐蚀过程的控制因素式中:Ea,Ec为阳、阴极溶解反应的平衡电位，R为欧姆电阻。由式可知，Pa、Pc和R是腐蚀的阻力。当这三相阻力中任意一项明显地超过另两项时，这一阻力将称为阳极控制。如果Pa和Pc接近，同时决定锈蚀速率的大小，则称为混合控制，如果腐蚀系统的欧姆电阻很大，R>>（Pa+Pc），则腐蚀主要由电阻决定，称为欧姆控制。2.钢筋锈蚀的阴阳极极化曲线2.1钢筋锈蚀的阴极极化曲线［１２它可以分成４个互相联系、不断变化的阶段：1）在OP曲线段，阴极过程由氧离子化反应速率所控制；2)在曲线PF段，阴极过程的速率由氧的离子化反应和氧的扩散混合控制；3)曲线FS段，阴极过程由氧的扩散过程所控制，此时阴极腐蚀电流密度等于氧的极线将有着FSN的走向，但实际上当电位负到一定程度时，在电极上除了氧的还原进行．由于混凝土是一种碱性材料，混凝土中钢筋锈蚀一般不可能发生析氢反应，因此钢筋锈蚀的阴极极化曲线应只可能有OPFS曲线所示的3个部分。2.2钝化钢筋的阴阳极极化曲线普通混凝土的ph=13,在高碱性环境条件下，钢筋的表面形成一层钝化膜，此时钢筋的阴阳极极化曲线如图5所示。曲线A是混凝土中钢筋的阳极极化［１３］曲线，分为活化区、钝化区和过钝化区3个部分。曲线C是代表氧化还原反应的状态，因为阴极曲线和阳极曲线的交点落在阳极曲线的钝化区，Icorr很小，可以忽略不计。2.3氯离子浓度对钢筋阳极极化曲线的影响曲线，曲线A是各种浓度的氯离子作用的钢筋阳极极化曲线。随着钢筋表面氯离随着钢筋表面氯离子浓度的进一步提高，腐蚀电位不断下降。3．混凝土中钢筋锈蚀过程的极化曲线变化机理分析3.1锈蚀初期环境相对湿度对活化钢筋阴阳极极化曲线的影响阴极去极化剂，其阴极反应为4e＋2HO＋O→4OH；阳极反应式为2Fe→2Fe＋－2２２＋4e锈蚀初期活化钢筋腐蚀电流随环境相对湿度的变化如图所示．从图中可以高钢筋锈蚀的阴极极化率逐步增大。大而降低。3.2锈蚀产物生成后环境相对湿度对活化钢筋阴阳极极化曲线的影响蚀产物充当了新的强烈的阴极去极化剂［１７］钢筋腐蚀电流随环境相对湿度的变化规律如图所示步降低阳极极化曲线从A到A转变［8］133极化曲线从C1到C3转变，与阳极极化曲线的交点逐步降低，腐蚀电位不断下降。氧去极化产生的腐蚀电流不断增大钢筋锈蚀产物去极化的阴极极化率逐步降低。钢筋的锈蚀过程受阳极反应控制。［9］3.3干湿循环对活化钢筋阴阳极极化曲线的影响对于海工混凝土结构的潮差区和浪溅区，钢筋混凝土结构长期处于干湿交替蚀反应阴极去极化剂，使钢筋的锈蚀速率一直处于较高的水平。干湿循环条［10］件下混凝土内钢筋的锈蚀机理如图所示：在钢筋与FeO界面上发生阳极氧化反应：Fe－2e→Fe随着钢筋表面FeOOH+342层中较高浓度的Fe溶出，阳极铁溶解速率增大，钢筋锈蚀的阳极极化率Pa［11］+2降低，使钢筋的锈蚀速率达到最大。4.结论本文运用极化曲线图研究了从干燥到长期饱水以及干湿循环作用下混凝土内钢筋的锈蚀机理，可以得出如下结论：有锈蚀产物存在），锈蚀产物中FeOOH可以取代氧成为钢筋锈蚀过程阴极反应的新的去极化，即使完全饱水，钢筋的锈蚀仍然可以继续进行。(2)混凝土中钢筋锈蚀过程包括阳极反应控制、阴极反应控制和阴阳极反应蚀产物尚未产生的混凝