混凝土中钢筋的腐蚀速率模型及电化学参数分析.pdf

2 0 1 5年第 8期 (总 第 3 1 0期) N u mb e r 8 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o ． 3 1 0) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE0RETI CAL R ES EARCH d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ~ ． i s s n ． 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ． 2 0 1 5 ． 0 8 ． 0 0 6 混凝土中钢筋的腐蚀速率模型及电化学参数分析 余波 。毋铭’ 。詹雷颖 ( 1 ． 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， 广西 南宁 5 3 0 0 0 4 ； 2 ． 新加坡南洋理工大学 土木与环境工程学院， 6 3 9 7 9 8 ， 新加坡) 摘要： 混凝土中钢筋的腐蚀机制复杂， 且涉及的电化学参数较多。 基于钢筋腐蚀的电化学原理 ， 结合混凝土中钢筋的宏电池腐 蚀模型， 定量分析了各种电化学参数对钢筋腐蚀电位、 腐蚀电流密度和腐蚀速率的影响规律 ， 并揭示了电化学参数对钢筋腐蚀行 为和腐蚀速率的影响机理。 分析表明， 随着阳极( 或阴极 ) 塔菲尔斜率的增大( 或减小) ， 阴阳极之间的腐蚀 电位差和腐蚀 电流密 度均逐渐减小 ； 随着阴极和阳极交换 电流密度的增大， 净反应速度越大 ， 导致阴阳极之间的腐蚀电位差和腐蚀电流密度均略有增 加 ； 随着 阳极( 或阴极 ) 平衡电位的增大( 或减小) ， 阳极的还原性或阴极的氧化性降低 ， 钢筋腐蚀速率逐渐减小； 总体而言， 阴极 塔菲尔斜率和阳极平衡 电位对钢筋腐蚀速率的影响较为显著， 而其他参数的影响相对较小。 关键词 ： 钢筋混凝土； 腐蚀速率 ； 宏电池腐蚀模型；电化学参数； 敏感性分析 中图分类号 ： T U 5 2 8 ．O 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 8 — 0 0 2 0 — 0 6 An a l y s i s o f e l e c t r o c h e mi c a l p a r a me t e r s a n d c o r r oi o n r a t e mo d e l f o r s t e e l r e b a r I n c o n c r e t e yU Bo 一， W 【 ，M j n g ， ZHA L ~ Le i y i n g ( 1 ． K e y L a b o r a t o r y o f Di s a s t e r P r e v e n t i o n a n d S t r u c t u r a l S a f e t y o f Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n， S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e ri n g an d Ar c h i t e c t ur e， Gu a n g x i Un i v e r s i t y， Na n n i n g 5 3 0 0 0 4， Chi n a；2． S c h o o l of Ci v i l an d En vi r o nme n t a l E n g i n e e r i n g ， Na n y a n g T e c h n o l o g i c a l Un i v e r s i t y， 6 3 9 7 9 8 ， S i n g a p o r e ) Abs t r ac t： Co r r os i o n me c h a n i s m o f s t e e l r e b a r i n c o n c r e t e i S c omp l e x， Wh i c h i n v o l v e s l ot s of e l e c t r o c h e mi c a l p a r a me t e r s ． Ba s e d o n e l e c — uo c h e mi c a 1 p rin c i p l e an d m a c r o— c e l l c o r r o s i o n m o d e l f o r s t e e l r e b ar i n c o n c r e t e． t h e i n f l u e n c e s o f e l e c t r o c he m i c a l p a r a me t e r s on c o rro— s i o n p o t e n t i a l ， c o r r o s i o n c u r r e n t de ns i t y an d c o rros i o n r a t e we r e a n a l y z e d． M o r e o v e r ， i nf l u e n c e s o f e l e c t r o c h e m i c a l p ara me t e r s o n C O rrO — s i o n me c h a ni s m a n d c o rro s i o n r a t e o f s t e e l r e b ar i n c o n c r e t e we r e a l S O d i s c u s s e d ． An a l y s i s r e s ul t s s ho w t ha t c o r r o s i on p o t e n t i a l di f f e r e n c e a n d c o r r o s i o n c u r r e n t d e n s i t y d e c r e a s e wi th t h e i nc rea s e o f a n o d i c Ta f e l s l o p e or d e c r e a s e o f c a t h o d i c Ta f e l s l o p e． I n c r e a s e o f a n o d i c ／ c a — t h o d i c e x c ha n g e c u ~e n t d e n s i t y r e s u l t s i n a mi n o r i n c rea s e i n p o t e n ti a l d i f f e r e n c e b e t we e n an O d e and c a t h o d e a s we l l a s c o rro s i o n c u r — r e n t d e n s i t i e s d u e t o t h e n e t r e a c ti on r a t e g r o ws ． Corro s i on r a t e d e c r e a s e s wi t h i n c rea s e o f a n o d i c e qu i l i b rium p ot e n t i a l o r d e c r e a s e o f c a — t h o d i c e q u i l i b r i u m p o t e n ti a l s i n c e a n o d e r e d u c ti o n o r c a t h o d e o x i d i z a b i l i t y a t t e n u a t e s ． Ca th o d i c Ta f e l s l o p e a n d a n o di c e q u i l i b riu m p o t e n — t i a l h a v e a r e l a t i v e s i g n i fic a n t e f f e c t o n c o rro s i o n r a t e， wh i l e t h e o the r p ara me t e r s d o n o t a f f e c t c o r r os i o n r a t e o bv i o u s l y． Ke y WOr ds： r e i n f o r c e d c o nc r e t e； c o rro s i o n r a t e； ma c r o—c e l l c o rro s i o n mo d e l ； e l e c t r o c he mi c a l para me t e r ； s e n s i t i v i t y a n a l y s i s 0 引 言 钢筋腐蚀是在役钢筋混凝土结 构性 能劣化 的重要原 因之一 。 由于钢筋腐蚀速率控制了钢筋有效承载面积削减 的快慢 ， 以及混凝 土保 护层 的开裂和剥落 过程 ， 所 以钢筋 腐蚀速率是钢筋腐蚀的重要研究 内容 。 目前， 钢筋腐蚀速率分析主要包括经验模型和电化学 模型两大类。 其 中 ， 经 验模 型 主要根据试 验数据拟合 确定试验参数间的直接关系来预测钢筋腐蚀速率， 形式简 单 ， 应用简便 ， 但缺乏严密的理论推导， 仅适用于特定 的环 境条件和结构 类型 ， 缺乏普适性。 电化 学模型 从 混凝 土 中钢筋腐蚀 的电化学原理出发 ， 研究钢筋腐蚀速率 与电 化学参数之 间的关 系， 可 以较 为全 面地反 映钢筋 锈蚀 机 理 ， 理论推导严密， 但涉及 的电化学参数众多 ， 而这些参数 的取值与材料参数 、 环境条件等因素密切有关 。 因此 ， 如何 合理地选取 电化学参数成为制 约该 类模型推广应用 的瓶 颈 。 鉴于此 ， 本研究基 于钢筋腐蚀 的电化学原理 ， 结 合混 凝土中钢筋腐蚀的宏电池模型， 定量分析了阳( 阴) 极的塔 菲尔斜率 、 交换 电流密 度 、 平衡 电位等 电化学参 数对钢筋 腐蚀电位 、 腐蚀 电流密度和腐蚀速率 的影 响规律 ， 并揭示 了电化学参数对钢筋腐蚀行为和腐蚀速率的影响机理。 收稿 日期 ： 2 0 1 4 —1 1 一叭 基 金项 目 ： 国家 自然科学基金项 目( 5 1 1 6 8 0 0 3 ) ； 广西 自然科学基金重大项目( 2 0 1 2 G X N S F E A 0 5 3 0 0 2 ) ； 广西自然科学青年基金项 目( 2 0 1 3 G X N S F B A 0 1 9 2 3 7 ) ； 广 西科学研究 与技术开发项 目( 桂科攻 1 3 7 7 0 0 1 —1 1 ) 2 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 混凝 土 中钢 筋的宏 电池腐蚀模 型 如图 1 所示 ， 某钢筋混凝土梁 的混凝土保护层厚度为 d ， 考虑到结构 的对称性 ， 选取跨 中右侧距离裂缝 长度 为 的典型区段进行分 析。 其 中， 钢筋腐蚀宏 电池 的阳极 区长 度为 L ， 阴极区长度为 L 。 在钢筋腐蚀 的过程 中， 由于 电 子和离子的转移引起腐蚀宏电池的电极有净电流通过， 导 致 阳( 阴) 极发生活化极化 、 浓差极化或电阻极化⋯ 。 图 1 钢筋宏电池腐蚀模型 对于阳极 区， 由于反应物 的扩 散速度很快 ， 因此浓差 极化很小。 同时 ， 由于钢筋的电阻远小于混凝土电阻， 且 阳 极 区的钝化膜已经破坏 ， 所 以电阻极化可 以忽 略不计。 因 此 ， 阳极极化 主要受活化极化控制 ， 阳极 区的腐 蚀电位 E 为 ： E =E o + ／3 l o g ( 1 ) 式中 ： 。 —— 阳极平衡 电位 ， V； f ——阳极腐蚀电流密度， A ／ m ； —— 阳极 交换电流密度 ， A ／ m ； —— 阳极塔菲尔( T a f e 1 ) 斜率 ， V。 对于阴极区， 由于钢筋腐蚀宏电池的阴极 反应是 在钢 筋表面钝化膜外部进行的 ， 所 以可 以忽略钝化膜引起 的电 阻极化 。 阴极 区的电极反应主要受两种极 化方式控 制 ： 第 一 种是 由于阴极 反应速度小 于电子进入 阴极 的速度所产 生的活化极化 ； 第二种是受氧气供应速率和反应生成 物扩 散速率影响而产生 的浓差极 化。 因此 ， 阴极 区的腐蚀 电位 E 为⋯ ： Ec=Eo 。十一 i c E o／3 c l o g i o c lo g ( 2 ) =c 一 赢 ) 式中 ： —— 阴极平衡 电位 ， V f —— 阴极 电流密度 ， A ／ m ； —— 阴极 交换 电流密度 ， A ／ m ； 卢 ——阴极塔菲尔( T a f e 1 ) 斜率 ， V； —— 法拉第常数 ； —— 理想气体 常数 ； 丁 ——热力学温度 ， K； ， z —— 阴极反应转移 的电子数 ； f ． ——极限电流密度 ， A ／ m 。 定 义为 ： ： 。 F ( 3 ) 式 中： c ∞ ——混凝 土表面的外界氧气浓度 ； 6 ——氧气的扩散层有效厚度 ， m； D 。 ， —— 混凝土 中的氧气等效扩散系数 ， m ／ s 。 假定? 昆 凝土保护层为均质材料， 钢筋腐蚀过程无加外 电场干扰 ， 则混 凝土保护 层 中的腐蚀 电位分 布可 以描述 为 ： 磐 + 磐： 0 ( 4 ) O x " O y 式 中： E——腐蚀电位 ， V； 、) ， ——平面坐标 ， m。 根据欧姆定律可知 ， 混凝土保护层 中任意点 的腐蚀电 流密度为 ： i ： 一 ( 5 P O n 式 中： f ——腐蚀电流密度 ， A／ m ； —— 方 向向量 ； p ——混凝 土电阻率 ， Q m。 通常可以利用阳极区的平均腐蚀电流密度 i 来描述 钢筋腐蚀速率 ， 即： 1 r 厶 i = 1 J id x ( 6 ) 2 钢筋宏电池腐蚀模型的电化学参数 由计算式 ( 1 ) ～ ( 6 ) 所描述 的钢筋宏 电池 腐蚀模型主 要包括 6 个 电化学参数。 根据腐蚀 电化学原 理⋯ ， 钢筋发 生腐蚀时 ， 阳极塔菲尔 斜率通常介于 3 0 - 1 2 0 m V； 对 于在 酸中发生活性腐蚀的铁和普通碳钢 ， 阴极 塔菲尔斜率一般 为 1 2 0 m V； 当溶液 中 F e “的浓度为 1 mo l ／ L时， 铁 的交换 电流密度数量级 为 1 0 ～～ l 0 。A， 。 此外 ， P o l d e r 等 研 究发现， 对于直接与水接触的混凝土结构， 其电阻率介于 5 0 ～ 2 0 0 Q m； 对 于暴露 于大气环境 中且无表 面防护措施 的混凝土结构 ， 其电阻率介于 1 0 0 - 4 0 0 n m； 对于暴露于 大气环境中但表面有 防护措施 的混凝土结构， 其 电阻率介 于2 0 0 ～ 5 0 0 Q m； 对于室内干燥 的混凝 土结构 ， 其 电阻率 通常不低于 3 0 0 0 Q m。 结合文献资料 ， 可以确定 电化学 参数 的典型取值范围⋯ ， 见表 1 。 。 根据表 1中所列 的电化学参数典型取值 ， 本研究选用 的电化学参数取值范围见表 2 。 首先利用表 2中的电化学 参数基准值计算钢筋腐蚀速率， 并与文献[ 1 7 ] 中的加速腐 蚀试验测试数据进行对 比分析 ， 以验证钢筋宏 电池腐蚀模 型( 简记为本研究模 型 ) 的有 效性。 加 速腐蚀试验 的试件 尺寸为 2 5 0 m m X 2 5 0 m l T l X 7 0 m m， 水灰 比为 0 ． 5 ， 保护层 厚度为 3 0 mm， 试样中部放置 2 根直径为 1 0 mm 的普通冷 拉碳素钢筋 ， 间距 1 0 0 m m， 考虑 四种不 同的氯盐 掺量 ( 分 别 占胶凝材料质量的0 、 I ． 5 ％、 3 ％和 6 ％) 。 采用原 电池脉 冲 技术 ( G S P ) 、 线性极化技术( L P R ) 和失重法 ( G M) 测试钢 筋腐蚀速率 。 其 中， 根据 钢筋极化 时间 ， 将原 电池 脉冲 技术分为 G S P 1 ( 极 化时 间为 5 S ) 和 G S P 1 ( 极化 时 乃 1 0 0 S ) 两种 。 21 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 钢筋宏电池腐蚀的电化学参数典型取值 注 ： “一” 表示文献未给出相关数据。 表2所选取的钢筋宏电池腐蚀模型电化学参数 1． 0 O ． 8 吕 0 ． 6 0 O． 4 O． 2 0 2 5 2． 0 差 。 0． 5 0 选取空气相对湿度为 8 5 ％、 氯盐掺量分别为 1 ． 5 ％、 3 ％ 和 6 ％的混凝土试件 1 年期的钢筋腐蚀速率试验测试 值进行 验证分析 ， 如图2所示 。 由图2可知 ， 由3 类试验测试方法所 测得 的钢筋腐蚀速率差异较大 ： G S P的测试结果波动很大 ， 且明显大于其他方法 ； L P R的测试结果均 比较接近 ， 但 当氯 盐含量较低时， 明显偏小； G M 的测试结果较为一致。由于 G M 可以较为真实地反映钢筋的腐蚀速率， 所以通常利用 G M 口中文模型 日CBI ／ GM -S P ／ GS P 2 口S P ／ GM —S P ／ GS P1 -S P ／ LP R uF ORCE ／ GM ●FORCE／ GS P1 _CBI ／ L PR 口中文模 型 口cBI ／ GM —S P ／ GS P 2 口 S P ／ GM ■S P ／ GS P1 一S P ／ L P R 口 F ORCE ／ GM ■FORCE／ GS P1 ■CBI ， L PR GM GS P LP R GM GS P L P R GM GSP L PR ( a ) 氯盐掺量( 1 5 ％ ) ( b ) 氯盐掺量( 3 ％ ) ( c ) 氯盐掺量( 6 ％ ) 图2钢筋腐蚀速率的对比 的测试结果作为基准进行验证分析 。 由图 2可知 ， 在不 同 氯盐掺量的情况下 ， 钢筋宏电池腐蚀模 型的计算值与 G M 的测试结果均吻合较好 ， 表明该模型具有较高的计算精度。 3 电化 学参数 的敏感性分析 由于电化学参数 的取值直接影 响钢 筋腐蚀宏 电池模 型的计算精度 ， 而 电化学参数 的影响因素较多 ， 包括 材料 参数 ( 如水灰 比、 氯离子含量) 、 环境条件 ( 如温度 、 相对湿 度 ) 等 。 因此 ， 有必要进 一步分析 电化学参数 对钢筋腐 蚀 行为和腐蚀速率的影响机理和规律 。 为了定量分析各 电化 学参数对钢筋腐蚀的影响规律， 每次分析仅改变单个电化 学参数 的大小 ， 其他电化学参数取基 准值 ， 见表 2 。 为 了统 一 变化 的幅度 ， 各电化学 参数 的单次 改变量 取基 准值 的 1 0 ％， 在基准值上下各 取 4个值进行 对 比分 析。 本研究 主要考虑均匀锈蚀 的情况 ， 故取 L = L 。 ．2 2 ． 3 ． 1 塔 菲 尔斜 率 塔菲尔斜率反映 了腐蚀 电流 密度 的变化对腐 蚀 电位 的影响程度 ， 表征了电极 的极化能力。 塔菲尔斜率越 大 ， 则 电极越容易发生极化 ， 即腐蚀 电流密良对腐 蚀电位 的影 响 越大。 阳极和阴极塔菲尔斜率 ( 和 ) 对腐蚀 电位 和腐 蚀电流密度的影响分别 如图 3和 4所示。 由图 3可 知 ， 卢 对 阳极 区的腐蚀 电位和阴 阳极交界处 的腐蚀电流密度影 响较大。 随着 的增大 ， 阳极 的极 化趋势不断加剧 ， 电子 离开阳极 区的速度加快 ， 导致 阳极 区的正电荷积 累， 嚆蚀 电位大幅向正移动 ， 而阴极 区的腐蚀 电位 略微 向正 移动 ， 造成阴阳极之问的腐蚀电位差以及腐蚀电流密度减小 ． 由 图 4可知 ， 随着 绝对值 的增大 ， 电子在阴极区积累的速 度加快 ， 导致 阴极 区的腐蚀 电位大幅 向负移动 ， 而 阳极 的腐蚀 电位略微向负移动 ， 造成 阴阳极之间的腐蚀 电位差 和腐蚀 电流密度均逐渐减小。 7 6 5 4 3 2 O 一 E＼ 《 0 _【 一 、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m > 吕 、 0 5 O l O 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 00 x ／ m m ( a ) 对腐蚀电位的影响 5 4 3 一 1 图3阳极塔菲尔斜率的影响 0 5 0 1 O 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 x ／ mm ( a ) 对腐蚀电位的影响 1 O 8 6 b 4 0 、 ． 2 图4 阴极塔菲尔斜率的影响 3 ． 2交换 电流 密度 交换 电流密度反映 了电极反应处 于平衡状态时 ， 反应 产物在钢筋表面氧化和还原 的速度 。 交换 电流密度越大 ， 电极反应越容易进行 ， 电极 的净反应速 率越大。 阳极和 阴 极的交换电流密度( f 。 和 f 。 ) 对腐蚀电位和腐蚀电流密度 的影响分别如 图5 、 6 所示 。 由图 5可知 ， 随着 i 。 的增 大， 阳 一25 — 3 O 一 35 > 一 4 O ≮ - 4 5 一 5 0 — 5 5 —6 0 — 6 5 >一 暑 、一 吣一 x ／ mm ( a ) 对腐蚀电位的影响 0 5 0 1 O 0 l 5 O 2 0 0 2 5 0 3 O 0 x ／ m m ( b ) 对腐蚀电流密度的影响 0 5 0 1 O 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 x／ mm ( b ) 对腐蚀电流密度的影响 极 区的腐蚀电位略微向负移动 ， 而 阴极 区的腐蚀 电位基本 保持不变， 导致阴阳极之间的腐蚀电位差以及腐蚀电流密 度略有增加。 由图6可知 ， f 。 越大 ， 阴极 区的腐蚀 电位 向正 移动 ， 而阳极区的腐 蚀 电位基本保持不变 ， 导致 阴阳极之 问的腐蚀 电位差和腐蚀 电流密度逐渐增大 。 总体而言 ， f 。 和 f 。 对腐蚀电位和腐蚀 电流密度的影 响不显著 。 4 3 黑 2 2 l 0 5 O 1 O 0 l 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 x ／ mm ( b ) 对腐蚀电流密度的影响 图5 阳极交换电流密度的影响 4 3 罢 2 2 1 x／ m m ( a ) 对腐蚀 电位 的影 响 图 6 阴极交换电流密度的影响 3 ． 3平 衡 电位 平衡 电位反映了物质的氧化还原能力 ， 可以用于判断 化学反应进行的可能性。 对于铁和氧气形成的腐蚀电池而 言 ， 二者平衡电位 的差值越大 ， 铁越容易失去电子 ， 氧气越 1 O 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 x／ mm ( b ) 对腐蚀电流密度的影响 容易获得 电子 ， 反应 的速度越大。 阳极 和阴极的平衡 电位 ( E o 和 ) 对腐蚀电位和腐蚀电流密度的影响分别如图7 和 8所示。 由图 7可知 ， 随着 的增大 ， 阳极 区和 阴极 区 的腐蚀电位均 向正移动 ， 而阳极区和阴极 区的腐蚀电流密 23 如 ∞ 如 ∞ 如 ∞ 如 ∞ 如 ∞ ∞如∞如∞如∞如∞ 如∞如 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 0 8 姜 6 f： 《 兰4 2 奇 。。 Xl m r r l ( a ) 对腐蚀电位的影响 _ 口 一E o = 7 2 — 。= 8 4 Eo = 9 6 — E 1 08 — E =I 2 0 - 日 。 =I 3 2 一 占 =1 4 4 ：I 5 6 一点 =1 60 一口 =一 9 6 一口 =一 1 1 2 — 一 口 = 一1 2 8 口 = 一1 4 4 - 。 - = 一I 6 0 一 口 =一 I 7 6 ～ 口 = 一1 9 2 一口 = 一 2 0 8 I + 一口 = 一 2 2 4 图 7 阳极平衡电位的影响 5 4 星 3 呈2 1 5 0 1 0 0 l 5 0■ — 嚣 0 0 Xl I nm ( a ) 对腐蚀电位的影响 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 —葡0 x／ m m ( b ) 对腐蚀电流密度的影响 一 。= 7 2 一 Eo = 8 4 Eo 。=9 6 一 鼠。 = 1 O 8 - 。 ． Eo =1 2 0 ’ Eo =l 3 2 一 既 =1 4 4 E o =l 5 6 Eo =1 6 0 图8 阴极平衡电位的影响 ． ⋯． 下面分析电化学参数对钢筋腐蚀速率( 以阳极区平均 腐蚀电流密度来表征) 的影响 。电 化 学 参 数 的 相 对 改 害 女 口 ．9 ．所 示 。 由 图 9 可 知 ， 随 着 阳 极 塔 菲 尔 斜 盎 ： rx p ．a ／、 的1~ 4 学 阴 极 塔 菲 尔 斜 率 ( 卢 ) 的减小， 钢筋腐蚀速率不断减 ： 苎 孝 原 因 在 于 随 着 的 增 大 或 的 减 小 ， 阴 阳 极 乏 蚀 电 位 差 和 腐 蚀 电 流 密 度 均 逐 渐 减 小 ； 随 着 (1 了 电 密度的增大， 钢筋腐蚀速率逐渐增加 ，其 主 要 望 在 交 换 电 流 密 度 越 大 ，净反应速度 越大 ， 显 尊 ．； 随 着 阳 极 平 衡 电 位 ( ) 的 增 大 或 阴 极 平 竺 ‘ c 的减 小 ， 钢筋腐 蚀速 率逐渐 减小 ，其主要 原 因 于 ， 随着 的增 大， 阳极 的还原性降低 ，即失 电子的 蚀速率减小 ； 类似地 ， 越小 ，则 阴极的氧化性降 低， 得电子的能力减弱 ，故钢筋腐蚀速率减小。 ⋯ ⋯ 2 4 圈9电化学参数对腐蚀电流密度的影响曲线 5 0 1 0 0 1 5 0— — 0 x／ m m ( b ) 对腐蚀 电流密度 的影 响 3 2 1 纂o ～ 1 —2 —3 ： 。 r c 图 1 0 电化学参数影响曲线的斜率 5 结 论 ⋯ 钢筋宏电池腐蚀模型的计算精度依赖于电化学参 曼 ， 当 电 化 学 参 数 取 值 合 理 时 ， 该 模 型 具 有 高 计 算 精 度 。 一 ⋯．． ) 塔 菲尔 斜率 表征 了电极 的极化 能力 ， 随 着 阳 极 ! 冀 极 ) 塔 菲 尔 斜 率 的 增 大 ( 或 减 小 ) ，阴 阳极 之间 的 蚀 电位差和腐蚀电流密度均逐渐减小 。 ‘ ( 3 ) 交换电流密度反映 了电极反应处平衡状 态时 ，反 断 阴 增 啦致 环 ～ 一一 一 区持 极保 融 一～ 一一 一一 一 一 一一一 黼撇 姗 湖枷 瑚 咖 啪 >g、 一 。 > g、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 应物在钢筋表面氧化和还原 的速度。 随着阴极和 阳极交换 电流密度 的增大 ， 净反应速 度增大 ， 导致 阴阳极 之 间的腐 蚀电位差和腐蚀电流密度均略有增加 。 ( 4 ) 平衡电位反 映了物 质的氧化还原能力 ， 随着 阳极 ( 或阴极 ) 平衡 电位 的增 大 ( 或减小 ) ， 阳极 的还 原性或 阴 极的氧化性降低 ， 钢筋腐蚀速率逐渐减小。 ( 5 ) 在各电化学参数中， 阴极塔菲尔斜率和阳极平衡 电位对钢筋腐蚀速率的影响最为显著， 而其他电化学参数 的影响相对较小。 参考文献： [ 1 ]Y U B， Y A N G L F ， WU M， e t a 1 ． P r a c t i c a l mo d e l f o r p r e d i c ti n g c o r r o s i o n r a t e o f s t e e l r e i n f o r c e m e n t i n c o n c r e t e s t r u c t u r e s [ J ] ． C o n s t r u c ti o n a n d B u i l d i n g Ma t e ri a l s ， 2 0 1 4 ， 5 4 ( 1 ) ： 3 8 5— 4 0 1 ． [ 2 ]L I U T， WE Y E R S R W． Mo d e l i n g t h e d y n a m i c c o r r o s i o n p r o c e s s i n c h l o ri d e c o n t a m i n a t e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s [ J ] ． C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 8 ， 2 8 ( 3 ) ： 3 6 5 — 3 7 9 ． [ 3 ]蒋德稳， 李果， 袁迎曙． 混凝土内钢筋腐蚀速度多因素影响的 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r c e d c o n c r e t e [ M ] ． 2 0 1 4 ． [ 1 1 ] WE E T H， WO N G S F ， S WA D D I WU D H I PO N G S ， e t a 1 ． A p r e ~ c - ti o n me thod for l o n g — t e r m c h l o r i d e c o n c e n t r a ti o n p r o f i l e s in h ar d e n e d c e m e n t m a t ri x m a t e ri a l s [ J ] ． A C I Ma t e r J ， 1 9 9 7 ， 9 4 ( 6 ) ： 5 6 4 — 5 7 6 ． [ 1 2 ] R A H MA N MK， A L—K U T T I WA， S H A Z A L I M， e t a1． S i mu l a — t i o n of c h l o ride mi g r a ti o n i n c o mp r e s s i o n —i nd u c e d dam a g e i n t e r i a l s a n d C o rr o