钢筋混凝土的通电锈蚀电流密度及钢筋锈蚀形貌

刘继睿,商怀帅,王玮钊,李树良,胡忠存

(青岛理工大学 土木工程学院，青岛 266033)

目前,多采用加速锈蚀方法研究钢筋混凝土内部钢筋锈蚀对结构劣化的影响，以达到缩短研究时间的目的[1-2]。常用的锈蚀研究方法有干湿循环、氯盐侵蚀、通电锈蚀等，在这些方法中，通电加速锈蚀最为普遍[3-8]。而以往的研究发现，通电加速锈蚀往往会产生不同于自然状况下的钢筋锈蚀外形，这使得试验结果与实际情况产生差异。具体而言,自然条件下，钢筋锈蚀多呈现不均匀分布，其面向保护层一侧锈蚀较严重，背离保护层一侧锈蚀较轻，见图1[9]。而通电加速锈蚀由于试验方式的不同会产生不同的锈蚀外形。

图1 自然锈蚀试样的微观形貌Fig. 1 Micro morphology of natural corrosion samples

为定量分析通电加速锈蚀产生的锈蚀分布，本工作从锈蚀电流密度分布入手，研究不同阴极布置位置对电流密度分布的影响，进而建立锈蚀分布模型，以期为之后的通电加速锈蚀试验提供指导。

1 模型概述

1.1 通电锈蚀原理

通电加速锈蚀试验是依据Faraday定律对锈蚀率进行预估[10-12]。其原理是电流引起的电子转移量与钢筋中Fe元素的电子损失量相同，因此可以通过电流通量推算钢筋的质量损失，见式(1)：

(1)

式中：Δm为钢筋被锈蚀的质量；M为铁的相对原子质量；S为电流通过的面积；J为锈蚀电流密度；t为锈蚀时间；Z为反应电极的化合价；F为法拉第常数。

通过上式可见，在其他量为定值的情况下，钢筋被锈蚀的质量与通过钢筋表面的电流密度J成正比，故可用钢筋表面电流密度的分布情况来研究钢筋的锈蚀分布状况。……