Page 48 - 腐蚀与防护2024年第十一期

张东方, 等: 海洋环境中 CaAl-LDH 对钢筋混凝土寿命的影响

拟混凝土孔隙液中的开路电位和极化曲线。结果表
明, 钢筋在添加 CaAl-LDH 的模拟混凝土孔隙液中
的开路电位显著高于在空白模拟混凝土孔隙液中
的。钢筋在空白模拟混凝土孔隙液中的开路电位基
本维持在-0.7~-0.6V , 说明在氯盐作用下钢筋

表面基本无法实现钝化, 并且电位值呈现先降后升
的趋势, 说明钢筋在初期发生氯盐腐蚀之后锈蚀产
物附着在钢筋表面, 随着锈蚀层厚度增加, 电位向正
向偏移。在添加 CaAl-LDH 的模拟混凝土孔隙液
中, 钢筋的开路电位先升后降, 最后趋于稳定。在浸
泡初期 CaAl-LDH 与钢筋附近的 Cl 发生离子交
-
- 与 OH 共同提升钢筋表面的钝
-
换, 置换出的 NO 2
化作用 [ 13 ] , 因此开路电位上升; 之后, 在浓差扩散作
- - 发生相
用下, 远处 Cl 向钢筋附近扩散, 并与 NO 2
互作用, 最终实现动态平衡, 因此开路电位趋于稳
定。从极化曲线可以看出, 在空白模拟混凝土孔隙
液中, 钢筋的自腐蚀电位较低, 表面锈层无法阻止内
部钢筋的持续腐蚀, 而在添加 CaAl-LDH 的模拟混
凝土孔隙液中, 钢筋仍保持良好的钝化状态, 自腐蚀 图4 在165 g / LNaCl 溶液中浸泡3个月后添加 CaAl-LDH

电位及在阳极区的破钝电位显著增大。综合电化学 混凝土中不同深度处钢筋的开路电位和极化曲线

测试结果可知, CaAl-LDH 在模拟混凝土孔隙液中 Fi g 4 OCP a and p olarizationcurves b ofrebarsindifferent

de p thsinconcreteaddedwithCaAl-LDHafterimmersionin
对钢筋耐蚀性具有较大的提升作用。
165 g LNaClsolutionfor3months

图3 钢筋在空白和添加 CaAl-LDH 的模拟混凝土液中的开路 图5 在165 g / LNaCl 溶液中浸泡3个月后添加 CaAl-LDH 混

电位及浸泡60d后的极化曲线 凝土中不同深度处钢筋的电化学阻抗谱

Fi g 3 O p encircuit p otential a ofrebarinbareandCaAl-LDH Fi g 5 EISofrebarsindifferentde p thsinconcreteaddedwith

addedsimulatedconcrete p oresolutionand p olarizationcurves CaAl-LDHafterimmersionin165 g LNaClsolutionfor3months

b afterimmersionfor60d a N yq uist p lots b Bode p lots
2.3 耐久性评估结果 系( 图3 ) 相比, 混凝土中所有钢筋的开路电位均显
在溶液体系中, 无论是 CaAl-LDH 还是腐蚀介 著正向偏移, 这主要得益于混凝土水泥水化产物对
质均具有较高的迁移和交换效率, 因此 CaAl-LDH 钢筋表面的钝化作用。随着混凝土层厚度增加, 钢
对抑制钢筋腐蚀具有较为直观的效果, 而在混凝土 筋的开路电位进一步正向偏移, 其原因是外部环境中
体系中, 混凝土材料发生水化后结构变得致密, 这显 溶液扩散导致外层混凝土湿度高而内层则仍保持干
著阻碍了离子扩散与交换。图 4 、 图 5 及表 1 为距 燥状态。动电位极化曲线及电化学阻抗谱也显示, 不
离保护层不同深度的钢筋在高含量氯盐溶液中浸泡 同深度钢筋具有相似的腐蚀行为, 阳极区保持较宽范
3个月后的电化学腐蚀数据。结果表明: 与溶液体 围的钝化, 腐蚀控制步骤为离子扩散过程 [ 14 ] 。从腐

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