Page 49 - 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

蚀电流密度来看, 不同深度钢筋均处于钝化状态, 外

-
部 Cl 等侵蚀性介质尚未对钢筋产生不利影响。
/

表1 在165 gLNaCl 溶液中浸泡3个月后添加 CaAl-LDH
混凝土中不同深度处钢筋的电化学腐蚀数据

Tab.1 Theelectrochemicalcorrosiondataofrebarsin

differentde p thsinconcreteaddedwithCaAl-LDHafter
/

immersionin165 gLNaClsolutionfor3months
开路电位 / 自腐蚀电位 / 腐蚀电流密度 / 极化电阻 /
钢筋
V V ( A · cm -2 ) Ω
μ

#
1 -0.239 -0.407 0.74 30635 图7 在空白和添加 CaAl-LDH 的模拟混凝土孔隙液中氯离子

#
2 -0.209 -0.377 0.71 36477 含量对开路电位的影响

#
3 -0.173 -0.312 0.70 35628 Fi g .7 EffectofchlorideioncontentonOCPinbareand

CaAl-LDHaddedsimulatedconcrete p oresolution
从 电 化 学 测 试 结 果 不 能 确 定, 混 凝 土 中 的
关系。
CaAl-LDH 是否与外部侵蚀性介质发生了交换作
2
w ct-w i

用。因此, 对空白及添加 CaAl-LDH 混凝土进行分 t i= h 2 - 1 w s-w i ( 1 )

4D t erf 1-

层磨粉, 测试不同深度处混凝土中的游离氯离子含
式中: t i 为钢筋混凝土的寿命, a ; h 为混凝土层厚
量, 结果如图 6 所示。在高含量氯盐溶液中浸泡
2 为钢筋
度, mm ; D t 为氯离子扩散系数, mm / a ; w ct
3个月后, 空白混凝土在距表层20mm 的深度范围

锈蚀的临界氯离子质量分数, % ; w i 为初始氯离子
内已存在一定量的氯离子, 而在添加 CaAl-LDH 混
为钢筋表面氯离子质量分数, % 。
质量分数, % ; w s
凝土中氯离子含量则显著低于空白混凝土。氯离子
为进一步明确 CaAl-LDH 对混凝土寿命提升作
测试结果说明, 混凝土中的 CaAl-LDH 已经与部分
用, 对图6中数据进行拟合得到氯离子扩散系数和表
侵入的氯离子发生了离子交换 [ 15 ] , 氯离子含量降低
面氯离子质量分数, 结果如图8所示。从图8中可以
了60%以上。
2
看出, 氯离子扩散系数从空白混凝土中的7.97mm / a

下降至添加 CaAl-LDHs混凝土中的2.9mm / a , 表面
2
氯离子质量分数由空白混凝土中的 0.4014% 降低

至添加 CaAl-LDH 混凝土中的0.1793% , 降低幅度
分别达到63.6% 和 55.3% 。将上述指标代入公式

( 1 ), 以浪溅区混凝土( 混凝土厚度 20mm ) 为例进
行计算。结果表明, CaAl-LDH 能够使混凝土寿命
提升15倍以上。考虑到 CaAl-L DH 与侵蚀性离子
发生离子交换后其含量降低, 预期寿命也能提升
图6 空白和添加 CaAl-LDH 混凝土中氯离子含量分布 10倍以上。综合以上试验结果, CaAl-LDH 对海洋

Fi g .6 Distributionofchlorideioncontentinbareand

CaAl-LDHaddedconcrete
此外, 由离子交换所释放的阻锈基团也有助于
提升钢筋的临界氯离子含量。从图7可见, 当空白

模拟混凝土孔隙液中氯离子浓度为0.15mol / L 时,
钢筋发生腐蚀; 在添加 CaAl-LDH 的模拟混凝土孔

隙液中, 当氯离子浓度达到0.30mol / L时, 钢筋才发
生腐蚀, 钢筋锈蚀的临界氯离子浓度提高了 1 倍。
CaAl-LDH 对氯离子含量的降低体现在降低氯离子 图8 CaAl-LDH 对混凝土中氯离子扩散系数和表面
在混凝土中的扩散系数和表面氯离子含量, 耐蚀性提 氯离子含量的影响
高则体现在钢筋锈蚀的临界氯离子浓度提高。这三 Fi g .8 EffectsofCaAl-LDHonchloridediffusioncoefficientand

个影响钢筋混凝土寿命的关键指标存在式( 1 ) 所示 surfacechlorideinconcrete
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