專利名稱：一種耐氯離子腐蝕抗震鋼材的微觀電極電位的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼材的微觀電極電位領(lǐng)域，特別涉及一種耐氯離子腐蝕抗震鋼材的微觀電極電位的測定方法。
背景技術(shù)：
隨著海洋工程、海洋裝備制造業(yè)以及近海工程的迅猛發(fā)展，人們對于海洋領(lǐng)域用建筑棒材提出了更高的要求。首先是海洋中的特殊環(huán)境，在海洋環(huán)境及海洋性氣候中，存在大量的腐蝕性介質(zhì)氯離子。氯離子由于活性極高、穿透能力極強，對于鋼鐵、不銹鋼及大多數(shù)有色金屬有強烈的腐蝕性作用，嚴(yán)重制約金屬結(jié)構(gòu)材料在海洋性環(huán)境中的應(yīng)用。氯離子的滲透會極大地加劇鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。其作用過程如下1.鋼材的腐蝕由于浸入的水、氣、 氯離子等，鋼材被腐蝕。即使不中性化，鋼材表層所含磷分，也會使鋼材發(fā)生腐蝕。2.裂紋的產(chǎn)生由于鋼材被腐蝕、體積膨脹，是表面混凝土產(chǎn)生裂紋。3.強度降低腐蝕物質(zhì)從裂紋處進一步浸入，加速鋼材的腐蝕、體積膨脹，從而降低混凝土強度?？傊?，腐蝕會造成鋼結(jié)構(gòu)的強度降低，從而大大降低材料的使用壽命。腐蝕給人類社會帶來的直接損失是巨大的。20世紀(jì)70年代前后，許多工業(yè)發(fā)達國家相繼進行了比較系統(tǒng)的腐蝕調(diào)查工作，并發(fā)表了調(diào)查報告。結(jié)果顯示，腐蝕的損蝕占全國 GNP的到5%。這次調(diào)查是各國政府關(guān)注腐蝕的危害，也對腐蝕科學(xué)的發(fā)展起到了重要的推動作用。在此后的30年間，人們在不同程度上進行了金屬的保護工作。在以后的不同時間各國又進行了不同程度的調(diào)查工作，不同時期的損失情況也是不同的。有資料記載，美國1975年的腐蝕損失為820億美元，占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的4. 9% ； 1995年為3000億美元， 占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的4. 21%。這些數(shù)據(jù)只是與腐蝕有關(guān)的直接損失數(shù)據(jù)，間接損失數(shù)據(jù)有時是難以統(tǒng)計的，甚至是一個驚人的數(shù)字。金屬腐蝕在造成經(jīng)濟損失的同時，也造成了資源和能源的浪費，由于所報廢的設(shè)備或構(gòu)件有少部分是不能再生的，可以重新也冶煉再生的部分在冶煉過程中也會耗費大量的能源。目前世界上的資源和能源日益緊張，因此由腐蝕所帶來的問題不僅僅只是一個經(jīng)濟損失的問題了。腐蝕對金屬的破壞，有時也會引發(fā)災(zāi)難性的后果，此方面的例子太多了， 所以對金屬腐蝕的研究是利國利民的選擇。由于世界各國對于腐蝕的危害有了深刻的認識，因此利用各種技術(shù)開展了金屬腐蝕學(xué)的研究，經(jīng)過幾十年代努力已經(jīng)取得了顯著的成績。研究在各種介質(zhì)中混凝土覆蓋層下鋼筋的腐蝕行為、腐蝕機理，已引起廣泛的興趣和重視，由于混凝土的隔離和高絕緣性，常規(guī)的電化學(xué)技術(shù)、微探針掃描技術(shù)均難于測量在腐蝕介質(zhì)的浸泡下，混凝土覆蓋層下混凝土 /鋼筋界面特別是不同深處的混凝土 /鋼筋界面電位分布。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐氯離子腐蝕抗震鋼材的微觀電極電位的測定方法，該方法工藝簡單，成本低，確立了耐氯離子腐蝕抗震鋼材體系微觀電位變化過程與宏觀金屬腐蝕過程的內(nèi)在聯(lián)系，對于深入研究鋼材在混凝土中的腐蝕機理有重要意義。本發(fā)明的一種耐氯離子腐蝕抗震鋼材的微觀電極電位的測定方法，包括(1)將鋼材打磨、清洗后，涂覆一層表面膜，然后將鋼材排列成陣列并相互絕緣，用環(huán)氧樹脂固定并填充空隙，將鋼材陣列一端焊接銅導(dǎo)線引出，另一端拋光打磨后，其橫截面作為工作面，即得陣列微電極；(2)將水泥、砂和水以質(zhì)量比1 3 0. 5 1拌制水泥砂漿，制作成50X50mm的混凝土，將上述陣列微電極置于混凝土中心，混凝土保護層厚度為10 20mm，M 36小時后脫模，室溫下養(yǎng)護30 40天，得鋼筋/混凝土樣品；(3)將上述樣品浸泡在3. 5 5wt% NaCI溶液中進行試驗，以飽和甘汞電極為參比電極，以步驟⑴中的陣列微電極為工作電極，定時測量陣列電極電位分布，對數(shù)據(jù)進行處理后獲得鋼筋/混凝土界面不同浸泡時間下的電極電位。所述步驟(1)中的鋼材直徑為0. 4 0. 8mm，材質(zhì)為Q235。所述步驟(1)中的鋼材排列成陣列具體為將16根鋼材按4X4矩陣排列成陣列。所述步驟(1)中的表面膜為酚醛樹脂，厚度為200 300nm。所述步驟O)中的水泥為硅酸鹽水泥，砂為河砂，河砂直徑為0. 1 1mm。本發(fā)明研究了陣列電極技術(shù)模擬混凝土中鋼材腐蝕過程，并測量其表面電位分布和變化，跟蹤鋼材表面腐蝕行為的發(fā)生發(fā)展過程，在微觀角度更為精確量化耐氯離子腐蝕抗震鋼材腐蝕失效過程，可確立體系微觀界面過程與宏觀金屬腐蝕過程的內(nèi)在聯(lián)系。有益效果本發(fā)明工藝簡單，成本低，確立了耐氯離子腐蝕抗震鋼材體系微觀電位變化過程與宏觀金屬腐蝕過程的內(nèi)在聯(lián)系，對于深入研究鋼材在混凝土中的腐蝕機理有重要意義。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1(1)采用直徑0. 4mm、Q235材質(zhì)的鋼材，經(jīng)打磨、清洗后，在表面涂覆一層薄酚醛樹脂，厚度為200nm，然后將16根碳鋼線按4x4矩陣緊密排列并保證相互絕緣，用環(huán)氧樹脂固定并填充空隙。將電極一端焊接銅導(dǎo)線引出，另一端拋光打磨后，其橫截作為工作面，16個工作電極相互絕緣，即制得陣列微電極。(2)采用普通硅酸鹽水泥，細骨料為河砂，直徑1mm。水泥、砂、水比例為 1:3: 0.5的質(zhì)量比拌制水泥砂菜，制作成50X50mm的圓柱形試樣，陣列微電極置于試樣中心位置，混凝土保護層厚度為10mm。M小時后脫模，室溫下養(yǎng)護30天。(3)將養(yǎng)護好的混凝土樣品浸泡在3. 5wt% NaCI溶液中開始試驗，以飽和甘汞電極為參比電極，定時測量陣列電極電位分布，然后通過matlab軟件對數(shù)據(jù)進行處理，獲得鋼筋/混凝土界面在浸泡時間分別為1天、10天、30天、60天下的電位。實施例2(1)采用直徑0. 8mm、Q235材質(zhì)的鋼材，經(jīng)打磨、清洗后，在表面涂覆一層薄酚醛樹脂，厚度為300nm，然后將16根碳鋼線按4x4矩陣緊密排列并保證相互絕緣，用環(huán)氧樹脂固定并填充空隙。將電極一端焊接銅導(dǎo)線引出，另一端拋光打磨后，其橫截作為工作面，16個工作電極相互絕緣，即制得陣列微電極。(2)采用普通硅酸鹽水泥，細骨料為河砂，直徑0.1mm。水泥、砂、水比例為 1:3: 1的質(zhì)量比拌制水泥砂菜，制作成50X50mm的圓柱形試樣，陣列微電極置于試樣中心位置，混凝土保護層厚度為20mm，36小時后脫模，室溫下養(yǎng)護40天。(3)將養(yǎng)護好的混凝土樣品浸泡在5wt% NaCI溶液中開始試驗，以飽和甘汞電極為參比電極，定時測量陣列電極電位分布，然后通過matlab軟件對數(shù)據(jù)進行處理，獲得鋼筋/混凝土界面在浸泡時間分別為1天、10天、30天、60天下的電位。
權(quán)利要求
1.一種耐氯離子腐蝕抗震鋼材的微觀電極電位的測定方法，包括(1)將鋼材打磨、清洗后，涂覆一層表面膜，然后將鋼材排列成陣列并相互絕緣，用環(huán)氧樹脂固定并填充空隙，將鋼材陣列一端焊接銅導(dǎo)線引出，另一端拋光打磨后，其橫截面作為工作面，即得陣列微電極；(2)將水泥、砂和水以質(zhì)量比1 3 0. 5 1拌制水泥砂漿，制作成50X50mm的混凝土，將上述陣列微電極置于混凝土中心，混凝土保護層厚度為10 20mm，M 36小時后脫模，室溫下養(yǎng)護30 40天，得鋼筋/混凝土樣品；(3)將上述樣品浸泡在3.5 5wt% NaCI溶液中進行試驗，以飽和甘汞電極為參比電極，以步驟(1)中的陣列微電極為工作電極，定時測量陣列電極電位分布，對數(shù)據(jù)進行處理后獲得鋼筋/混凝土界面不同浸泡時間下的電極電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐氯離子腐蝕抗震鋼材的微觀電極電位的測定方法，其特征在于所述步驟(1)中的鋼材直徑為0. 4 0. 8mm，材質(zhì)為Q235。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐氯離子腐蝕抗震鋼材的微觀電極電位的測定方法，其特征在于所述步驟(1)中的鋼材排列成陣列具體為將16根鋼材按4X4矩陣排列成陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐氯離子腐蝕抗震鋼材的微觀電極電位的測定方法，其特征在于所述步驟(1)中的表面膜為酚醛樹脂，厚度為200 300nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐氯離子腐蝕抗震鋼材的微觀電極電位的測定方法，其特征在于所述步驟O)中的水泥為硅酸鹽水泥，砂為河砂，河砂直徑為0. 1 1mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐氯離子腐蝕抗震鋼材的微觀電極電位的測定方法，(1)制備鋼材陣列微電極；(2)將水泥、砂和水拌制水泥砂漿，制作成50×50mm的混凝土，將上述陣列微電極置于試樣中心，脫模，室溫下養(yǎng)護，得鋼筋/混凝土樣品；(3)將上述樣品浸泡在NaCl溶液中進行試驗，定時測量陣列電極電位分布，對數(shù)據(jù)進行處理后獲得鋼筋/混凝土界面不同浸泡時間下的電極電位。本發(fā)明工藝簡單，成本低，確立了耐氯離子腐蝕抗震鋼材體系微觀電位變化過程與宏觀金屬腐蝕過程的內(nèi)在聯(lián)系，對于深入研究鋼材在混凝土中的腐蝕機理有重要意義。
文檔編號G01N17/02GK102183453SQ20111002545
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者劉衛(wèi)東, 朱龍彪, 羅檢, 肖軼, 鐘慶東 申請人:上海大學(xué), 南通寶鋼鋼鐵有限公司