专利名称：一种耐氯离子腐蚀抗震钢材的微观电极电位的测定方法
技术领域：
本发明属于钢材的微观电极电位领域，特别涉及一种耐氯离子腐蚀抗震钢材的微观电极电位的测定方法。
背景技术：
随着海洋工程、海洋装备制造业以及近海工程的迅猛发展，人们对于海洋领域用建筑棒材提出了更高的要求。首先是海洋中的特殊环境，在海洋环境及海洋性气候中，存在大量的腐蚀性介质氯离子。氯离子由于活性极高、穿透能力极强，对于钢铁、不锈钢及大多数有色金属有强烈的腐蚀性作用，严重制约金属结构材料在海洋性环境中的应用。氯离子的渗透会极大地加剧钢结构的腐蚀。其作用过程如下1.钢材的腐蚀由于浸入的水、气、 氯离子等，钢材被腐蚀。即使不中性化，钢材表层所含磷分，也会使钢材发生腐蚀。2.裂纹的产生由于钢材被腐蚀、体积膨胀，是表面混凝土产生裂纹。3.强度降低腐蚀物质从裂纹处进一步浸入，加速钢材的腐蚀、体积膨胀，从而降低混凝土强度。总之，腐蚀会造成钢结构的强度降低，从而大大降低材料的使用寿命。腐蚀给人类社会带来的直接损失是巨大的。20世纪70年代前后，许多工业发达国家相继进行了比较系统的腐蚀调查工作，并发表了调查报告。结果显示，腐蚀的损蚀占全国 GNP的到5%。这次调查是各国政府关注腐蚀的危害，也对腐蚀科学的发展起到了重要的推动作用。在此后的30年间，人们在不同程度上进行了金属的保护工作。在以后的不同时间各国又进行了不同程度的调查工作，不同时期的损失情况也是不同的。有资料记载，美国1975年的腐蚀损失为820亿美元，占国民经济总产值的4. 9% ； 1995年为3000亿美元， 占国民经济总产值的4. 21%。这些数据只是与腐蚀有关的直接损失数据，间接损失数据有时是难以统计的，甚至是一个惊人的数字。金属腐蚀在造成经济损失的同时，也造成了资源和能源的浪费，由于所报废的设备或构件有少部分是不能再生的，可以重新也冶炼再生的部分在冶炼过程中也会耗费大量的能源。目前世界上的资源和能源日益紧张，因此由腐蚀所带来的问题不仅仅只是一个经济损失的问题了。腐蚀对金属的破坏，有时也会引发灾难性的后果，此方面的例子太多了， 所以对金属腐蚀的研究是利国利民的选择。由于世界各国对于腐蚀的危害有了深刻的认识，因此利用各种技术开展了金属腐蚀学的研究，经过几十年代努力已经取得了显著的成绩。研究在各种介质中混凝土覆盖层下钢筋的腐蚀行为、腐蚀机理，已引起广泛的兴趣和重视，由于混凝土的隔离和高绝缘性，常规的电化学技术、微探针扫描技术均难于测量在腐蚀介质的浸泡下，混凝土覆盖层下混凝土 /钢筋界面特别是不同深处的混凝土 /钢筋界面电位分布。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐氯离子腐蚀抗震钢材的微观电极电位的测定方法，该方法工艺简单，成本低，确立了耐氯离子腐蚀抗震钢材体系微观电位变化过程与宏观金属腐蚀过程的内在联系，对于深入研究钢材在混凝土中的腐蚀机理有重要意义。本发明的一种耐氯离子腐蚀抗震钢材的微观电极电位的测定方法，包括(1)将钢材打磨、清洗后，涂覆一层表面膜，然后将钢材排列成阵列并相互绝缘，用环氧树脂固定并填充空隙，将钢材阵列一端焊接铜导线引出，另一端抛光打磨后，其横截面作为工作面，即得阵列微电极；(2)将水泥、砂和水以质量比1 3 0. 5 1拌制水泥砂浆，制作成50X50mm的混凝土，将上述阵列微电极置于混凝土中心，混凝土保护层厚度为10 20mm，M 36小时后脱模，室温下养护30 40天，得钢筋/混凝土样品；(3)将上述样品浸泡在3. 5 5wt% NaCI溶液中进行试验，以饱和甘汞电极为参比电极，以步骤⑴中的阵列微电极为工作电极，定时测量阵列电极电位分布，对数据进行处理后获得钢筋/混凝土界面不同浸泡时间下的电极电位。所述步骤(1)中的钢材直径为0. 4 0. 8mm，材质为Q235。所述步骤(1)中的钢材排列成阵列具体为将16根钢材按4X4矩阵排列成阵列。所述步骤(1)中的表面膜为酚醛树脂，厚度为200 300nm。所述步骤O)中的水泥为硅酸盐水泥，砂为河砂，河砂直径为0. 1 1mm。本发明研究了阵列电极技术模拟混凝土中钢材腐蚀过程，并测量其表面电位分布和变化，跟踪钢材表面腐蚀行为的发生发展过程，在微观角度更为精确量化耐氯离子腐蚀抗震钢材腐蚀失效过程，可确立体系微观界面过程与宏观金属腐蚀过程的内在联系。有益效果本发明工艺简单，成本低，确立了耐氯离子腐蚀抗震钢材体系微观电位变化过程与宏观金属腐蚀过程的内在联系，对于深入研究钢材在混凝土中的腐蚀机理有重要意义。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1(1)采用直径0. 4mm、Q235材质的钢材，经打磨、清洗后，在表面涂覆一层薄酚醛树脂，厚度为200nm，然后将16根碳钢线按4x4矩阵紧密排列并保证相互绝缘，用环氧树脂固定并填充空隙。将电极一端焊接铜导线引出，另一端抛光打磨后，其横截作为工作面，16个工作电极相互绝缘，即制得阵列微电极。(2)采用普通硅酸盐水泥，细骨料为河砂，直径1mm。水泥、砂、水比例为 1:3: 0.5的质量比拌制水泥砂菜，制作成50X50mm的圆柱形试样，阵列微电极置于试样中心位置，混凝土保护层厚度为10mm。M小时后脱模，室温下养护30天。(3)将养护好的混凝土样品浸泡在3. 5wt% NaCI溶液中开始试验，以饱和甘汞电极为参比电极，定时测量阵列电极电位分布，然后通过matlab软件对数据进行处理，获得钢筋/混凝土界面在浸泡时间分别为1天、10天、30天、60天下的电位。实施例2(1)采用直径0. 8mm、Q235材质的钢材，经打磨、清洗后，在表面涂覆一层薄酚醛树脂，厚度为300nm，然后将16根碳钢线按4x4矩阵紧密排列并保证相互绝缘，用环氧树脂固定并填充空隙。将电极一端焊接铜导线引出，另一端抛光打磨后，其横截作为工作面，16个工作电极相互绝缘，即制得阵列微电极。(2)采用普通硅酸盐水泥，细骨料为河砂，直径0.1mm。水泥、砂、水比例为 1:3: 1的质量比拌制水泥砂菜，制作成50X50mm的圆柱形试样，阵列微电极置于试样中心位置，混凝土保护层厚度为20mm，36小时后脱模，室温下养护40天。(3)将养护好的混凝土样品浸泡在5wt% NaCI溶液中开始试验，以饱和甘汞电极为参比电极，定时测量阵列电极电位分布，然后通过matlab软件对数据进行处理，获得钢筋/混凝土界面在浸泡时间分别为1天、10天、30天、60天下的电位。
权利要求
1.一种耐氯离子腐蚀抗震钢材的微观电极电位的测定方法，包括(1)将钢材打磨、清洗后，涂覆一层表面膜，然后将钢材排列成阵列并相互绝缘，用环氧树脂固定并填充空隙，将钢材阵列一端焊接铜导线引出，另一端抛光打磨后，其横截面作为工作面，即得阵列微电极；(2)将水泥、砂和水以质量比1 3 0. 5 1拌制水泥砂浆，制作成50X50mm的混凝土，将上述阵列微电极置于混凝土中心，混凝土保护层厚度为10 20mm，M 36小时后脱模，室温下养护30 40天，得钢筋/混凝土样品；(3)将上述样品浸泡在3.5 5wt% NaCI溶液中进行试验，以饱和甘汞电极为参比电极，以步骤(1)中的阵列微电极为工作电极，定时测量阵列电极电位分布，对数据进行处理后获得钢筋/混凝土界面不同浸泡时间下的电极电位。
2.根据权利要求1所述的一种耐氯离子腐蚀抗震钢材的微观电极电位的测定方法，其特征在于所述步骤(1)中的钢材直径为0. 4 0. 8mm，材质为Q235。
3.根据权利要求1所述的一种耐氯离子腐蚀抗震钢材的微观电极电位的测定方法，其特征在于所述步骤(1)中的钢材排列成阵列具体为将16根钢材按4X4矩阵排列成阵列。
4.根据权利要求1所述的一种耐氯离子腐蚀抗震钢材的微观电极电位的测定方法，其特征在于所述步骤(1)中的表面膜为酚醛树脂，厚度为200 300nm。
5.根据权利要求1所述的一种耐氯离子腐蚀抗震钢材的微观电极电位的测定方法，其特征在于所述步骤O)中的水泥为硅酸盐水泥，砂为河砂，河砂直径为0. 1 1mm。
全文摘要
本发明涉及一种耐氯离子腐蚀抗震钢材的微观电极电位的测定方法，(1)制备钢材阵列微电极；(2)将水泥、砂和水拌制水泥砂浆，制作成50×50mm的混凝土，将上述阵列微电极置于试样中心，脱模，室温下养护，得钢筋/混凝土样品；(3)将上述样品浸泡在NaCl溶液中进行试验，定时测量阵列电极电位分布，对数据进行处理后获得钢筋/混凝土界面不同浸泡时间下的电极电位。本发明工艺简单，成本低，确立了耐氯离子腐蚀抗震钢材体系微观电位变化过程与宏观金属腐蚀过程的内在联系，对于深入研究钢材在混凝土中的腐蚀机理有重要意义。
文档编号G01N17/02GK102183453SQ20111002545
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者刘卫东, 朱龙彪, 罗检, 肖轶, 钟庆东 申请人:上海大学, 南通宝钢钢铁有限公司