劉克，張杰，李焰，于豐鎧

（1.中國科學(xué)院海洋研究所 中國科學(xué)院海洋環(huán)境腐蝕與生物污損重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071；2.中國石油大學(xué)（華東）材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266580；3.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室 海洋腐蝕與防護(hù)開放工作室，山東 青島 266237）

鋼筋混凝土由于優(yōu)異的性能，在港口碼頭等工程被大規(guī)模應(yīng)用[1]。在海洋環(huán)境中，隨著時(shí)間的延長，鋼筋混凝土?xí)艿捷^為嚴(yán)重的海洋腐蝕[2]。海洋環(huán)境中混凝土的腐蝕包括很多方面，碳化侵蝕[3]、氯鹽腐蝕[4]、鎂鹽硫酸鹽侵蝕[5]、生物腐蝕[6]等。海洋環(huán)境中對于鋼筋混凝土的腐蝕主要分為兩個(gè)方面：一方面是對鋼筋的腐蝕，主要的腐蝕因素是碳化侵蝕和氯鹽腐蝕；另一方面是對混凝土基體的侵蝕，主要的腐蝕因素包括鎂鹽硫酸鹽侵蝕和生物腐蝕。Castro P等人[7]通過電化學(xué)手段監(jiān)測了鋼筋混凝土在實(shí)際海洋中的氯離子腐蝕情況。Veleva L[8]測試了不同水灰比的鋼筋混凝土在實(shí)際海洋環(huán)境下，以及加速條件下鋼筋的氯離子腐蝕情況。De Rincon O.T[9]檢測了不同水灰比的鋼筋混凝土在實(shí)際海洋環(huán)境下不同深度氯離子的滲透，并做了實(shí)際海洋條件下鋼筋混凝土氯離子滲透的剖面圖。Vidal T[10]通過對鋼筋混凝土在硫酸鹽中腐蝕的微觀結(jié)構(gòu)和微觀分析，發(fā)現(xiàn)在硫酸鹽環(huán)境下的腐蝕主要導(dǎo)致脫鈣和鈣礬石的形成，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土基體強(qiáng)度減弱和體積擴(kuò)展，形成微觀裂縫。Ranjeeta.M[11]研究了硫酸鹽對有無粉煤灰的鋼筋混凝土的腐蝕狀況，發(fā)現(xiàn)添加了粉煤灰的鋼筋混凝土比普通混凝土對于硫酸鹽的腐蝕有抵抗作用。Azam Yousefi[12]研究了兩種硫桿菌對于砂漿的加速腐蝕，最終因?yàn)閺?qiáng)酸的腐蝕造成了強(qiáng)度和質(zhì)量都大幅下降。Jeffrey L. Davis[13]采用了一種嗜酸性硫氧化細(xì)菌和一種嗜中性硫氧化細(xì)菌，模擬污水管道中的生物腐蝕，發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度的降低主要是因?yàn)槭人嵝粤驐U菌產(chǎn)生的硫酸滲透到混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。從以上科研工作者的研究對象可以看出，目前關(guān)于實(shí)際海洋下鋼筋混凝土的腐蝕研究，往往將兩方面割裂開來，或是集中于鋼筋的銹蝕，或是集中于混凝土基體的侵蝕，而缺少結(jié)合兩者進(jìn)行綜合考慮的研究。因此文中通過在實(shí)際海洋環(huán)境下的掛片研究，將實(shí)際海洋環(huán)境下兩個(gè)重要的腐蝕因素（氯離子腐蝕和微生物腐蝕）結(jié)合起來，探究了鋼筋混凝土在實(shí)際海洋條件下 1年內(nèi)的腐蝕情況，發(fā)現(xiàn)生物對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和混凝土的腐蝕行為都產(chǎn)生了影響。

1 試驗(yàn)

1.1 條件

試驗(yàn)地點(diǎn)位于青島某海域，試驗(yàn)周期為 1 a（從2017年 11月開始）。資料顯示，該時(shí)段，海水表面溫度在15°～到25°范圍內(nèi)波動，表層流動海水的氧溶解度為8.5 mg/L。海水平均鹽度為3.5%，平均pH值為8.05[14]。區(qū)域代表性的污損生物有海洋細(xì)菌、海洋微藻、滸苔、牡蠣、海鞘和藤壺[15]等等。

1.2 試樣制備

試驗(yàn)采用Q235鋼筋，尺寸為φ25 cm×15 cm。將鋼筋一個(gè)底面焊接上銅導(dǎo)線，露出一個(gè)底面，并用不同型號的砂紙逐級打磨至 1000#。采用 P·I.52.5型的硅酸鹽水泥，以m水泥︰m水︰m石子︰m砂=21.7︰12.6︰76︰43澆筑成 10 cm×10 cm×10 cm的塊狀試樣。澆筑完成后在室溫、相對濕度為 100%的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28 d，保證混凝土水化反應(yīng)徹底完成。將鋼筋試樣裸露的底面放置在塊狀試樣內(nèi)部距離試樣底部20 mm的平面中心，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 實(shí)際海洋掛樣鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)Fig.1 Reinforced concrete structure of real ocean sample

1.3 表面污損生物觀察

污損生物分為早期的微生物附著以及后期大型生物附著所形成的污損生物群落，所以污損生物觀察分為兩部分，早期的微細(xì)菌以及微藻附著通過拍攝熒光顯微照片進(jìn)行觀察，后期大型生物通過拍照進(jìn)行記錄。使用熒光顯微鏡觀察試樣表面附著的微生物，需要對試樣進(jìn)行以下處理：首先，在取出樣品后，用磷酸鹽緩沖液沖洗試樣表面的淤泥，隨后再將試樣浸泡在 2.5%的戊二醛磷酸鹽緩沖液中 30～40 min進(jìn)行固定。然后用1 μg/mL的吖啶橙染色15 min，由于吖啶橙染料在光照環(huán)境下容易失效，因此整個(gè)染色過程是在避光環(huán)境下進(jìn)行的，并且要求整個(gè)過程在無菌環(huán)境中操作[16]。大型污損生物觀察使用拍照記錄的方法，將樣品取出后，用磷酸鹽緩沖液沖洗試樣表面淤泥，然后立即拍照記錄。

1.4 電化學(xué)測量

為了盡可能準(zhǔn)確地測量鋼筋混凝土在實(shí)際海洋條件下的腐蝕狀況，在現(xiàn)場取樣之后，試樣浸泡在現(xiàn)場取到的海水中，在試樣取回 2 h之內(nèi)，對試樣進(jìn)行電化學(xué)測試。電化學(xué)測試采用三電極體系，石墨板和飽和甘汞電極分別作為對電極和參比電極，所有電化學(xué)測試都在由掛樣地點(diǎn)取回的新鮮海水中進(jìn)行。極化曲線的測量選取的電位窗口為-250～+1000 mV（相對于穩(wěn)定的開路電位），掃描速率為0.5 mV/s[17]。測量開路電位和動電位極化曲線所使用的儀器為PARSTAT4000+電化學(xué)工作站，工作電極的面積為4.9 cm2。

1.5 混凝土粉末氯離子和pH測量

采用滴定法測試固化混凝土粉末的自由氯離子含量[18]。用角磨機(jī)分別取0～1、10、20 mm的混凝土粉末，通過200目篩后，在105°±5°烘箱內(nèi)烘干2 h，冷卻至室溫備用。用電子天平每個(gè)梯度取5 g（精確到0.0001 g）試樣粉末，置于錐形瓶中，加入100 mL蒸餾水，而后在電爐上加熱煮沸5 min，而后冷卻靜置24 h，以快速定量濾紙過濾，得到濾液。每個(gè)梯度取20 mL濾液，置于三個(gè)錐形瓶中，加兩滴酚酞，然后用 6.3%（體積分?jǐn)?shù)）的稀硝酸滴定至正好無色。滴定前往溶液里加入10滴鉻酸鉀溶液，然后用0.0141 mol/L的硝酸銀溶液滴定至產(chǎn)生磚紅色沉淀，且紅色不消失。水溶性氯離子含量應(yīng)該按式（1）計(jì)算[19]：

式中：W為硬化混凝土中氯離子占砂漿質(zhì)量的百分比；C1為滴定所用的硝酸銀溶液的濃度；V1為滴定消耗的硝酸銀溶液的體積；M為砂漿粉末的質(zhì)量；V2為每次滴定所取得濾液的體積；V3為浸沒粉末所用的蒸餾水的體積。

混凝土的pH測量是通過測量混凝土粉末提取液的pH得到的。將混凝土粉末提取液煮沸靜置24 h，取20 mL濾液之后，測量pH。

1.6 混凝土粉末XRD測試

測試儀器為日本Rigaku D/max-3C衍射儀，測試條件：CuKα，λ=0.15406 nm，測試電壓為40 kV，測試電流為 30 mA，掃描速度為 6°/min，掃描范圍為10°～80°，采樣點(diǎn)間隔為 0.02°，采樣點(diǎn)總數(shù) 3432 個(gè)[20]。

1.7 SEM觀察鋼筋銹蝕情況

用掃描電鏡表征試驗(yàn)后期（315、360 d）鋼筋去除腐蝕產(chǎn)物后的腐蝕形貌。將待處理的鋼筋按照GB/T 16545—2015中的方法浸泡在酸洗液（500 mL HCl+3.5 g六次甲基四胺配成1000 mL酸洗液）中10 min，必要時(shí)還要用毛刷清理不易溶解的腐蝕產(chǎn)物[21]。然后用蒸餾水沖洗試樣，并于 60 ℃的烘箱中烘干24 h后，在掃描電鏡下進(jìn)行觀察。

2 結(jié)果和分析

2.1 表面污損生物的變化

整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，鋼筋混凝土試樣表面代表性的污損生物更替如圖2所示。14 d時(shí)，在整個(gè)混凝土表面，肉眼觀察不到大型生物的存在，主要附著在混凝土表面的微藻有舟形藻、茼柱藻等底棲硅藻類，但藻類并未形成致密的生物膜，所以仍能清晰地看到混凝土基體。直到鋼筋混凝土在實(shí)際海洋中浸泡60 d之后（見圖2c），混凝土基體已經(jīng)被絮狀物質(zhì)覆蓋，已經(jīng)完全看不到混凝土基體了，但此時(shí)其表面仍未附著大型生物，而是一些生物幼體、孢子和軟體動物。180 d（見圖2d）可以看到整個(gè)混凝土表面已經(jīng)完全被大型生物覆蓋，主要的優(yōu)勢物種主要是絲狀藻和海鞘（主要是菊花狀海鞘），還發(fā)現(xiàn)了苔蘚蟲、草苔蟲和甲殼動物類等物種。270d（見圖 2e）可以看到藻類都已經(jīng)消失了，整個(gè)覆蓋混凝土表面的物種已經(jīng)變成了藤壺，幾乎覆蓋了整個(gè)混凝土表面。360 d時(shí)，混凝土表面大部分區(qū)域被大型生物貽貝和牡蠣所覆蓋。觀察發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土在海洋環(huán)境中，2個(gè)月就有藻類的幼體附著上去，180 d時(shí)各種藻類就會覆蓋整個(gè)混凝土基體表面，360 d時(shí)藻類死亡，而后會有一些常見的貝類生物覆蓋在混凝土表面。

在實(shí)際海洋掛樣的前期階段，試樣表面附著的污損生物主要是微藻和細(xì)菌。早期使用熒光顯微鏡對試樣中心區(qū)域附著的微生物進(jìn)行觀察可以揭示很多的信息。不同時(shí)期的混凝土試樣染色后的熒光照片如圖3所示。當(dāng)用510～550 nm波長的光照射被染色的細(xì)菌與微藻時(shí)，其體內(nèi)的遺傳物質(zhì)或者蛋白質(zhì)會被激發(fā)出紅色熒光，熒光照片中每一個(gè)光點(diǎn)都代表一個(gè)微生物個(gè)體的存在。

從圖3可以看出，14 d時(shí)，混凝土表面附著的微生物還較少，整個(gè)圖片中光點(diǎn)是比較稀疏的，這與李曉龍等人在實(shí)際海洋中觀察到的碳鋼表面在14 d的時(shí)間內(nèi)就形成了致密的微生物膜不同[22]?；炷猎谒瓿珊螅韺映尸F(xiàn)強(qiáng)堿性，在浸入海水中14 d的時(shí)間內(nèi)，表層的pH還是比較高的，因此混凝土表面附著的微生物數(shù)量比較少。隨著時(shí)間的延長，混凝土浸入海水30 d后，隨著混凝土表層的堿性物質(zhì)的滲出，混凝土表面幾乎全部被微藻和細(xì)菌覆蓋，光點(diǎn)比較密集。這表明在30 d時(shí)，混凝土表面已經(jīng)生成了一層由細(xì)菌和微藻組成的生物膜。60 d后，從熒光顯微照片可以看出，此時(shí)的混凝土表面已經(jīng)附著了絲狀藻和其他原生生物的幼體，此時(shí)的混凝土表面已經(jīng)有一些大型生物附著在上面了。

圖2 實(shí)際海洋中鋼筋混凝土表面宏觀照片F(xiàn)ig.2 Macroscopic photos of reinforced concrete surface in real ocean

圖3 掛樣前期混凝土表面的微生物熒光顯微照片F(xiàn)ig.3 Microfluorescence microphotographs of concrete surface in early stage a) 14 d; b) 30 d; c) 60 d (low power); d 60 d (high power)

經(jīng)過對為期 1年的實(shí)際海洋混凝土掛樣的表面微生物的觀察記錄可以看出，微生物在60 d的時(shí)間內(nèi)，會在混凝土表層形成一層致密的生物膜，而后有大型生物覆蓋在上面，大型生物每隔一個(gè)季度都會變換一個(gè)優(yōu)勢物種，最終有一些貝殼類生物覆蓋在上面。這些生物對混凝土表層的物質(zhì)變化產(chǎn)生很大的影響。同時(shí)根據(jù)譚志軍[23]等人的研究，生物膜的形成對于氯離子的滲透也會有很大的影響。

2.2 表層混凝土物質(zhì)變化

通過對每個(gè)周期的表層混凝土粉末進(jìn)行XRD分析，取出其中有代表性的的物質(zhì)變化，如圖4所示。除了主要的物質(zhì)，圖4a中B代表的物質(zhì)是溴化亞砷酸鈣，化學(xué)式為Ca1.72As0.78Br1.28；圖4b中B代表的物質(zhì)是氯化碘化銅，化學(xué)式為(CuI)0.95(CuCl)0.05。從這兩個(gè)周期的XRD分析測試結(jié)果可以看出，海洋生物對于混凝土表層物質(zhì)的改變主要集中于富集了一些重金屬元素和鹵族元素形成的鹽。除了主要物質(zhì)二氧化硅外，后期混凝土表層物質(zhì)的XRD測試結(jié)果顯示，氫氧化鈣變成了碳酸鈣，而實(shí)海掛樣的位置處在水線之下，海水中的二氧化碳溶解量很少。碳化進(jìn)程如此之快主要是由于附著在混凝土表層的藻類植物的呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳導(dǎo)致的。

圖4 混凝土表層物質(zhì)XRD分析結(jié)果Fig.4 XRD analysis results of concrete surface materials

2.3 氯離子含量和pH

混凝土水化過程產(chǎn)生的 Ca(OH)2會使鋼筋表面的pH達(dá)到12以上，長期保持一種穩(wěn)定的鈍化狀態(tài)，而在腐蝕環(huán)境中，氯離子滲透到鋼筋表面，破壞鈍化膜，導(dǎo)致鋼筋發(fā)生點(diǎn)蝕。同時(shí)混凝土與鋼筋界面的pH降低，也會導(dǎo)致鈍化狀態(tài)的消失，因此監(jiān)測氯離子含量和pH對鋼筋腐蝕狀態(tài)的影響是比較重要的。1年周期內(nèi)，固化混凝土粉末的氯離子含量如圖5所示，取樣周期為：前30天，每14天一次；第60～90天，每30天一次；第135～360天，每45天一次，共10次。分別取表層 0～1、10～11、20～21 mm 的混凝土粉末，測試氯離子含量。

圖5 1 a周期內(nèi)混凝土不同深度的氯離子含量隨時(shí)間的變化Fig.5 Chloride ion content changes with time at different depths of concrete in 1 a

從圖5中可以看到，不同深度的氯離子含量都是不斷增大的，0～1 mm最表層的氯離子含量從第一個(gè)周期就比另外兩個(gè)深度高，說明氯離子在表層的擴(kuò)散比較快，而另外兩個(gè)深度的氯離子含量是混凝土本身所含有的。10～11 mm的氯離子在60 d的時(shí)候，已經(jīng)受到氯離子擴(kuò)散的影響，含量已經(jīng)開始增加。20～21 mm深度在前4個(gè)周期（即90 d的時(shí)間里），自由氯離子的含量都沒有變化，說明在前90 d，20～21 mm深度自由氯離子的含量并未受外界擴(kuò)散的影響，所測出的氯離子的含量都是混凝土本身所含有的氯離子。本次實(shí)驗(yàn)的所有鋼筋試樣的混凝土包覆層厚度為20 mm，因此20～21 mm深度的自由氯離子含量對于鋼筋的腐蝕影響是比較大的，本實(shí)驗(yàn)也以此深度的自由氯離子含量作為臨界氯離子含量。對于目前關(guān)于自由氯離子占膠凝材料的百分比表示臨界氯離子含量的離散性是比較大的，以這種方式代表臨界氯離子含量的范圍為0.1%～2.5%。結(jié)合鋼筋的極化測試結(jié)果，1 a內(nèi)鋼筋在第180天時(shí)，鈍化狀態(tài)已經(jīng)消失。據(jù)此判斷，臨界氯離子濃度應(yīng)該是0.375%。

在測試固化混凝土中自由氯離子含量的同時(shí)，還監(jiān)測了每個(gè)周期固化混凝土粉末浸出液的pH值，如圖 6所示?？梢钥闯?，在鋼筋混凝土界面附近（即20～21 mm和10～11 mm）的固化混凝土粉末浸出液的pH在1 a的時(shí)間內(nèi)，一直保持著比較高的數(shù)值，到實(shí)驗(yàn)最后一個(gè)周期即360 d時(shí)，這兩個(gè)深度的pH仍然保持在 12.3以上。這說明鋼筋鈍化狀態(tài)的消失與混凝土界面pH的降低無關(guān)，因?yàn)殇摻罨炷两缑娴膒H一直保持比較高的狀態(tài)。鋼筋鈍化狀態(tài)的消失，只能是由氯離子破壞鋼筋鈍化膜造成的。

圖6 1 a周期內(nèi)混凝土不同深度的pH含量隨時(shí)間的變化Fig.6 pH changes with time at different depths of concrete in 1 a

同時(shí)可以看到，混凝土表層0～1 mm內(nèi)的pH經(jīng)過1 a的時(shí)間，降低到了11.7。pH值的降低是有多方面原因的，其中最主要的原因是混凝土表層的碳化。還監(jiān)測了每個(gè)周期混凝土表層的物質(zhì)變化，XRD結(jié)果如圖7所示。分別對比了第14天和315天表層物質(zhì)的XRD結(jié)果，可以看到，前期的表層物質(zhì)還是含有很多的Ca(OH)2，而第315天很多Ca(OH)2的特征峰已經(jīng)消失，取而代之的是明顯的CaCO3的特征峰。這說明在經(jīng)過315 d后，混凝土表面受到了碳化的影響，這也很好地解釋了混凝土表層pH降低的現(xiàn)象。

圖7 14 d和315 d的XRD結(jié)果對比Fig.7 XRD results of 14 d and 315 d

2.4 鋼筋混凝土的電化學(xué)測試結(jié)果

1 a周期內(nèi)，鋼筋混凝土實(shí)際海洋腐蝕掛樣的極化曲線如圖8所示。從圖8a可以看到，前135 d的5次動電位極化均出現(xiàn)了鈍化區(qū)，說明了前135 d鋼筋在混凝土中一致處于鈍化狀態(tài)。同時(shí)，從14～135 d，穩(wěn)定鈍化區(qū)的范圍一直在減小，說明隨著海水中腐蝕性物質(zhì)（主要是氯離子）的侵蝕，鋼筋在混凝土中的腐蝕傾向隨著時(shí)間不斷增大。從第180天開始，鋼筋的鈍化消失了，180～360 d內(nèi)的5次測試，鈍化均消失了，極化曲線顯示鋼筋出現(xiàn)活化腐蝕。

圖8 1 a周期內(nèi)10次取樣極化曲線測試結(jié)果Fig.8 Test result of 10 potentiodynamic polarization curves in 1 a

10次動電位極化曲線的自腐蝕電位如圖9所示。電位大致呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，前期主要是隨著微生物和大型生物（主要是微藻和大型藻類）在混凝土表面的附著，形成了生物膜，對氯離子等侵蝕性離子的擴(kuò)散和滲透產(chǎn)生了阻礙，對鋼筋產(chǎn)生了保護(hù)作用。后期隨著鋼筋界面的氯離子含量不斷增加，鈍化膜被破壞，鋼筋腐蝕傾向越來越大，因此電位不斷降低。

圖9 鋼筋的自腐蝕電位Fig.9 Self-corrosion potential of reinforcement bars

處于鈍化狀態(tài)的 5次極化曲線的擬合數(shù)據(jù)見表1，可以看到，維鈍電流隨時(shí)間增大，到 135 d時(shí)，維鈍電流密度（Jmpc）已經(jīng)增加到4.2039×10-5A/cm2，而穩(wěn)定鈍化區(qū)（Espa）從一開始的445.2 mV降低到了69.21 mV。說明隨著時(shí)間的推移，鋼筋的鈍化狀態(tài)雖然沒有消失，但是鋼筋確實(shí)是受到了侵蝕，直到180 d時(shí)，鋼筋鈍化狀態(tài)消失。鈍化消失后，5次動電位極化曲線的擬合數(shù)據(jù)見表2，可以看到，極化電阻（Rp）和自腐蝕電流（Jcorr）正好呈相反的變化趨勢。極化電阻呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢，數(shù)量級從106降低到了104，降低了 2個(gè)數(shù)量級；而自腐蝕電流呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，數(shù)量級從10-8增大到10-7，增加了1個(gè)數(shù)量級。在陰陽極的塔菲爾斜率方面，陰極塔菲爾斜率變化并不大，陽極塔菲爾斜率逐漸增大，說明隨著時(shí)間的延長，陽極反應(yīng)的控制地位逐漸增強(qiáng)。陽極反應(yīng)越快，說明隨著氯離子濃度逐漸增大，陽極區(qū)的腐蝕阻力逐漸減小，腐蝕逐漸加重。通過極化電阻和極化自腐蝕電流的變化，說明隨著時(shí)間的延長，鋼筋的腐蝕逐漸加重。

2.5 腐蝕形貌分析

鋼筋混凝土實(shí)海掛樣最后兩個(gè)周期（即315 d和360 d）取回樣品，將里面的鋼筋樣品取出，去除腐蝕產(chǎn)物后的SEM形貌如圖10所示。從腐蝕形貌可以看到，鋼筋試樣發(fā)生了局部腐蝕。

從圖10a低倍的點(diǎn)蝕形貌照片可以發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)蝕孔周圍還可以看到預(yù)先處理樣品時(shí)留下的劃痕，而圖10c的點(diǎn)蝕孔周圍則看不到這些劃痕，表面的金屬都剝落了。從高倍數(shù)的形貌圖也可以看出，在315 d時(shí)，局部腐蝕只發(fā)生在局部區(qū)域，只有一兩個(gè)區(qū)域存在很多較大的點(diǎn)蝕孔。而經(jīng)過了 45 d后，隨著局部腐蝕的發(fā)展，整個(gè)區(qū)域內(nèi)都能看到密集的腐蝕孔。說明此時(shí)鋼筋的鈍化狀態(tài)已經(jīng)完全消失，鋼筋處于活化腐蝕的狀態(tài)。

表1 14～135 d的5次動電位極化曲線的擬合參數(shù)Tab.1 Fitting parameters of 5 potentiodynamic polarization curves from 14～135 d

圖10 不同時(shí)期鋼筋表面的腐蝕形貌Fig.10 Corrosion morphology of steel bars in different times

表2 180～360 d的5次動電位極化曲線的擬合參數(shù)Tab.2 Fitting parameters of 5 potentiodynamic polarization curves from 180～360 d

3 結(jié)論

1）鋼筋混凝土表面附著的生物對鋼筋混凝土腐蝕的影響主要表現(xiàn)為混凝土表層物質(zhì)的改變，即導(dǎo)致重金屬元素與鹵族元素形成鹽，在混凝土表層的富集。此外藻類植物呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳，極易導(dǎo)致混凝土表層物質(zhì)的碳化，混凝土表面的pH降低。

2）1 a周期內(nèi)，隨著氯離子的不斷滲透，隨著時(shí)間的延長，鋼筋的鈍化狀態(tài)消失。實(shí)驗(yàn)測得在實(shí)際海洋環(huán)境下，水灰比為 0.58的鋼筋混凝土的臨界氯離子含量為0.375%，鋼筋脫鈍時(shí)間為180 d。

3）隨著氯離子對鋼筋鈍化膜的破壞，鋼筋表面的腐蝕狀態(tài)為局部腐蝕，并且隨著時(shí)間的推移，局部腐蝕逐漸加重。

致謝 本論文的實(shí)驗(yàn)部分的資金來源于國家自然科學(xué)基金（41376003、41006054）和中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類XDA130404405），實(shí)驗(yàn)部分的的混凝土試塊由武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的水中和教授、余睿研究員提供，在此表示感謝。