關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；涂層；混凝土；腐蝕；絲束電極
0.前言
當(dāng)今的大壩、大橋、高樓等基礎(chǔ)設(shè)施大多由鋼筋混凝土建成，在空氣和環(huán)境中富含氯離子的沿海地區(qū)和在使用去冰鹽化冰的地區(qū)，氯離子是造成水泥混凝土破壞的主要因素之一。氯離子對混凝土的破壞：一方面表現(xiàn)在氯離子可在水泥混凝土中成鹽結(jié)晶，體積膨脹，從而使水泥混凝土開裂；另一方面，氯離子可破壞鈍化層，對鋼筋形成點蝕[1]。為了延長基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命，可以通過增加水泥混凝土結(jié)構(gòu)本身的密實性（添加混合物如緩蝕劑）、鋼筋表面處理、陰極保護(hù)、水泥混凝土結(jié)構(gòu)表面的防護(hù)以及替代的增強(qiáng)材料（如碳纖維）來進(jìn)行。其中，環(huán)氧樹脂涂層可以有效地阻隔混凝土及鋼筋與有害物質(zhì)接觸，從而彌補(bǔ)混凝土多孔性的缺陷，起到很好的防護(hù)作用[2]。
1.材料與方法
將長16cm、直徑為2mm的鐵絲用金相砂紙逐級打磨，經(jīng)乙醇、丙酮清洗后，在鐵絲表面涂覆一層環(huán)氧樹脂，打磨并清洗鐵絲的另一端以作為研究面。取52.5#普通硅酸鹽水泥，按水灰比1∶2、灰砂比1∶4混合后攪拌均勻，分別澆注在3組15cm×15cm×15cm的混凝土澆注模中。將16根鐵絲排列成4×4的矩陣插入混凝土澆注試樣中，行距與列距均為3cm。插入深度不同，其中第1行鐵絲距離腐蝕液浸入面為1cm，此后逐行增加1cm，至第4行其距離腐蝕液浸入面為4cm。其試樣結(jié)構(gòu)見圖1。
圖1混凝土試樣結(jié)構(gòu)圖
將混凝土試樣進(jìn)行不同的表面處理：空白、鐵絲表面涂抹樹脂、混凝土表面涂抹樹脂、混凝土與鐵絲表面均涂抹樹脂。其中，樹脂涂料用環(huán)氧樹脂和聚酰胺環(huán)氧樹脂按1∶1的比例混合而成。將試樣分別浸泡在2%、3%、5%、7%、10%、12%的NaCl溶液中。采用三電極法，用EG&G283恒電位掃描儀測量電極極化曲線，連續(xù)測量9d，測量周期為24h；以飽和甘汞電極為參比電極，采用SDC-Ⅲ數(shù)字電位差綜合測試儀測量電位，將試樣浸泡在3%的NaCl溶液中，浸入面處于同一水平面。每天測量每個電極的腐蝕電位，連續(xù)測量9d，測量周期為24h。
2.結(jié)果和討論
2.1空白試樣
將得到的腐蝕電流密度換算成腐蝕速率后，用Origin軟件將它們制成直觀的二維腐蝕趨勢圖，見圖2。
圖2空白試樣中鐵絲的平均腐蝕電位隨時間的變化圖
圖中曲線1、2、3、4分別表示插入深度為14cm、13cm、12cm、11cm的4行鐵絲的腐蝕電位變化。由圖2可知：在測量的第1天，鐵絲的電位均小于-0.28V。根據(jù)文獻(xiàn)：當(dāng)鐵絲電位在0～-0.28V時不發(fā)生銹蝕，-0.28～-0.40V時存在銹蝕可能，而小于-0.40V會發(fā)生銹蝕。這表明，在浸泡1d后，鐵絲表面的鈍化膜都已遭到了不同程度的破壞。而且隨著時間的推移，鐵絲的腐蝕不斷在加劇，電位不斷地負(fù)移。前6天鐵絲的電位負(fù)移程度很大，而在后3天則趨于平穩(wěn)，這主要與混凝土的結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，每塊區(qū)域的密實性不一，孔隙數(shù)和孔隙大小也各不相同，使得前6天每根鐵絲受到的腐蝕程度有著很大的差異性。而隨著浸泡時間的不斷延續(xù)，鐵絲周圍的Cl-濃度都達(dá)到了臨界值，16根鐵絲的電位圖逐漸趨于平穩(wěn)，使得鐵絲后3天的腐蝕電位差距較前6天的要小。
2.2環(huán)氧樹脂涂層鐵絲表面
鐵絲表面涂抹樹脂試樣的電化學(xué)測量結(jié)果見圖3。
圖3鐵絲表面涂抹樹脂試樣中鐵絲的平均腐蝕電位隨時間的變化圖
由圖3可知：在測量的第1天，第1行鐵絲的平均電位就已經(jīng)小于-0.40V，鐵絲都受到了腐蝕，而第2、3、4行鐵絲仍處于鈍化狀態(tài)。這主要是由于第1行鐵絲離底部的浸入面最近，Cl-到達(dá)第1行鐵絲最快，吸附時間也最長，使得鐵絲上的樹脂涂層最快被破壞而引起腐蝕。除第2行鐵絲外，其他3行鐵絲從第5天開始電位都趨于平緩，到了第7天，電位都有小幅的下降而到第8天時又逐漸上升。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是：經(jīng)過幾天的浸泡后，鐵絲上的涂層逐漸被氯離子破壞，裸露出的鐵絲與周圍高堿性的混凝土發(fā)生了堿腐蝕，形成一層保護(hù)膜，使得電位逐漸平緩并有所上升。但由于氯離子的不斷侵蝕，混凝土的孔隙液里充滿了游離的Cl-，鐵絲上剛形成的鈍化膜又遭到了破壞，使得電位又出現(xiàn)了下降。
2.3環(huán)氧樹脂涂層混凝土表面
圖4是混凝土表面涂抹樹脂試樣中鐵絲的平均腐蝕電位隨時間變化圖。
由圖4可知，混凝土表面涂抹樹脂試樣的平均自腐蝕電位變化較穩(wěn)定，并未隨著時間的增加而發(fā)生很大的負(fù)移，9d里電位都穩(wěn)定在-0.28V以上。比較4個試樣我們可知，只在混凝土表面涂抹環(huán)氧樹脂的做法保護(hù)性能最優(yōu)。這是因為混凝土內(nèi)部具有高堿性（pH值為12.5～13），鋼筋處在這種高堿性條件下會發(fā)生堿腐蝕，在極短的時間內(nèi)鋼筋表面迅速形成一層厚約十至幾十埃且十分致密的Fe3O4和Fe2O3鈍化膜，將保護(hù)鋼筋免遭進(jìn)一步腐蝕。只有鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞，鋼筋才可能進(jìn)一步腐蝕[1]。
圖5混凝土表面涂抹樹脂試樣中鐵絲的腐蝕電位分布圖
2.4絲束電極中腐蝕電位分布
圖5中X，Y軸表示鐵絲所處的坐標(biāo)，Z軸為腐蝕電位的相反數(shù)-E。從圖5可知，混凝土表面涂抹樹脂試樣的電位分布圖波動性最小，除了幾根異常的鐵絲外，大多數(shù)鐵絲在浸泡9d后，電位值仍高于-0.28V處于鈍化狀態(tài)，這是因為混凝土外表面上的環(huán)氧樹脂涂層有效地阻止了有害物質(zhì)的侵入。混凝土中鋼筋鈍化膜遭到破壞的機(jī)理[3-6]：一是混凝土的碳化，空氣中的CO2在混凝土表面逐漸被Ca(OH)2吸收形成CaCO3；二是Cl-的侵入，Cl-滲透到鋼筋周圍達(dá)到一定的濃度（臨界濃度）時就會破壞鈍化膜，導(dǎo)致鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕。由于混凝土涂層在混凝土與溶液之間形成了很好的阻隔作用，阻止了腐蝕介質(zhì)的進(jìn)入，使得鐵絲一直在混凝土中處于很好的鈍化狀態(tài)。所以，在混凝土表面涂抹環(huán)氧樹脂的方式能有效地保護(hù)鋼筋不被腐蝕。這說明了只在混凝土表面涂抹樹脂的方式保護(hù)性是最好的。
在測量電位時還發(fā)現(xiàn)，涂抹了環(huán)氧樹脂的試樣電位波動很大，不容易穩(wěn)定。由文獻(xiàn)[7]可知這與環(huán)氧樹脂具有良好的電絕緣性有關(guān)。應(yīng)用于電氣化鐵路、地鐵的鋼筋混凝土?xí)?jīng)常受到雜散電流的影響從而引起腐蝕。因此，可以將涂敷了環(huán)氧樹脂的鋼筋混凝土應(yīng)用于會產(chǎn)生雜散電流的建構(gòu)物中。
3.結(jié)論
（1）只在混凝土表面涂抹環(huán)氧樹脂是最好的保護(hù)方式，環(huán)氧樹脂涂層能有效地隔離環(huán)境中的侵蝕性物質(zhì)，彌補(bǔ)混凝土多孔性的缺陷。對防止沿海地區(qū)和冰雪融化劑的氯離子對混凝土的破壞作用有意義。（2）環(huán)氧樹脂有著良好的電絕緣性，可應(yīng)用于有雜散電流作用的混凝土結(jié)構(gòu)物的防腐蝕。（3）絲束電極技術(shù)能有效地模擬混凝土中鋼筋的腐蝕狀況，為我們提供了豐富可靠的數(shù)據(jù)。
