IJC 国际期刊的腐蚀 1687 - 9333 1687 - 9325 Hindawi出版公司 10.1155 / 2014/628191 628191年 研究文章 聚合物改性水泥基涂料研究与治疗效果在生锈的碳钢 王 Kunrong 刘 庸 王 Zixiao 杨 渭滨 Deflorian 弗拉维奥 土木工程学院 烟台大学 烟台264005 中国 ytu.edu.cn 2014年 30. 9 2014年 2014年 15 07年 2014年 16 09年 2014年 30. 9 2014年 2014年 版权©2014王Kunrong et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

聚合物乳液改性水泥基涂料的防腐性能与愈合影响碳钢进行调查。线性极化电阻的变化( R p )和电化学阻抗谱(EIS)被用来测量电极的禁止的和疗效涂上涂层在3.5%氯化钠溶液。结果表明高碱度的填料(水泥)涂层可明显提高涂层的防腐性能钢电极。和抑制的能力与氟化丙烯酸乳液优于水泥基涂料的涂层和环氧乳液。此外,通过添加防锈颜料和锈转换器在氟化丙烯酸乳液改性水泥基涂料,提高了抑制的财产,可以观察疗效。

 1。介绍

混凝土结构耐久性主要取决于混凝土中钢筋的腐蚀。寻找方法来延长使用寿命的钢筋混凝土结构是土木工程领域广泛关注。已经试图抑制腐蚀钢筋的措施在过去的几十年。一个流行的方法是应用的涂层钢筋可以有效地减少钢铁腐蚀的速率在混凝土结构 1- - - - - - 3]。最常用的材料防止钢筋腐蚀是epoxy-resin-based涂料( 4]。然而,用鞋油的脆性涂层钢筋更可破坏的建设和服务的过程。在当地的网站,一旦涂层受损局部阳极腐蚀钢筋的加速。此外,用鞋油的高成本导致涂布棒越来越少在钢筋混凝土结构中的应用。聚合物改性水泥基涂料是我们熟悉的混凝土表面,通常用于延长混凝土结构的使用寿命。但更少的情况下的聚合物改性水泥基涂料用于保护钢筋混凝土结构。此外,目前,许多建设项目被延误由于过度的房地产开发。大量的钢筋暴露在海边附近的建筑的基础在更短的时间内将侵蚀严重,如果不采用有效的防护措施。在本文中禁止的和聚合物乳液改性水泥基涂料的疗效钢电极进行了评估。目标是开发一种聚合物乳液改性水泥基氯化与愈合影响钢筋防腐涂料。

 2。实验方法 2.1。涂层制备

成膜聚合物和填料对涂料的性能有重要的影响。高性能防腐涂料的制备,在这项研究中,两种聚合物乳液和两种填料选择测试的基础上,考虑到PH值,粘度、韧性、强度和耐蚀性。摘要和涂料可分为四组根据所选材料。第一层是环氧树脂乳液改性重碳酸钙涂料(HYG)。第二个是环氧树脂乳液改性水泥基涂料(HYC)。第三是氟化丙烯酸乳液改性水泥基涂料(流化床燃烧器)。为了提高疗效,生锈的钢筋,最后一个是准备通过添加防锈颜料和锈转换器到第三个(FBC-RC)。

 2.2。电极制备

工作电极从低碳减少钢筋的直径12毫米和15毫米的长度。碳钢的化学成分(wt %)是C 0.19, 0.02 Si, Mn 0.37, 0.011, 0.019,和平衡铁。电极的一端用一根线连接,然后钢铁部分放置在PVC管鞋油。电极被碳化硅砂纸抛光序列的240级,320年、800年和1000年。随后,他们在乙醇溶液清洗,用去离子水冲洗,最后在干燥器干燥。

 2.3。电化学测量

PARSTAT2273和三电极装置被用来执行电化学测量。饱和甘汞电极(SCE)和铂电极作为参比电极和对电极。油漆涂料之前,三个标本为每个组的工作电极在3.5%氯化钠溶液浸泡一个小时然后电极的表面生锈了。此外,线性极化电阻( R p )和电化学阻抗谱(EIS)测量。然后从解决方案和电极被涂上的四个涂料,分别。24小时后,电极表面涂涂料再次沉浸在3.5%氯化钠溶液。的 R p 和EIS测定溶液中浸泡后1 h, 3 d, 7 d, 14 d, 21 d。腐蚀电流( 我 相关系数 )的电极由公式计算: 我 相关系数 = B / R p ( 5]。的 B 26个mV的价值通常是用于活动状态,而价值52 mV更适合被动钢( 6, 7]。EIS也用来确定腐蚀速率,进行 E 相关系数 10 mV的交流扰动振幅频率范围从100 kHz 1 MHz ( 8]。一个等效电路模型与两个时间常数(EC)是用于EIS数据拟合,如图 1。在电子商务中, R 年代 是电解液的电阻。 R 阿宝 是钢的电阻/涂层界面。 C c 电容的涂料。 R ct 和 C 戴斯。莱纳姆: 电荷转移电阻、双电层电容,分别。电荷转移电阻的定义是限制零频率复阻抗的实部的价值。据报道,电荷转移电阻更密切相关的腐蚀速率比极化电阻( 9]。

等效电路模型。

 3所示。结果与讨论 3.1。填料碱度对防腐性能的影响

图 2(一个)列出了线性极化电阻( R p )值和腐蚀电流密度( 我 相关系数 )的电极上涂上一层HYG和HYC涂层在3.5%氯化钠溶液在不同的浸泡时间。与HYG涂料相比, R p 钢电极上涂上一层的值HYC涂料油漆涂料后改善。和腐蚀电流密度( 我 相关系数 )的钢电极上涂上一层HYG涂料大于10 μ·厘米−2溶液中浸泡7 d后,表明钢电极中会发生严重的腐蚀现象。然而钢电极上涂上一层的腐蚀电流密度HYC涂层低于1 μ·厘米−2溶液中浸泡7 d后,指示电极上涂上一层HYC涂层在中度腐蚀状态。图 2 (b)描绘了电极的奈奎斯特图涂上HYG和HYC涂层在3.5%氯化钠溶液浸泡后在不同的时间。低频弧是由电双层电容器和钢电极的极化电阻。低频弧的半径钢电极上涂上一层HYC比钢电极上涂上一层HYG更大。和电极的阶段画HYG和HYC涂层浸泡后的解决方案在不同时间如图 2 (c)。HYG涂料的低频阶段随时间减少。然而HYC涂料的低频阶段随时间增加。这表明的高碱度水泥明显改善涂料的防腐性能。

LPR和EIS块电极上涂上一层HYG氯化和HYC解决方案。

R p 和 我 相关系数 情节

奈奎斯特图

波德图

 3.2。乳剂对防腐性能的影响

图 3(一个)列出了线性极化电阻( R p )值和腐蚀电流密度( 我 相关系数 )的钢电极上涂上一层HYC和流化床燃烧器涂料解决方案在不同的浸泡时间。与HYC涂料相比, R p 值的钢电极上涂上一层流化床燃烧器中改善涂料氯21 d内的解决方案。腐蚀电流密度( 我 相关系数 )的钢电极上涂上一层HYC涂料大于1 μ·厘米−214 d后,表明钢电极发生严重腐蚀。然而钢铁的腐蚀电流密度电极上涂上一层流化床燃烧器涂层低于1 μ·厘米−2在21 d氯的解决方案。钢电极上涂上一层流化床燃烧器涂层在中度腐蚀状态。图 3 (b)描述了钢电极上涂上一层HYC的奈奎斯特图和流化床燃烧器涂料在不同的时间沉浸在解决方案。电容的弧的半径钢电极上涂上一层流化床燃烧器涂料大于HYC涂料。和电极的阶段画HYC和流化床燃烧器涂层浸泡后的解决方案在不同时间如图 3 (c)。流化床燃烧器的低频阶段涂料更大比HYC涂料。结果是一致的 R p 测试。

LPR和EIS块电极上涂上一层HYC氯化和流化床燃烧器的解决方案。

R p 和 我 相关系数 情节

奈奎斯特图

波德图

 3.3。颜料和锈转换器对治疗的影响性能

图 4(一)列出了线性极化电阻( R p )值和腐蚀电流密度( 我 相关系数 )的电极上涂上一层流化床燃烧器和FBC-RC涂料解决方案在不同的浸泡时间。与流化床燃烧器涂料相比, R p 值的电极上涂上一层FBC-RC涂层明显改善7 d后的解决方案。和腐蚀电流密度( 我 相关系数 )的电极上涂上一层流化床燃烧器涂料约1 μ·厘米−2,表明严重腐蚀发生在钢电极。然而,腐蚀电流密度的电极上涂上一层FBC-RC涂料都在0.5以下 μ·厘米−2在解决方案在14 d,表明钢电极轻微腐蚀状态。图 4 (b)描绘了标本的奈奎斯特图涂以流化床燃烧器和FBC-RC涂料在不同的时间沉浸在解决方案。显然电容电极上涂上一层的弧的半径FBC-RC涂料大于流化床燃烧器涂料。和电极的阶段画流化床燃烧器和FBC-RC涂层浸泡后的解决方案在不同时间如图 4 (c)。的低频阶段FBC-RC涂料更大比流化床燃烧器涂料7 d后的解决方案。

LPR和EIS块电极上涂上一层流化床燃烧器和FBC-RC氯的解决方案。

R p 和 我 相关系数 情节

奈奎斯特图

波德图

结果是符合的 R p 测试。电荷转移电阻与EC的EIS建模。的比较 R p 和 R ct 表所示 1。的变化趋势 R ct 由EC值拟合是一致的 R p 值。的 R ct 的标本涂有涂料在同一时间不同的浸泡从最初的21 d按照以下顺序:FBC-RC >流化床燃烧器> HYC > HYG。和FBC-RC涂料的防腐性能是最优秀的涂料。

的比较 R p (k Ω ·厘米2), R ct (k Ω ·厘米2)。

时间 涂层
HYG HYC 流化床燃烧器 FBC-RC
R p R ct R p R ct R p R ct R p R ct
最初的 1.3 0.9 1.1 0.93 8.8 9.1 1.0 1.9
1 h 1.7 1.2 26.0 13.1 95.6 45.7 42.2 31.0
7 d 1.2 0.9 31.8 17.8 26.4 17.7 73.7 49.1
14 d 0.8 0.6 20.8 11.2 21.1 13.0 50.0 34.5
21 d 0.7 0.5 13.1 8.3 26.4 13.7 63.9 35.1

3.4。比较四种涂层防腐性能

图 5列出了腐蚀电流密度( 我 相关系数 )的电极上涂上一层四种涂层溶液中在不同的浸泡时间。腐蚀电流密度的电极上涂上一层FBC-RC涂层21 d后远低于其他三种涂料,指示FBC-RC涂层具有优良的防腐性能。和电极涂上阶段的四种涂层溶液中浸泡后1 h和21 d图所示 6。的低频阶段FBC-RC涂料大于其他三种溶液中21 d后,证明FBC-RC涂层具有良好的防腐效果。

我 相关系数 块电极上涂上一层四种涂层在氯化物溶液。

波德块电极上涂上一层四种涂层在氯化物溶液。

 4所示。对疗效的机理分析

首先,由于聚合物乳液组成的绝缘高分子有机化合物,聚合物的高电阻可以阻碍离子从阴极或阳极迁移解决方案。因此,聚合物乳液改性水泥基涂层对腐蚀介质具有良好的物理屏蔽作用。和氟化丙烯酸乳液的阻力高于环氧乳液。

其次,高碱度水泥可以形成 γ菲2O3和 γ-FeOOH表面钝化膜钢保护它不被腐蚀( 10, 11]: (1) 2 菲 3 O 4 + 2 哦 - - - - - - ⟶ 3 γ - - - - - - 菲 2 O 3 + H 2 O + 2 e - - - - - - 菲 3 O 4 + 哦 - - - - - - + H 2 O ⟶ 3 γ -FeOOH + e - - - - - - 第三,在阳极磷酸锌与三价铁反应生成复杂。阳极反应抑制: (2) 菲 3 + + 3 锌 2 + + 3 P O 4 3 - - - - - - ⟶ 菲 ( 锌 3 ( 阿宝 4 ) 3 ] 和锌离子与氢氧根离子反应生成氢氧化锌的阴极沉积物层。阴极反应受到抑制( 12]: (3) 锌 2 + + 2 哦 - - - - - - ⟶ 锌 ( 哦 ) 2 ↓

此外,氢氧化铝可以提供铝离子、铝离子与锈蚀反应,然后溶解铁锈。此外,磷酸锌与亚铁离子反应。磷化膜形成抑制腐蚀的钢。

 5。结论

的高碱性填料(水泥)涂层可明显提高涂层的防腐性能钢电极。氟化丙烯酸乳液改性水泥基涂料的防腐性能优于环氧乳液改性水泥基涂料。此外,通过添加防锈颜料和锈转换器在氟化丙烯酸乳液改性水泥基涂料,防腐性能显著提高,可以观察到的愈合性能。优良的防腐性能可能与良好的水泥和聚合物的物理屏蔽,和涂层的疗效与钝化膜的形成,磷化膜的外观,和沉积物层表面的钢。

 利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。

 确认

由于由于过分讲究的支持由中国国家自然科学基金(没有。51278443)和山东省自然科学基金(ZR2011EEM006)。

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