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活性钛阳极性能的试验研究

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摘要:阴极保护等电化学技术被越来越多地用于氯盐等严酷环境中钢筋混凝土结构的腐蚀保护,辅助阳极是整个保护系统的重要组成部分,其在混凝土中的工作性能和耐久性直接决定保护年限。选用了3种目前钢筋混凝土结构阴极保护中常用的活性涂层钛阳极,研究了涂层的化学成分和微观结构,以及在混凝土模拟孔溶液中的电化学性能和强化寿命。结果表明,涂层的成分和微观结构对它们在氯离子和高碱性的混合介质中的性能具有重要的影响,其中Ir/Ta混合氧化物阳极具有较好的电化学性能和耐久性,较适合于钢筋混凝土结构电化学保护中的辅助阳极


1楼2014-08-29 09:35回复
    随着对工程耐久性要求的提高,阴极保护、电化学脱盐等电化学保护措施被逐渐应用于严酷腐蚀环境中重大基础设施的保护,以防止或阻止环境中氯盐对钢筋混凝土结构的腐蚀,延长工程的使用寿命[1-4]。
    在电化学保护系统中,辅助阳极是整个保护系统的核心部分,其性能的优劣决定了象阴极保护等长期运行的保护系统的工作寿命。因此辅助阳极的研究一直是钢筋混凝土结构电化学保护中一项重要的工作内容。目前已适用于混凝土结构的辅助阳极材料有多种,如活化钛阳极、导电涂层阳极、铂阳极等,其中活化钛阳极具有排流量大、耐久性高、施工好等特点,是目前应用最成功最广泛的阳极系统[5]。活化钛阳极是在钛基材表面涂覆催化的铂、铱、钽或钌的氧化物的混合物,通常称为MMO阳极。MMO网状阳极于1985年在加拿大安大略省一座桥面板阴极保护中首次使用[6],之后,在全世界超过140万m2的钢筋混凝土结构阴极保护系统安装这种阳极,我国目前钢筋混凝土阴极保护工程基本上也采用MMO阳极系统。
    目前市场上MMO阳极涂层种类较多,不同种类涂层适用的环境条件不同[7-9],并且涂层的结构、厚度等对工作寿命也具有显著影响。文章对目前我国市场上的3种混凝土阴极保护用MMO阳极,开展了有关性能的试验研究,为钢筋混凝土结构电化学保护中阳极材料的选用提供参考


    2楼2014-08-29 09:36
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      试验方法
      1.1试样制作
      将3种不同种类涂层钛阳极(MMO-A、MMO-B和MMO-C)切割制成一定尺寸的试样,在一端焊接出引线,焊点处用环氧树脂封涂,分别用无水乙醇和丙酮清洗去脂,备用。1.2试验介质
      采用表1所示的试验溶液,并加入细度模数为2.5的人工砂,液面高出砂20mm,以模拟受氯盐污染的混凝土环境[10]。
      1.3涂层成分和形貌测试
      MMO阳极的性能与涂层成分和结构密切相关。采用X射线能谱仪分析3种MMO阳极涂层氧化物成分,用扫描电镜观察表面形貌,操作电压为20kV。1.4电化学性能测试
      材料在一定介质中会发生不同程度的腐蚀,自然电位的大小在一定程度上能够反映其耐介质腐蚀的能力。阳极极化曲线可以了解其作为阳极时的极化性能和排流能力。
      将试样分别浸泡在模拟溶液中,采用高阻抗数字万用表,定期测量试样相对于饱和甘汞电极的自然电位。
      待试样在模拟溶液中的自然电位基本稳定后,测定试样的阳极极化曲线。阳极极化曲线测量采用标准的三电极体系,步阶式改变电位的准稳态法进行。测量仪器为美国Princeton263A恒电位仪,参比电极为饱和甘汞电极,铂电极为辅助电极。电位扫描初始电位设定为0mV(相对于开路电位),终止电位1100mV(相对于SCE),步阶速率为20mV/(180s)。1.5
      强化寿命测试
      工作寿命是衡量阳极性能的一个重要参数。由于阳极在混凝土中实际工作寿命很长,一般要求数十年以上,因此不可能在阳极实际工作电流密度下运行后获得。往往都是在大电流密度下强化运行,其钝化时间称为强化寿命。混凝土中阳极强化寿命测试,按照NACEStandardTM0294—2001进行[10],采用PS-1型恒电位仪作为直流电源,提供0.89mA/cm2的恒定电流,铂电极作为辅助电极,采用数字万用表和甘汞电极测定试样的电位随运行时间的变化。在试验过程中及时用蒸馏水补充测试溶液的挥发损失,以维持原来的液面高度。当电位迅速升高时,表明阳极试样活性丧失而失效,总的通电时间即为阳极的强化寿命。


      3楼2014-08-29 09:37
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