石灰碳酸钠激发矿渣混凝土钢筋锈蚀性状检测.docx

福州大学实验报告课程名称：新型建筑材料实验名称：石灰碳酸钠激发矿渣混凝土钢筋锈蚀性状研究实验项目：石灰-碳酸钠激发矿渣混凝土钢筋锈蚀性状检测一、实验目的研究生结合自己研究方向，根据现有文献和相关混凝土配合比规范，设计高性能碱激发混凝土配合比，并通过试验，验证发觉其钢筋在其中的锈蚀规律。研究配置不同激发剂（碱当量）掺量对该激发剂碱矿渣混凝土，研究变化参数对激发剂碱矿渣混凝土钢筋锈蚀的影响。混凝土中钢筋锈蚀的非破损检测方法有分析法、物理法和电化学方法三大类。分析法根据现场实测的钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度、有害离子的侵入深度及其含量、纵向裂缝宽度等数据，综合考虑构件所处的环境情况推断钢筋锈蚀程度;物理方法主要通过测定钢筋锈蚀引起电阻、电磁、热传导、声波传播等物理特性的变化来反映钢筋锈蚀情况;电化学方法通过测定钢筋/混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋锈蚀程度或速度。混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学过程，电化学测量是反映其本质过程的有力手段,与分析法或物理方法相比,电化学方法还有测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪和原位测量等优点,因此电化学检测方法得到了很大的重视和发展。在实验室已成功地用于检测混凝土试样中钢筋的锈蚀状况和瞬时锈蚀速度，并已开始尝试用于现场检测。电化学方法是混凝土中钢筋锈蚀无损检测的发展方向。混凝土中钢筋锈蚀的电化学检测方法主要有自然电位法、交流阻抗谱技术和极化测量技术，线性极化法等。恒电量法、电化噪声法、混凝土电阻法、谐波法等也在发展中。线性极化法是1957年提出并发展起来的一种快速而有效的腐蚀速度测试方法。这一方法以过电位很小时(n<10mV),过电位与极化电流成线性关系作为理论根据。根据腐蚀电化学理论，在极化曲线的微极化区,极化电流与过电位成正比。线性极化技术在试验研究与现场检测中应用广泛，测量方便快捷，试验室测试精度可与失重法不相上下，是主要的电化学检测手段。英国研制了程式化的线性极化测试设备,并用于现场检测。二、实验材料(1)石灰(Cao):西陇化工有限公司生产，为粉末状，纯度大于99%。(2)碳酸钠：西陇化工有限公司生产，为粉末状，纯度大于99%。(3)粗骨料：所用普通石子按照建筑用卵石、碎石(GB/T14685-2001)规定的方法对石子的各项指标进行测定，其各项指标、级配见表和表。表3普通石子的技术指标表观密度(kgm3)堆积密度(kgr3)吸水率(%)压碎值(%)266015320.28.45%表4普通石子的级配表(分计筛余)粒径2.36mm4.75mm9.5mm16nun19mm分计筛余(%)O8.3682.98.74O(4)细骨料：采用闽江河砂，根据标准建筑用砂(GB/T14684-2001)测得细骨料的各项技术指标见。表1,颗粒级配见表，表1细骨料各项技术指标细度模数堆积密度(kgm3)表观密度(kgm3)粒径(mm)2.514812590<5表6细骨料的颗粒级配筛子孔径(mm)分计筛余()累计筛余()4.7500.02.360.50.51.182.83.30.604649.30.3045.194.40.155.199.5<0.150.5100(5)水：采用福州地区的自来水。(6)矿渣：采用泰宇混凝土厂提供的矿渣，其主要化学成分及基本指标见表、表。表7矿渣主要化学成分氧化物SiO2CaOA12O3MgOTiO2MnO含量（）32.8537.4413.0110.782.150.37表8矿渣各项技术指标基本指标碱度系数(MO)质量系数(Kkc)活性系数(Ma)实测值1.0511.7310.39矿渣各项技术指标计算方法如式2/、式2-2、式23所示。(a)碱度系数M):，(2-1)Ssio1+A12Oy(b)质量系数Mc=（2-2）SiO1+&MnO+O1（C）活性系数（2-2）aSiO2碱度系数表示矿渣的材性，若M0>1则称为碱性矿渣，若Mo=I则称为中性矿渣，若Mo<O则称为酸性矿渣。如表所示，该矿渣为碱性矿渣。质量系数反映了矿渣中活性组分与非活性组分之间的比例，此比值越大，活性越高。（7）电化学工作站三、实验环境（1）环境温度20±2（2）相对湿度80%四、试验方法4.1 石灰-碳酸钠激发矿渣混凝土配合比设计根据CaO+Na2CO3+H2O=CaCO3+2NaOH,设计每组添加的石灰与碳酸钠摩尔比为1:1,两者的绝对掺量按照所生成氢氧化钠的质量（分别为总分量质量的5%、6%、7%）来确定，分别对各实验组定义命名为ST5、ST6、ST7o其中所有实验组混凝土水灰比固定为0.33,胶凝材料粉料定义为石灰、碳酸钠、矿渣三种。该石灰-碳酸钠激发矿渣混凝土的配合比设计见表7.表7石灰-碳酸钠激发矿渣混凝土的配合比（kg）编号水氧化钙碳酸钠矿渣砂石子ST5160.6520.4438.70426.20584.17116836ST6160.6524.5246.44415.84584.171168.36ST7160.6530.6658.05397.7584.171168.364.2 试验规范本试验的坍落度与抗压强度按照规范普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50080-2002)4.3 .试验步骤4.4 3.1试块成型过程（a）按照配合比称相应的试验材料用量，把所需的激发剂溶于水配成碱溶液；（b）将矿渣与水泥倒入混凝土搅拌机，搅拌90s；然后倒入砂子再次搅拌90s；再次加入粗骨料搅拌60s；（C）将所配的碱溶液倒入搅拌机中（见图1）,搅拌3min；最后将混凝土倒入坍落度仪测出混凝土的坍落度，并且将混凝土倒入尺寸为IOOnimX1oOnIn1XIoOInn1的模具里（见图2）,并将模具放置振动台振捣成型。每种技术条件制作3个试件。4.5 3.2养护条件养护温度20±2、相对湿度95%4.6 图1混凝土搅拌机图2浇筑所用试模4.7 .3钢筋的准备使用长100mm.直径6m的未锈钢筋制作钢筋电极。钢筋应经酸洗，酸洗液可用盐酸溶液（工业盐酸：水=1：1,另加纯盐酸量的2%3%的六次甲基四胺），中和液可用3%碳酸钠溶液。将钢筋泡入酸洗液中，待表面氧化皮溶解后取出。每根钢筋依次放在水、中和液中摇动几下，再放入另一盘中和液中浸泡。然后取出用水冲洗，再用干毛巾擦干，放入已预先升至1055C的烘箱内烘5min,至此酸洗完毕。再用粗、细砂布磨至光亮。钢筋使用前经过拉拔。钢筋露出部分（焊线端涂25Innb另一端涂5mm）和混凝土试块上，顶端连接导线。（见图3)4.84.9 .4浸烘循环试件蒸压养护3d后，放入烘箱，在80±2°C的温度下烘4d。冷却后放入塑料箱中，用浓度为3.5%的食盐水浸泡2d后取出，再放入烘箱，在60±2°C的温度下烘7d°共历时8d,为一次循环，由于时间关系，再做一次浸烘循环，然后对试件进行试验。塑料盆中的食盐水浓435在混凝土构件上选择测区，即在立方体试块的四个侧面分别作为一个测区；当测区混凝土有绝缘涂层介质隔离时，应清除绝缘涂层介质。测点处混凝土表面应平整、清洁。必要时应采用砂轮或钢丝刷打磨，并应将粉尘杂物清除。4.3.6导线与钢筋的连接应按下列步骤进行：在适当位置导线一端应接于电压仪的负输入端，另一端应接于混凝土中钢筋上；连接处的钢筋表面应除锈或清除污物，并保证导线与钢筋有效连接；测区内的钢筋必须与连接点的钢筋形成电通路。五、试验结果与分析石灰-碳酸钠激发矿渣混凝土的不同龄期电流腐蚀密度和速率结果见表8所示。表8石灰-碳酸钠激发矿渣混凝土的不同龄期腐蚀电流密度和速率不同龄期电流腐蚀密度和速率试验序坍落度mm7d腐蚀电流密7d腐蚀速率28d腐蚀电流28d腐蚀速56d腐蚀电流56d腐蚀速率号度(mcm2)(mma)密度（mAc2）率（mma）密度GnA/cm?)(mma)ST51250.0350.2990.0410.3360.0430.359ST61180.0230.2510.0280.2890.0300.308ST71150.0320.2890.0380.3220.0390.335从表8中坍落度数据可得知，本实验各配合比的石灰-碳酸钠激发矿渣混凝土的坍落度值随着激发剂的掺量加大而减小，表明激发剂的掺量增加致使混凝土工作和易性降低，这是由于拌合阶段初期激发剂使得部分矿渣解聚，并有一定的胶连作用，使得浆体粘稠度增加，工作性变差，激发剂掺量越大，此效应越明显，混凝土工作性越差，坍落度减小。从ST5到ST6的坍落度降低值为7mm,比从ST6到ST7的坍落度降低值3mm大,但三组实验坍落度均在110130mm之间，工作性依然优异由表8可知，表1所设计的石灰-碳酸钠激发矿渣混凝土配合比制作出来的混凝土在不同的的时期钢筋锈蚀情况不同，且呈现递增状态以至于后期稳定状态，ST5的钢筋不同龄期的电流密度和腐蚀速率都是最大的，这可能是因为ST5组的激发剂掺量不足，使得对矿渣的激发较弱，反应不充分，生成的胶凝材料较少，混凝土的密实性比较差，致使混凝土抗氯离子渗透性能差，因此推断出钢筋腐蚀的程度比较严重。ST7组激发剂掺量过大，使得矿渣的比例减小，粉料体系内被激发对象过少，或者是碱含量太高对水化产物有着其他影响，导致腐蚀电流速度和腐蚀密度不是最佳，因此抗钢筋腐蚀能力不是最佳。而ST6碱掺量适中，在水泥水化反应里面生成的凝胶大，混凝土的密实性增加，致使混凝土抗氯离子渗透性能提高，因此对钢筋防氯离子腐蚀能力是最好的。