IJC 国际期刊的腐蚀 1687 - 9333 1687 - 9325 Hindawi出版公司 10.1155 / 2016/3853045 3853045 研究文章 长期全美浮尘地质聚合物混凝土钢筋的腐蚀实验在氯化钠溶液 http://orcid.org/0000 - 0001 - 6930 - 0771 阿斯马拉 y . P。 1 Siregar j . P。 1 Tezara C。 2 Nurlisa 王ydF4y2Ba 1 Jamiluddin J。 1 Deflorian 弗拉维奥 1 机械工程系 马来西亚彭亨大学 26600年食鱼貂皮 马来西亚 ump.edu.my 2 机械工程系 理学院 技术 工程和数学 英迪国际大学 71800年汝 Negeri Sembilan 马来西亚 newinti.edu.my 2016年 15 8 2016年 2016年 28 12 2015年 03 05年 2016年 09年 05年 2016年 2016年 版权©2016 y . p .阿斯马拉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。

本研究着重于一个实验调查确定粉煤灰对混凝土的电化学过程的影响在固化时间。分析了钢筋使用稳压器来衡量其他潜力,极化图,腐蚀速率。水灰比和粉煤灰量是不同的。固化24小时后在温度为65°C,样本沉浸在3.5%的氯化钠溶液电化学测试的365天。半电池电位和腐蚀电流密度的测量表明,粉煤灰对混凝土的腐蚀行为有重大影响。尽管粉煤灰倾向于创建被动阳极电流,它增加腐蚀速率。混凝土混合料的腐蚀电位降低相比没有粉煤灰混凝土。从结果可以概括,混凝土混合料70%的OPC(普通硅酸盐水泥)和30%粉煤灰显示最好的耐腐蚀性能。

 1。介绍

在积极的环境中,钢筋混凝土结构的早期退化是由钢铁腐蚀造成的。在混凝土、钢铁是被动由于混凝土的碱度保护钢的表面。然而,影响碳、氯和酸条件可以破坏钝化膜,使钢筋暴露在积极环境腐蚀。已经进行了一些努力,防止钢筋的腐蚀,提高了混凝土的质量。最近,使用聚合物来提高混凝土的质量吸引了,并获得极大的关注。与聚合物混凝土组合,所谓的地质聚合物,具有良好的抗拉强度、重量轻、高耐蚀性和耐久性。

因此,近年来,地质聚合物混凝土已经成为一个潜在的替代品取代传统的硅酸盐水泥混凝土(OPC)用于基础设施建设。相比之下,与OPC,大多数地质聚合物系统依赖于微加工天然材料提供的绑定代理。地质聚合物的化学结构是基于碱激活无机粘结剂。这个化学参与古董绑定( 1),已经被Purdon意外地发现了在当代时期( 2]。在1950年代,地质聚合物已经用作水泥替代粘结剂( 3]。这些绑定由碱和渣称为地质聚合物。粘结剂被开发,使得羟基化和缩聚反应的热活化高岭土(偏高岭土)碱性溶液在1950年代( 4]。地质聚合物混凝土的强度可以被修改以获得最好的性能。然而,研究人员仍在寻找最佳的进步地质聚合物的合成提供最好的保护钢筋,减少腐蚀速率可以提高混凝土的初始恶化的时候。

一些研究人员进行和Hanzliček等( 5),2014年,研究了固体产品可以用作建筑材料,具有良好的保温材料。拉施德[ 6McLellan)(2015)和et al。(2011) 7, 8)使用粉煤灰和水泥的结合来提高机械的地质聚合物混凝土。他们得出的结论是,地质聚合物混凝土有一个未来的材料,可以作为一种结构材料来取代OPC的角色。在进一步的调查,他们发现粉煤灰的主要化学物质贡献提高压应力是钙化合物(曹和Ca(哦)2)。地质聚合物混凝土的压应力,在他们的实验中,达到29.2 MPa曹3%和3% Ca(哦)2添加。

地质聚合物的研究显示关系的最基本方面的化学粘结剂系统在混凝土强度,但在预防钢筋混凝土腐蚀的作用尚未完全了解。因此,提高混凝土的耐腐蚀性能,环保引进地质聚合物混凝土。在这项研究中,腐蚀速率测试和钢筋混凝土的腐蚀极化测试被测试在3.5% NaCl浓度和调查。本研究也进行了描述混凝土结合粉煤灰地质聚合物的能力保护钢筋腐蚀。

 2。方法 2.1。混凝土混合料配合比设计

比例的粉煤灰水泥混合料配合比设计中使用了0%,10%,30%,和50%指出A, B, C, D表 1一样,在 9]。标本是用空气处理模具的七天前删除。最低标准的混凝土的抗压强度将25 MPa。一公斤8 M氢氧化钠(氢氧化钠)的解决方案是由稀释297克氢氧化钠颗粒与703克水。氢氧化钠固体是99%纯度和硅酸钠溶液(Na2SiO3,Na2SiO O = 14.7%2= 29.4%,水质量= 55.9%)被用作碱性催化剂( 10]。更详细的给出了混凝土混合料配合比设计的表 1和 2。

地质聚合物混凝土的混合比例。

水 水泥 粉煤灰 细集料 粗集料
OPC 一个 1.09 1.84 0 3.88 5.62
OPC + 10%足总 B 1.09 1.65 0.19 3.88 5.62
OPC + 30%足总 C 1.09 1.29 0.55 3.88 5.62
OPC + 50%足总 D 1.09 0.92 0.92 3.88 5.62
氢氧化钠溶液 Na2SiO3解决方案 粉煤灰 细集料 粗集料 额外的水
地质聚合物混凝土 E 0.25 0.54 2.15 3.34 6.22 0.16

具体的属性和混合设计。

强度 N / 25毫米2
聚合类型:粗 坠毁
聚合类型:很好 坠毁
自由水灰比 0.59
衰退:30 - 60毫米,VB(时间) 3 - 6秒
最大总大小 20毫米
自由水含量 210公斤/米3
水泥含量(C1) 355公斤/米3
混凝土的密度 2400公斤/米3
总总含量 1834.09公斤/米3
细骨料的内容 3514.7公斤/米3
粗集料含量 1052.10公斤/米3
固化时间 28天

具体的样本被放置在室温下的阴影区域。这些标本是保护暴露在阳光和雨水。标本受到沉浸在人工海水含有氯化钠(氯化钠)浓度为3.5%。365天的标本都沉浸在解决方案。

 2.2。腐蚀速率测试

加强钢筋的腐蚀速率是由线性极化电阻(LPR)。电化学测试进行普通的波特兰水泥混凝土,火山灰混凝土,全美浮尘地质聚合物混凝土标本使用稳压器。LPR通常用于确定瞬时测量电极的腐蚀速率。中的IR降值覆盖混凝土具有重要意义和可能不同标本作为高电阻中混凝土。的IR降值具体需要确定和补偿确定老妈的腐蚀电流密度−2相对于钢筋面积。线性极化电阻的定义是这条曲线的斜率( R p = d E / d 我 ) E c o r r 。实验可以获得几毫伏(通常10 mV)为阳极和阴极方向和所需的当前记录。标本的钢筋作为工作电极(我们)极化±20 mV的平衡电势扫描速度每秒0.1 mV基于ASTM g electro-polarization - 59 - 97标准测试。

 2.3。实验装置

三个电极与稳压器工作电极、参比电极和对电极。钢筋是嵌在混凝土作为工作电极。饱和甘汞电极使用一个电极由银沉浸在饱和氯化钾(氯化钾)解决方案。一个碳棒是对电极。图 1显示了钢筋腐蚀试验。图 2显示了实验测试。

腐蚀试验的实验设置。

腐蚀试验的设置。

 3所示。结果与讨论 3.1。固化时间对腐蚀电位的影响

计算结果列在下表中 1。这个表所示,腐蚀率从0.01到0.03不等 μ米/年。样本结果为所有类型的具体总结在表 3。表显示了腐蚀电位、腐蚀电流,最后腐蚀速率。腐蚀电位( E c o r r E),样本显示的积极价值最高0.670 V和样本显示更多的负面价值是0.539 V。腐蚀电流的结果,混凝土与价值最高的1.2512 μ一个/厘米2和混凝土E显示了最小值。混凝土腐蚀速率是最低的0.0126 D μ米/年。

影响类型的混凝土腐蚀速率和腐蚀电位。

类型的混凝土 腐蚀电位( E c o r r ),V 腐蚀电流( 我 c o r r ), μ一个/厘米2 腐蚀率( C R ), μ米/年
一个 −0.539 1.2512 0.0154
B −0.549 1.1258 0.0131
C −0.574 1.2208 0.0142
D −0.585 1.0908 0.0126
E −0.670 1.0728 0.0264

火山灰混凝土(样品B, C, D)包含一个不同比例的水泥和粉煤灰低腐蚀率与普通硅酸盐水泥相比,混凝土和地质聚合物混凝土。粉煤灰的存在,它有助于控制alkali-silica反应通过减少水的渗透和扩散系数碱由外部来源从海水或氯化钠溶液。氢氧化钙的火山灰反应,形成的水化水泥在辅助胶凝材料与硅反应生成硅酸钙水合物、填充毛孔,减少他们的连接。

从图 3腐蚀电位( E c o r r E),具体显示的最高价值是0.670 V紧随其后的是混凝土D 0.545 V和混凝土C是0.574。第二个最小值是混凝土B 0.549和最低的 E c o r r 具体是,0.539 V。腐蚀电位被定义为唯一的系统的总氧化速率等于减少十字路口。文献[ 11)已经提到 E c o r r 当氢还原的速度等于发生金属溶解的速率。由于这个原因,导致获得的最高价值的腐蚀电位的结果变得更好。腐蚀电位和腐蚀速率随着时间的推移下降与此一致的是阳极反应的时间依赖性。

钢筋对腐蚀电位的影响在3.5%氯化钠溶液浸泡后365天。

 3.2。钢筋对扫描极化的影响

图 4显示了不同的混凝土混合物的极化图后10周。基于图,减少潜在的腐蚀是混凝土样本E、D、C、B, A .混凝土完全OPC混凝土。具体的样品B, C, D和OPC水泥和粉煤灰混合。混凝土E是一个地质聚合物的粉煤灰与碱性溶液混合,氢氧化钠。混凝土B显示了绝对的最小值电流和混凝土E是最高的。

钢筋的极化扫描在3.5%氯化钠溶液浸泡后365天。

所有的混凝土样品A, B, C, D, E显示稳定的存在钝化膜形成的圆。在金属表面钝化氧化膜的形成是腐蚀保护的一个重要方面 12]。通过金属离子通过氧化膜发生很慢所以目前由于金属离子离开金属表面变得非常小的时候是一个氧化膜完全覆盖。因此,防止腐蚀的金属钝化。被动层可以防止进一步的基础金属的溶解,因此,降低了腐蚀速率无关紧要的低水平( 13]。这实际上钝化膜不阻止腐蚀但降低了腐蚀速率是无足轻重的水平( 14]。

 3.3。混凝土对腐蚀速率的影响

基于图 5,结果表明,增加混凝土中粉煤灰的比例替代一定只会降低混凝土的腐蚀电位。从实验中,混凝土C粉煤灰OPC(70%和30%)腐蚀电位最低。混凝土D (OPC和50%粉煤灰50%),腐蚀电位低于c .混凝土E(地质聚合物混凝土)最高消极的腐蚀电位虽然含有大量的粉煤灰。这样做的原因可能是,粉煤灰中含有大量的金属氧化物。如果有太多的金属氧化物污染,电导率会高。高导电率将使金属离子的转移的钢筋混凝土自电位差。的替代粉煤灰混凝土的耐蚀性提高。替代比例的粉煤灰的增加降低了钢筋的腐蚀电位。随着粉煤灰较小的粒径与水泥颗粒相比,粉煤灰颗粒填充比水泥颗粒的孔隙结构混凝土( 14]。因此,混凝土的孔隙度会降低,混凝土的氯离子无法穿透。

几种类型的混凝土腐蚀速率在3.5%氯化钠溶液浸泡后365天。

 4所示。结论

从结果可以概括,混凝土混合料70%的OPC(普通硅酸盐水泥)和30%粉煤灰有最好的耐腐蚀钢筋。它给了腐蚀速率最低。扫描极化显示地质聚合物增加腐蚀电位的大小50 mV。粉煤灰地质聚合物相结合时,腐蚀电位的具体表示减少。被动电影在钢铁表面的形成也发现在地质聚合物混凝土。当更多的粉煤灰地质聚合物混凝土中含有浓度、钢筋的钝化膜形成的倾向较高。地质聚合物混凝土提供了积极影响阳极极化的钢。然而,由于粉煤灰低电阻率,增加钢的腐蚀速率引起的。腐蚀速率通过混合物最低的是6.248×10−3毫米/年60天的浸泡试验。与此同时,地质聚合物混凝土的腐蚀速率71.312×10−3毫米/年。所示的腐蚀电位地质聚合物混凝土−0.905 mV。

 相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

 确认

作者感谢马来西亚彭亨大学提供资助和设施研究。

 杰克逊 M。 Deocampo D。 马拉 F。 Scheetz B。 Mid-Pleistocene火山灰火山灰在古代罗马混凝土 地质考古学 2010年 25 1 36 74年 10.1002 / gea.20295 2 - s2.0 - 72549088521 Purdon a . O。 碱金属在高炉矿渣的作用 化学工业协会杂志》上 1940年 59 191年 202年 Glukhovsky 诉D。 土硅酸盐:他们的性能、技术和制造和应用领域 1965年 基辅,乌克兰 土木工程学院 Nabeel M。 Azher 一个。 华 一个。 阿里·沙阿· s M。 设计、制造和控制的多功能三自由度机械手臂 学报第一国际会议传感工业控制、通信、和安全技术 2013年1月 进行 我。 Hanzliček T。 铝的凝固生产废物地质聚合物矩阵 《清洁生产 2014年 84年 1 657年 662年 10.1016 / j.jclepro.2014.04.043 2 - s2.0 - 84922845026 拉施德 a . M。 潜在使用磷石膏alkali-activated粉煤灰的影响下升高温度和热冲击循环 《清洁生产 2015年 87年 1 717年 725年 10.1016 / j.jclepro.2014.09.080 2 - s2.0 - 84922439925 McLellan b . C。 威廉姆斯 r P。 躺 J。 范Riessen 一个。 货物订单 g D。 成本和碳排放对地质聚合物贴相比普通硅酸盐水泥 《清洁生产 2011年 19 9 - 10 1080年 1090年 10.1016 / j.jclepro.2011.02.010 2 - s2.0 - 79954904189 Natarajan k。 讲座10:极化techniques-corrosion率测定 先进的腐蚀工程 2014年 印度班加罗尔 印度 NPTEL网络课程 Embong R。 Kusbiantoro 一个。 沙菲克 N。 Nuruddin m F。 强度和含高钙粉煤灰地质聚合物为基础混凝土的微观结构特性和water-absorptive聚合 《清洁生产 2016年 112年 第1部分 816年 822年 10.1016 / j.jclepro.2015.06.058 2 - s2.0 - 84933556118 Tudjono 年代。 Purwanto X X X。 Apsari k . T。 研究添加纳米粉煤灰的效应和纳米石灰砂浆的抗压强度 Procedia工程 2014年 95年 426年 432年 10.1016 / j.proeng.2014.12.202 段 P。 严 C。 罗 W。 周 W。 小说表面由疏水改性防水源自偏高岭土地质聚合物 材料的信件 2016年 164年 172年 175年 10.1016 / j.matlet.2015.11.006 2 - s2.0 - 84946555766 王 h·W。 堆栈 M . M。 物理气象沉积锡的泥浆侵蚀损耗和CrN涂层在腐蚀控制 摩擦学的信 1999年 6 1 23 36 10.1023 /:1019186918225 2 - s2.0 - 0002194551 Bilir T。 Gencel O。 Topcu i B。 迫击炮与粉煤灰细骨料的性质 建筑和建筑材料 2015年 93年 782年 789年 10.1016 / j.conbuildmat.2015.05.095 2 - s2.0 - 84938216415 Balczar 我。 Korim T。 Dobradi 一个。 相关的力量显气孔率geopolymers-understanding通过设定时间的变化 建筑和建筑材料 2015年 93年 983年 988年 10.1016 / j.conbuildmat.2015.05.059 2 - s2.0 - 84938214827