文摘

本研究关注胶结粘合剂的影响电化学治疗钢嵌在盐污染的砂浆。作为粘结剂,普通硅酸盐水泥(OPC)和地面粒状高炉矿渣(矿渣微粉)的电流密度和使用250 - 750 mA / m²氯化是申请4周完成电化学提取。评估的影响电化学治疗氯概要和腐蚀行为覆盖氯浓度、电流密度、线性极化电阻,测量开路电位和质量损失。应用直接电流密度的增加导致减少氯浓度在附近的钢铁,伴随着减轻腐蚀损害。电化学治疗更非凡的砂浆的性能包含矿渣微粉可能由于绑定机制。然而,腐蚀损害更有害的矿渣微粉而不是OPC在给定的潜力,而矿渣微粉有优越的耐蚀性腐蚀环境和治疗条件。因此,电化学治疗应谨慎评估埋置钢筋的腐蚀状态取决于粘结剂类型。

1。介绍

氯离子在钢筋混凝土结构被认为是最激进的因素与钢腐蚀相关的降解过程,从而导致减少结构适用性。改善耐腐蚀的高电阻率恶化大规模进入普通硅酸盐水泥(OPC)混合与粒状高炉矿渣等补充水泥矿渣微粉和粉煤灰(PFA)被广泛使用1,2]。与OPC混凝土相比,这种混合水泥混凝土通常有较低的扩散系数,造成较低的连通性与小毛细管孔隙(3,4)和更高的约束力的能力(5,6]。为这些材料的耐化学腐蚀的钢界面积累,降低pH值较低的缓冲能力,防止在钢铁表面被报道7]。提高的直接耐腐蚀混凝土由火山灰材料长期退化收益后,一些根据电化学研究氯萃取治疗补充水泥混凝土用执行(8]。电化学治疗确保更好的性能的影响混凝土结构的腐蚀环境已经提交在1970年代首次发行9),后来用于调查其影响界面steel-cement矩阵的属性的键的强度(10和水化产品的配方11]。然而,它仍然是模棱两可的是否添加氯化火山灰材料在混凝土是有益的电化学提取治疗应用于材料含有氯离子。

在目前的研究中,粘结剂类型的影响,包括独家OPC和混合水泥和矿渣微粉,在删除最初从里面含有氯化物钢芯迫击炮和合成腐蚀康复评估通过测量极化电阻和腐蚀电位阴极电流密度的变化在250年和750年之间mA / m²。同时,腐蚀产物的数量是由测量腐蚀钢的质量损失为了找到腐蚀的阴极电流密度和速度之间的关系的过程。从这些作品,可以确定基于矿渣微粉的胶结材料的耐腐蚀性能的变化下阴极电流密度和评估其效率提高耐久性的阴极保护。

2。实验工作

2.1。样品制备

在这项研究中使用的绑定类型是OPC和矿渣微粉氧化的成分表1。砂浆的配合比标本用于本研究表所示2在氯化钠溶液作为混合水保持最初的氯化物含量,重量3.0%的氯化物的粘合剂。砂浆标本丢集中定位钢筋,蒙面结束的水泥粘贴,防止腐蚀下屏蔽材料丰富,在一个70毫米×70毫米×150毫米的立方体模具如图1。迫击炮标本脱模后24小时,然后用聚乙烯薄膜,避免离子浸出化学成分或入侵的标本。后56天的养护室 °C完成后,从标本伸出钢铁与电线连接组成电路。钛网的标本,包围了,当时与线作为阳极。评估对除氯腐蚀行为和影响,砂浆标本制作在两组有四个复制为每个测试。虽然两组的处理同样的电化学治疗,一个是设置监控电电流极化测试后评估的质量损失和碎钢铁在臼。钢筋的初始质量,嵌入在灰浆样品属于这个群体,应事先测量计算钢腐蚀前后的质量差。另一个是氯化地面获得的内容在附近的钢铁在电化学治疗。

随后,直流电流应用于嵌入式钢铁和电化学处理的钛网。标本被引入电解液帮助通过电子和250之间的电流密度应用不同,500和750 mA / m²相关面积28天的未受保护的钢。后立即电化学治疗,极化的测试和测量开路电位进行了所有的标本包括标本的未经处理的条件。

2.2。腐蚀行为

腐蚀电位和极化电阻测量偏振技术的使用稳压器执行测试和开路电位电化学治疗后见图1。钢的突出,针对调查的腐蚀特性,是连接到稳压器作为工作电极。同时,钛网是用于辅助电极和标准甘汞电极接近标本作为参比电极。可能被在±25 mV的腐蚀电位扫描速率低0.1 mV / s。极化电阻是源于当前在线性范围的变化可能被。因此,极化电阻,与钢的腐蚀速率有关,可以通过计算 在哪里过电压的意思是区别应用潜力和腐蚀电位,是当前应用到钢过电压时,然后呢极化电阻。

嵌入式钢铁和钛网之间的电流监控每12 h通过测量电位降10 kΩ的电阻器。电镀电流密度是由欧姆定律计算。腐蚀起始可以被定义为的时间急剧增加的电流密度出现在钢铁和阴极之间。测量质量损失造成腐蚀钢筋,标本分离的原电池腐蚀起始后的测试标本发生。钢筋的质量,生锈是被刷在克拉克的解决方案在30分钟,在蒸馏水清洗,干燥,测定。然后,质量损失可以通过减去的重量计算钢后去除腐蚀从原来的体重。四个未腐蚀的钢钢筋也处理同样的程序来补偿的附加质量损失由于应用强酸解决钢铁表面。

2.3。除氯附近的钢铁

氯浓度分布后的砂浆样品阴极当前应用程序测量评估的影响电化学治疗氯的去除。钛网封闭的标本被磨的标本diamond-grit盘直径50.0毫米,获得尘埃样本点的顺序从表面28.5毫米。附近的氯化物含量钢是由使用硝酸溶液中酸溶性提取,紧随其后的是电位滴定银亚硝酸盐。

3所示。结果与讨论

3.1。氯化物含量与腐蚀之间的关系开始

氯浓度在一个附近的钢铁电化学治疗后根据应用电流密度和混合砂浆表3。氯含量测定为27.0 -30.0毫米由于有限的调查覆盖深度30.0毫米。虽然是一个微不足道的差异标本治疗可能由于骨料的分布,很显然,电化学治疗非常有效的消除氯离子从钢铁表面阴离子和钢铁之间的推斥力,作为阴极,无论粘结剂类型。减少氯离子是非凡的电流密度(即只有最低的。250 mA / m²),而略微减少氯离子在高电流密度的情况下在相同电流密度的增量。另一方面,减少氯浓度总是在矿渣微粉与OPC相比更高的电流密度。

化电流监测进行了长达100天的观察和终止腐蚀起始(12]。钝化膜通常可以被解释为被打破时,通过1 - 2 mA / m电流密度急剧增加²。因此在目前的工作中,腐蚀起始被定义为在电镀电流密度超过2 mA / m²完全考虑repassivation的可能性。OPC腐蚀起始所需的周期是12,34岁的42岁66天,当应用电流密度是0,250,500,750 mA / m²分别见图2。在砂浆中含有矿渣微粉,相应的时间9日,40岁,60岁,84天与应用电流密度增加。对于控制的情况,似乎矿渣微粉没有影响砂浆的耐久性,因为氯离子在钢筋的内容已经在氯阈值水平,从0.3%到2.0%不等的重量与混合粘结剂的混合3%的氯化钠。腐蚀的矿渣微粉总是晚于起始OPC除了未经处理的条件。与此同时,应用电流密度越高,后期腐蚀起始无论粘结剂类型。此外,这也是值得注意的矿渣微粉显示化电流密度急剧增加腐蚀起始后,与逐步公开化的趋势。

3.2。腐蚀行为取决于粘结剂类型和电流密度

极化电阻和开路电位测量应用电流密度受电化学治疗4周测定见图3。OPC的极化电阻变化约为1.82,4.67,23.58,和40.46Ω·厘米0,250,500,750 mA / m²分别为电流密度。矿渣微粉时,极化电阻范围约为3.35,6.32,47.08,和102.51Ω·厘米取决于应用电流密度。的极化电阻成反比,腐蚀速率对于欧姆定律,可以解释的定量钢筋与钢表面的腐蚀发生速度。可以是已知的,因此,腐蚀速率是强烈依赖程度的电化学治疗;应用电流密度的增加总是导致腐蚀速率降低。同时,OPC,腐蚀电位治疗,占−655 mV与南加州爱迪生公司,增加520−−485和475−在电化学治疗等效电流密度,而矿渣微粉的腐蚀电位是增强从610−−412−377和310−mV与南加州爱迪生公司。开路电位,腐蚀电位,在目前的研究之间的电压差是钢嵌在砂浆和参比电极,这表明表面腐蚀钢的可能性;腐蚀电位越高,腐蚀的可能性越低。在同样的意义上,很明显,极化电阻和腐蚀电位越高,电流密度时,所指钢铁腐蚀的缓解;此外,减少腐蚀风险比OPC在矿渣微粉混合更引人注目。

从标本获得钢钢筋的锈,破碎化电流监测的末尾,是清洗和刷在酸溶液中删除。质量差的平均值给出钢筋腐蚀前后的表4包括加工损失,所表达的质量损失的百分比原钢筋的质量。结果表明,应用电流密度的增加导致降低钢的质量损失;换句话说,质量损失很大程度上取决于应用的电流密度。矿渣微粉还降低了质量损失比OPC chloride-induced腐蚀轻微。然而,很明显,所有的钢铁的腐蚀嵌入在砂浆标本发生根据所有的质量损失超过加工损失,这意味着这些可见尽管重要的影响在repassivation应用电流密度和矿渣微粉。

3.3。除氯对腐蚀行为的影响

减少氯内容参与钢附近的标本和腐蚀电位的增加取决于应用电流密度图4。OPC氯化物的减速比为26.0,28.8,和33.0电流密度的250年,500年和750年马/ m²分别;与此同时,它是36.6,39.8,和47.0相同的电流密度的矿渣微粉。电化学治疗矿渣微粉的效率被预期比OPC由于绑定能力越高,而结果显示扭转趋势。期望和实践之间的差异是由于绑定机制,分为物理和化学过程。物理吸附的绑定了氯离子表面的C-S-H水合物在水泥矩阵通过静电或带电粒子之间的范德华力。在化学绑定的情况下,弗里德尔盐的形成,静止,是通过离子交换机制意义吸收或C的反应₃A和C₄房颤期间与氯化物在烧块水化(6,13]。绑定氯化物身体下可以溶解氯离子电化学治疗;相反的化学绑定氯化物仍不动,而不是删除作为结晶盐形式。它被认为,因此,降低氯含量的矿渣微粉混合砂浆更值得注意的是由于物理绑定氯占高比例的总氯,尽管氯绑定矿渣微粉优于OPC的能力。然而,比物理和化学绑定为每个绑定并没有提到在当下研究。氯含量和腐蚀电位之间的关系可以从类似的推导结果的趋势与电流的大小不同,在腐蚀的概率是强烈依赖于氯离子的浓度。似乎减少腐蚀的腐蚀电位上升概率由于钢筋稳定取决于现有的氯离子量,这是积极的离子对腐蚀,在附近的钢铁。

3.4。腐蚀电位和腐蚀速率之间的关系

这是考虑到流行的腐蚀电位腐蚀速率的趋势是基于实际腐蚀图5。从质量损失计算腐蚀速率测量后化电流监测虽然法拉第定律。值得注意的是,腐蚀电位越低钢腐蚀速率越高,发生为每个绑定类型。类似电镀电流密度4.5马6 / m²在所有情况下意味着钢铁腐蚀已经启动,显示在图2,由于更多的腐蚀,导致一个完全相同的期间在腐蚀电位较低的腐蚀。当谈到关键的腐蚀电位有腐蚀的发生,这是定义为−278 mV与南加州爱迪生公司(14),所有标本的腐蚀电位测量电化学治疗后仍低于阈值表明腐蚀的发生。不可避免的是,腐蚀发生在腐蚀监测的100天标本根据腐蚀概率超过90%。因此,应用电流密度,不同的马在250年和750年之间/ m²执行氯化电化学提取,不能完全实现保护钢铁腐蚀的氯污染的迫击炮。此外,指出矿渣微粉混合的腐蚀速率高于OPC混合拥有相同的腐蚀电位,尽管矿渣微粉评估减轻腐蚀电场下更由于绑定能力和绑定机制。因此,它是至关重要的,矿渣微粉是暴露在类似的腐蚀电位进一步腐蚀风险与OPC相比,尽管矿渣微粉显示比OPC在同样的环境下更好的耐久性或相同的治疗条件。

4所示。结论

电化学治疗的影响砂浆污染3%氯化物与粘结剂氯化钠的形式被确定实验通过评估腐蚀行为和氯化物的含量在钢筋嵌入式的附近。所有的标本,为每个目的分为两组,治疗相同,直到年底电化学治疗。OPC和60%矿渣微粉是用来研究混合料配合比设计的好处和砂浆的应用电流密度范围250 - 750 mA / m²相对于未受保护的钢的表面为4周模拟氯化电化学提取。结论实验来自本研究给出如下:(1)氯概要文件和后100天的化电流监测测量腐蚀性能进行了同时确定电化学腐蚀起始治疗的好处。值得注意的是,氯化电化学提取影响更清除附近的氯化物钢应用电流密度的增加。此外,在当前单元格电监测、腐蚀开始在12日,34岁的42岁和66天OPC应用电流密度时0,250,500,750 mA / m²分别;同时,矿渣微粉的腐蚀起始是9日,40岁,60岁,84天在相同应用电流密度;增加氯浓度提取治疗导致的增加的钢的钝化。未经处理的条件,似乎矿渣微粉没有影响腐蚀的发生,因为深度的氯化物含量钢在砂浆已经氯阈值水平。(2)腐蚀行为,包括极化电阻开路的潜力,和质量损失,年底评估电化学治疗。极化电阻和钢筋的腐蚀电位盐污染砂浆是提高电流密度时的应用;换句话说,电化学治疗降低了腐蚀速率和腐蚀的可能性。当谈到质量损失,它也表明,应用电流密度的增加导致减少钢铁和矿渣微粉的质量损失降低了质量损失比OPC chloride-induced腐蚀。(3)电化学氯萃取的影响依赖于混合粘结剂类型由于氯绑定机制。氯化物的减速比为OPC和矿渣微粉为33%和47%,分别在最高750毫安的电流密度/ m²。这个结果可能是由于较低的氯化物化学固定在矿渣微粉混合,其中物理绑定机制占总有界氯化物的高比例。减少氯含量的矿渣微粉混合砂浆更引人注目,因为更多的氯离子吸附在矿渣微粉表面水合物分解成自由离子比OPC在流动。因此,腐蚀电位的增加对矿渣微粉是更重要的比OPC根据钢筋成为稳定取决于现有的氯离子在钢筋的深度。(4)当腐蚀速率计算钢的腐蚀和腐蚀电位测量的电化学治疗比较,所有的钢铁不能完全repassivated,尽管电化学治疗的好处比OPC在矿渣微粉更引人注目。腐蚀损害似乎更致命的矿渣微粉比OPC在相同的腐蚀电位,而矿渣微粉腐蚀性能优于相同环境下OPC和治疗条件。因此,应审慎评估腐蚀状态取决于粘结剂类型。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究受到了来自技术进步研究项目资助由土地、基础设施和运输韩国政府(没有。15 ctap-c097546-01)。