甘蔗渣改性混凝土的腐蚀

抽象的

混凝土是一种多孔材料，水、氧气和腐蚀性离子(如氯化物)的进入会导致钢筋上的被动层分解。添加剂，如粉煤灰，微二氧化硅，稻壳灰和甘蔗渣，有一个尺寸分解，允许减少混凝土的孔径，因此，可能减少腐蚀过程。这项工作的目的是确定钢筋混凝土中钢筋的腐蚀率，通过添加20%的甘蔗渣的重量水泥。六个棱柱状标本(cm)与嵌入钢棒制备。其中三种含有20%的甘蔗渣(以水泥重量计)，其他三种没有。将所有样品置于3.5% NaCl溶液中，用极化电阻测定腐蚀速率。结果表明，与不添加添加剂的钢筋混凝土相比，添加甘蔗渣的钢筋混凝土的腐蚀率最低。

1.介绍

腐蚀是物质的损失，当金属暴露于环境时发生。这是化学和生物制剂之间相互作用的结果[1］．钢筋的腐蚀有两个主要问题，影响混凝土增强结构的使用寿命[2］．(一)钢筋中损失的金属降低了结构的机械性能。(b)腐蚀产物占据高于产生内部应力的基础金属的体积，这可能导致混凝土裂纹。

腐蚀过程的混凝土结构的降解是一个严重的问题，具有主要的经济影响[3.］．

在使用条件下，覆盖钢筋的混凝土对加固物理和化学保护。混凝土盖提供钢围绕钢的碱性环境，导致氧化物层的形成，称为无源膜，可保护钢免受腐蚀。然而，无源层在含有腐蚀引发剂的侵蚀性环境中不提供完美和永久障碍（主要是硫酸盐和氯化物，湿度，二氧化碳等侵蚀离子）[4］．这些因素与困难的环境条件下的建筑实践相同，导致钢筋腐蚀。二氧化碳可以通过减少混凝土的pH来引起腐蚀。一旦碱性环境被破坏，钢表面上的氧化物的保护层被破坏并且可以启动腐蚀。钢筋混凝土结构暴露于严重环境，但通常预计长时间持续或没有维修或维护。因此，钢筋混凝土结构需要耐用。来自环境的主要攻击形式之一是氯离子的入口，这导致钢筋的腐蚀和随后的结构的抵抗力，效用和美学的减少[5］．氯化物可以来自几个来源。它们可以在批处理期间引入混凝土，或者可以在服务期间从环境中引入。氯化物可以通过[6］(一)在添加剂中故意添加氯化物，在混合物中使用海水或受污染的聚集体，(b)盐渍雾和海水，直接滋润，(c)除冰盐。

矿物添加剂广泛应用于高性能混凝土桥梁、建筑以及陆上和海上结构。众所周知的矿物添加剂有硅灰、稻壳灰和飞灰。在混凝土生产中添加这些产品对环境有积极的影响，同时最大限度地减少其处理相关的问题[7］．

甘蔗渣是制糖的副产品。新鲜的甘蔗渣含有40%的水分，经常被用作糖厂的燃料。甘蔗纤维具有特殊的意义，因为它是制糖业的可燃材料，也是造纸、人造木材等的有价值的原料[8］．当该废物在受控条件下燃烧时，所产生的灰分含有无定形二氧化硅，其具有波佐静脉性质[9］．甘蔗渣甘蔗灰是世界范围内产生的主要废弃物之一，可作为矿物添加剂，主要原因是其高含量的二氧化硅(SiO)₂）。加入甘蔗泡泡囊灰（SCBA）作为水泥的替代物可以提供耐氯离子渗透和防水性能的额外增强。因此，进行测试以确定SCBA是否可用作混凝土增强结构的有效矿物添加剂[10］．

2.实验程序

2．1．材料

使用的材料是波特兰水泥（CPC-30R），河砂具有2.59的细度模量，河流粗骨料，最大尺寸为3/4'，水。本研究中使用的甘蔗囊灰（SCBA）是从Los Mochis，Sinaloa，México的当地糖厂获得的。将灰分从650℃烧成甘蔗渣1小时。

2．2.热重分析(TGA)

甘蔗渣的燃烧温度要求得到非晶硅灰₂使用TGA确定。使用的设备是TA仪器同时DTA-TGA STD 2.960，在静态大气中的温度扫描速率为10°C / min。

2.3。X射线衍射

在燃烧甘蔗渣后，灰烬被制成粉末，并使用X 'Pert Pro X射线PANalytical Mod进行检查。

2.4。混凝土标本

尺寸为100×70×70mm的四个棱镜混凝土试样，用嵌入混凝土中的单个12厘米长的1018钢筋（直径0.9525mm直径）。为了限制钢的暴露区域，钢筋部分涂有非腐蚀性涂料，留下5厘米的暴露长度。将混凝土用水与水泥比为0.60制成。通过用甘蔗面包灰灰替换20％重量的水泥，剩下的含有两种样品，并且剩余的不含甘蔗囊灰。通过将样品浸入水中28天来固化。在固化期后，将标本暴露于3.5％重量的氯化钠溶液。

直径三个100毫米长的混凝土圆柱体，不含20％甘蔗芯灰的加入抗压强度试验。

为了加速氯离子的进入，将样品在3.5%的NaCl溶液中部分浸泡3天，然后干燥4天，循环暴露于氯化钠溶液中。

2．5．线性极化电阻

线极化电阻用ACM仪器的单通道恒流/恒电位器GILL A.C.测定。标准甘汞电极(SCE)作为参考电极，钢筋作为工作电极，在试样周围放置不锈钢板作为对电极(图)1）。

扫描电位相对于腐蚀电位为±20 mV，扫描率为10 mV /分钟。考虑了IR降潜力。每周进行该监测，用浸入氯化钠溶液中的标本进行。数字2显示实验设置。使用ACM version 4的“Analysis”对结果进行分析[11］．

腐蚀电流密度（）估算腐蚀速率（Cr）从抵抗力转移估算（)使用: 在哪里斯特恩齿轮恒定（均匀腐蚀= 26 mV）[12］．

有几种技术可以确定混凝土结构的劣化程度。一是测定腐蚀电位(）根据ASTM-C-876，其建立了与腐蚀概率相关的潜力相关的标准，如表所示1［13］．


与sce（mv）	腐蚀概率

	10%的概率
-125到-275.	不确定的区域
	90％的概率

从腐蚀电流密度值（）使用（1)，可以使用表中所示的值来确定腐蚀的严重程度2［14］．


（A / c）	腐蚀水平

< 0.1	微不足道
0.1 - -0.5	低的
0.5 - 1	温和的
> 1	高

3.结果与讨论

数字2显示热重分析(TGA)的结果。温度计显示在550°C左右，重量没有进一步下降。在这个温度下，所有的甘蔗渣都完全燃烧了，但这是一小块甘蔗渣。有了更多的甘蔗渣，就必须在更高的温度下燃烧。因此，本研究将甘蔗渣在650℃下燃烧1小时，得到灰分。

数字3.显示了SCBA在650℃下燃烧后的x射线粉末衍射图。典型的宽驼峰(介于和)和石英的峰值表明存在非晶相，这是很重要的确认，因为非晶硅₂有助于Pozzolanic属性。灰斗蘑菇反应降低了混凝土中的孔径，这限制了侵袭性离子的进入。

数字4显示腐蚀潜力（从六个样本的线性偏振电阻扫描获得的结果。腐蚀电位范围在-100和-550 mV之间。具有SCBA（Bagasse 1和2）的样品与没有添加剂的标本（正常1和2）相比，具有较小的腐蚀概率（正常1和2）。水平虚线表示表格中给出的腐蚀概率区域之间的极限1．在暴露的前15天，数值处于不确定区域。逐渐地，普通混凝土(不含SCBA添加剂)在90%的腐蚀概率中变得更负。而加入SCBA的混凝土则处于不确定区，在不确定区中，经过63天的循环暴露后，试件的腐蚀电位与未加入SCBA的试件有较大差异。普通混凝土试件已经开始腐蚀。0020加入SCBA的试样腐蚀电位较小，这可能是由于SCBA与氢氧化钙(硅酸盐水泥水化过程中产生的)反应，然后火山灰反应形成的水化化合物填充在混凝土的孔隙中[15]限制侵略性离子到达钢钢筋。

数字5显示腐蚀电流密度（）结果。范围在0.1到1.0之间μA / cm.²．在最初的50天里少于0.1 μA / cm.²用于SCBA的混凝土。根据表格2，腐蚀水平可忽略不计。对于正常的混凝土（没有SCBA），值范围在0.1之间 μA / cm.²和0.5μA / cm.²前50天表明腐蚀很低。但是，50天后，未添加SCBA的试件腐蚀程度逐渐增加，处于高腐蚀水平，而添加SCBA的混凝土仍处于低腐蚀水平。

数字6显示腐蚀速率结果。暴露初期，两种试件的腐蚀速率基本一致，但暴露50 d后，未添加SCBA的普通混凝土的腐蚀速率逐渐增加。SCBA的腐蚀速率较低。这是由于SCBA的火山灰性质减小了混凝土孔隙的尺寸，从而限制了氯离子的进入。

4.调查结果和结论

(1）650°C的温度足以获得无定型硅氮化硅甘蔗渣₂．（2）具有SCBA的标本表明耐腐蚀电位值较低，其对应于低腐蚀概率。（3）对中等腐蚀水平可忽略不计的标本是甘蔗囊灰的标本添加到混凝土混合物中。（4）使用甘蔗渣作为水泥的部分替代物具有保护钢筋免受腐蚀的有益效果，因为它减少了水泥膏中的孔隙大小，从而最小化了侵略性离子进入混凝土的可能性。与不添加SCBA的混凝土相比，添加SCBA的混凝土具有较低的腐蚀速率。

致谢

作者对Ingenio Azucarero de Los Mochis表示感谢，用于提供在本调查中使用的甘蔗Bagasse，并通过Programa de Mejoramiento Al Profesorado提供了Projecta De Mejoramiento Al ProfeSoRado，用于项目Promep / 103.5 / 08/3289，FolioUASPTC-022。

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