矿物掺合料对腐蚀的影响抑制亚硝酸盐的影响

文摘

化学定量分析有效的防腐成分和显微分析粉煤灰和矿渣的水化产物对亚硝酸盐的影响腐蚀抑制自由亚硝酸离子浓度和x射线衍射研究了模式。免费的亚硝酸盐离子浓度是用来描述腐蚀抑制亚硝酸盐的影响。和x射线衍射模式被用来分析吸附特性。研究结果表明,粉煤灰和矿渣有利于改善腐蚀抑制亚硝酸盐的影响。矿渣水泥基材料在低含量呈现高自由亚硝酸离子浓度,但粉煤灰的添加含量低伤害的腐蚀抑制亚硝酸盐的影响。标本结合粉煤灰和矿渣可以达到最高的自由亚硝酸离子浓度时,复合比例是1:1。得出结论,矿物掺合料的腐蚀程度的抑制亚硝酸盐的效果是影响其类型和内容。

1。介绍

在土木工程中,钢筋腐蚀是混凝土结构的恶化的主要原因1,2]。频繁维修由于钢筋混凝土结构的腐蚀风险的代价高昂,而且威胁到结构的耐久性性能和可服务性。为了解决钢筋腐蚀的问题,化合物的外加剂称为缓蚀剂被广泛使用这被认为是一种有效和经济的方法来避免或延缓钢筋混凝土结构的腐蚀3- - - - - -6]。然而,最常用的缓蚀剂是亚硝酸盐腐蚀抑制剂,有效的防腐组件是免费的亚硝酸盐离子存在的混凝土结构。加强钢筋的腐蚀行为取决于在其表面形成的保护性氧化膜在碱性环境下。然而,混凝土结构中存在的自由亚硝酸离子可以改善修复和改革钝化膜的耐蚀性。自由表面的亚硝酸盐离子与亚铁离子反应钢铁和氧化二价铁离子进入稳定的三价铁的氧化物,钝化膜的组成。钝化膜由内层的铁₂O₃和一个由FeOOH外层。因此,自由亚硝酸离子含量可以被看作是一个重要的变量影响腐蚀的抑制和耐久性7- - - - - -16]。

众所周知,水泥基材料结合矿物掺合料可以改善混凝土的性能。然而,粉煤灰和矿渣通常用于土木工程,尤其是沿海和近海工程如海跨越桥和风力发电站和端口。由于亚硝酸盐作为缓蚀剂,矿物掺合料和亚硝酸盐通常应用于钢筋混凝土结构在同一时间(17,18]。这些水泥基材料结合矿物掺合料和亚硝酸盐不仅能改善混凝土性能,而且延长结构的使用寿命。所以它具有重要意义研究矿物掺合料对水泥浆的内容有效的防腐成分及其腐蚀机理来提高钢筋混凝土结构的耐久性。

因此,四组水泥糊剂与水灰比(W / C)的0.4被合并2% Ca(没有准备₂)₂通过水泥质量。免费的亚硝酸盐离子浓度与水泥基材料的x射线衍射模式研究了矿物掺合料。此外,自由亚硝酸离子浓度是用来描述腐蚀抑制亚硝酸盐的影响。使用x射线衍射模式分析吸附特性。

2。实验程序

2.1。材料和标本

42.5普通硅酸盐水泥,由宁波海螺水泥有限公司、浙江,被用作粘贴组件。粉煤灰和矿物密度为2.4 g•厘米⁻³和渣密度为2.87 g•厘米⁻³都来自公开市场的名义(wt %)成分表中给出1。

从Ca(没有₂)₂分析试剂(A.R)和占水泥质量的2%。测试混凝土是40毫米×40毫米×160毫米矩形标本和水灰比(W / C)是0.4。demolding后,标本被治愈养护28天的空间。

水泥粘贴标本被分为四组代表不同的矿物掺合料的混合方法:添加单一粉煤灰(包括a1a3集团),添加单渣(包括B1-B3group),添加粉煤灰和矿渣(包括C1-C3组)和对照组(包括J组)。这些三组的实验场景的更多细节的标本在表2。

2.2。标本采样方法

(1)测定亚硝酸盐离子自由水泥浆:自由亚硝酸离子的浓度的样品测量根据“水质测定亚硝酸盐nitrogen-Spectrophotometric的标准方法。“首先,标本被压碎,磨成粉,然后标准的方孔筛和振动筛石机是用来屏蔽的粉末的粒径小于0.075毫米,和粉放入干燥箱和干60 + 5°C 24 h达到恒重。随后,1 g粉添加到100 g蒸馏水锥形烧瓶。把锥形烧瓶放入水浴锅和保持温度在60°C,用玻璃棒搅拌10分钟。在这之后,将锥形瓶空气振荡器和离心10分钟。紫外分光光度计的解决方案是过滤和分析。最后,通过比较校准曲线,样品的自由亚硝酸离子的浓度测定,以及亚硝酸盐校准曲线如图1。样品应该确定这些标本是在3 d,治愈7 d, 14 d, 28 d。为了减少提取的影响实验结果,样品溶液的萃取温度50°C,振动速度达到220 r / s,震荡时间是3 h。

(2)x射线衍射分析:钻取土芯机是用来钻的标本治愈90 d养护室,和获得的粉末应通过标准的0.3毫米的石头方孔筛。然后粉放入干燥箱和干在60 + 5°C 24 h释放水分。冷却后,粉末是放置在一个塑料样品袋和密封。最后,利用x射线衍射仪(D8)扫描准备样品粉末获得一个完整的x射线衍射模式既可以做阶段分析和定量分析。

3所示。结果与讨论

3.1。粉煤灰对自由亚硝酸离子的浓度

图2显示免费的亚硝酸盐离子浓度的变化在3 d的标本与治疗年龄,7 d, 14 d, 28 d当添加不同数量的粉煤灰从10%降至30%。从图可以看出,自由亚硝酸盐的浓度显著降低离子的标本前14天。免费14天之后,亚硝酸盐离子浓度仍在下降,但下降速度开始变平。此外,粉煤灰的加入会影响亚硝酸盐的腐蚀抑制效果由于自由亚硝酸离子的变化值标本。粉煤灰的水泥基材料在低含量呈现低自由亚硝酸离子浓度。与参考(J)组相比,无亚硝酸盐离子浓度增加时结合粉煤灰水泥基材料。增加的有效防腐组件在标本结果在钢铁表面的钝化膜的形成,从而降低了腐蚀速率。当粉煤灰的量添加到样品是水泥质量的10%,亚硝酸盐离子自由价值在相同年龄和相对较低的衰落的有效防腐组件标本的价值是显而易见的。养护28天后,免费的亚硝酸盐离子标本的价值仅为0.22825 mg / L,占水泥质量的0.0032%。亚硝酸盐的腐蚀抑制效果显示小效率避免钢筋混凝土结构的腐蚀。

图3显示的主要水化产物参考(J)组石英,C-S-H凝胶,Ca(哦)₂水晶和钙矾石。它可以发现最丰富的水化产物钙(哦)₂分析晶体的衍射峰面积和衍射峰高。其最高衍射峰面积和衍射峰高度略低于C-S-H凝胶。衍射峰面积和衍射峰高可以反映阶段的数量。衍射峰面积越大,意味着更高数量的阶段。衍射峰高也高意味着更高的数量的阶段也17]。也可以看出CAH衍射峰存在于参考(J)组。与样品的x射线衍射模式相比,添加粉煤灰取代水泥质量的30%,儿童和青少年卫生与发育司(3曹•艾尔₂O₃•nH₂O)和衍射峰消失了AFm衍射峰明显增强。石英的衍射峰高度最高,这意味着许多SiO₂不参与水化反应。此外最丰富的水化产品C-S-H凝胶通过分析衍射峰面积和衍射峰高。儿童和青少年卫生与发育司的衍射峰消失可能是归因于的存在 ,可以抑制化学反应的哦^{- - - - - -}和C₃答:与此同时,的化学反应和C₃一个提升18- - - - - -21]。增强的原因AFm衍射峰。和C-S-H凝胶的生产数量是由于活性物质的主要影响了粉煤灰的成分。他们可以与Ca (OH)反应₂在水泥水化过程中晶体生产,极大地促进形成凝胶状的物质。

免费的亚硝酸盐离子在水泥浆凝固在两个意思。一个是与水泥熟料格式的其他化学物质反应,另一个是在凝胶表面吸附物质的吸附凝胶。比较观察自由亚硝酸离子的价值和水化产物显示增加C-S-H凝胶的形成并没有减少自由亚硝酸离子的浓度标本中最有可能是由于C-S-H凝胶的吸附影响的Ca / Si比样本(22,23]。和物理吸附能力的降低可能是由于C-S-H凝胶格式化变得不稳定。粉煤灰的成分含有大量的活性化合物称为SiO₂,这不仅消耗大量的Ca(哦)₂晶体硅的水化过程中还增加了内容和结果在Ca / Si比率的下降。因此,免费的亚硝酸盐离子存在的混凝土难以吸附和提高效率的腐蚀抑制亚硝酸盐的影响。

3.2。熔渣对自由亚硝酸离子的浓度的影响

图4显示了自由亚硝酸离子浓度的变化与治疗年龄在3 d标本,7 d, 14 d, 28 d当添加不同数量的渣从10%降至30%。可以看出,与粉煤灰、渣的量添加到样品从10%上升到30%,免费的亚硝酸盐离子标本中的值相同的年龄相对较高和内容的标本的有效防腐成分增加。与参考(J)组相比,无亚硝酸盐离子浓度增加时结合矿渣水泥基材料。对于钢筋混凝土结构,特别是沿海和近海混凝土结构,需要添加渣和亚硝酸盐腐蚀抑制剂改善混凝土性能和耐久性,渣的用量应严格控制。结果表明,它适用于改善腐蚀抑制亚硝酸盐的影响通过使用少渣作为水泥混合材料在不影响属性。

观察样品的x射线衍射模式呈现在图5增加渣取代30%的水泥质量,最强的衍射峰仍然是石英;第二个是C-S-H凝胶。和形成大量的Ca(哦)₂水晶明显减少。但与参考(J)组相比,数量和衍射峰的形成AFm和CAH都有所改善。可能的原因之一是,矿渣取代水泥同样导致的内容₂O₃在标本显著增加,从而增加C的内容₃在水泥熟料。这促进了更多哦^{- - - - - -}和反应与C₃导致改善CAH的形成数量和AFm。此外,的浓度在渣也低于水泥。的一部分由矿渣水泥代替减少的浓度的样本,削弱了竞争力和 ,也促进了C的反应₃一个和 。最强的石英的衍射峰可能是由于SiO渣的成分包含57.2%₂。尽管大量的SiO₂参与化学反应,仍有许多SiO吗₂剩下的。这也是减少的原因的Ca(哦)₂晶体。

比较观察自由亚硝酸离子的价值和水化产物显示增加C-S-H凝胶的形成导致减少自由亚硝酸离子的浓度。这可能是由于渣的火山灰效应促进了C-S-H凝胶从无定形结晶。改善C-S-H凝胶的吸附能力造成更多的自由亚硝酸离子被吸附在表面的凝胶状的物质24]。因此,混合的渣量增加会导致腐蚀的抑制效应的减少亚硝酸盐的形成数量增加C-S-H凝胶及其稳定的物理吸附能力。

3.3。熔渣对自由亚硝酸离子的浓度的影响

对于这个研究,三种复合比例的粉煤灰和矿渣设计,和图6显示了自由亚硝酸离子浓度的变化在标本。从图可以看出,自由的内容亚硝酸离子在标本是最高复合粉煤灰和矿石粉的比例是1:1,第二个是标本的复合粉煤灰和矿渣的比例是1:2。当的比例复合粉煤灰和矿渣的比例是2:1,免费的标本是亚硝酸盐离子含量最少。然而,相比之下,标本的添加单粉煤灰或单一的渣,免费的亚硝酸盐离子标本是最高的价值在使用粉煤灰取代水泥质量的30%,最少的是标本,用矿渣取代水泥质量的10%。结果表明,由矿渣取代水泥同样有更大的影响的内容自由亚硝酸离子比粉煤灰的标本。和更容易使用亚硝酸盐的有效防腐部件腐蚀抑制剂,然后对钝化膜的形成有影响和腐蚀抑制效果。因此,当仅考虑亚硝酸盐在工程的腐蚀效果,初步使用粉煤灰矿物掺合料的钢筋混凝土结构,减少或避免使用渣。肋和离岸结构的需要添加粉煤灰和矿渣复合比例的比例最好是1:1。

图7显示了x射线衍射模式标本的添加粉煤灰和矿渣取代水泥的一部分。不管复合比例的粉煤灰和矿渣的水化产物主要有石英、C-S-H凝胶和Ca(哦)₂晶体,其中的衍射峰C-S-H凝胶是最强的。钙矾石,AFm,儿童和青少年卫生与发育司只占一小部分。与参考(J)组相比,C-S-H凝胶的衍射峰增强当样品添加粉煤灰和矿渣,但Ca (OH)的衍射峰₂水晶很明显削弱。钙矾石的衍射峰,儿童和青少年卫生与发育司几乎没有变化。这一现象的主要原因是粉煤灰和矿渣的掺入促进水泥熟料的水化如C₃A和C₂年代,大量的水化产物钙(哦)₂水晶被消耗。C-S-H凝胶的形成数量增加。观察图中,可以看出C-S-H凝胶的衍射峰和Ca(哦)₂水晶的样品复合粉煤灰和矿渣的比例是2:1;比其他人都是最强的,这表明粉煤灰有更大影响的二次水化水泥熟料和促进C-S-H凝胶的形成和Ca(哦)₂晶体(25]。尽管大量的Ca(哦)₂晶体生成在水化过程中,Ca (OH)的形成数量₂水晶仍不到消耗。

比较自由亚硝酸盐离子的观察值和水化产品显示,当粉煤灰和炉渣添加到钢筋混凝土结构同时,免费亚硝酸离子浓度的变化结构的氧化和吸附影响凝胶状的物质。两种方法的巩固自由亚硝酸盐离子有一个很大的影响的有效防腐成分的浓度。C-S-H凝胶的形成数量并不是唯一的因素来确定自由亚硝酸离子含量。有必要考虑C-S-H凝胶的稳定性和化学反应消耗在水化过程中,和吸附机制相对比较复杂。

4所示。结论

对于这个研究,粉煤灰和矿渣对亚硝酸盐的腐蚀抑制效果使用化学定量分析和显微分析方法研究了。以下结论达成:

(1)粉煤灰和矿渣是有利于提高腐蚀抑制亚硝酸盐的影响。矿渣水泥基材料在低含量呈现自由亚硝酸离子浓度高,但粉煤灰的添加含量低危害的腐蚀抑制亚硝酸盐的影响。标本结合粉煤灰和矿渣可以达到最高的自由亚硝酸离子浓度时,复合比例是1:1。

(2)激活和凝胶的粉煤灰和矿渣都发挥,可促进水泥的水化和增加C-S-H凝胶的形成数量,改变混凝土的阶段。和渣的影响更大的腐蚀抑制效果比粉煤灰亚硝酸盐。

(3)亚硝酸盐的腐蚀抑制作用主要是由于C-S-H凝胶的形成量的影响在水化过程及其稳定性。他们确定凝胶材料的表面物理吸附能力。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(51478227,51478227),由黄kc麦格纳基金在宁波大学。

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