氯离子对亚硝酸盐离子自由水泥

文摘

这是一个实验,让氯外部渗透水泥浆。的影响在自由的内容和分布在水泥浆使用化学定量分析方法研究。micro-means作用机制研究的x射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)。结果表明,体育的竞争吸附与C-S-H和化学替换没有₂afm造成更多自由在水泥浆。在水泥浆与氯盐侵蚀,浓度侵蚀面是最低的,浓度达到最高价值10毫米的侵蚀面。浓度逐渐降低,从侵蚀面深度。

1。介绍

钢筋的腐蚀是一个非常重要的因素,影响钢筋混凝土结构的耐久性。这对混凝土结构的耐久性有很大影响。有各种方法修复对钢铁腐蚀使用在中国和在世界其他地方1- - - - - -3),如混凝土涂料、混凝土realkalization、阴极保护、电化学除氯的方法。通过综合比较常用的方法,结果表明,最简单而有效的方法来改善耐久性是混合钢防锈剂进入混凝土。这不仅有效地减缓钢的腐蚀速率,延缓钢筋腐蚀的发生,而且解决问题的repassivation钢。

亚硝酸盐是最好的缓蚀剂。这是最大和最广泛使用的数量(4- - - - - -6]。混凝土混合了亚硝酸盐防锈剂用于保护钢筋混凝土中的钢。有很多报道称,使用这种方法在家里和在其他国家(7- - - - - -12]。然而,目前,亚硝酸盐锈抑制剂主要是用来评估腐蚀抑制机制和钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀抑制作用(13- - - - - -16]。

有少量的文献在绑定,分解亚硝酸盐,水泥浆的影响因素。混合后亚硝酸盐防锈剂进入混凝土结构,结构一般以两种形式存在:一是自由格式的NO2 -孔隙流体中自由移动,另一个是硬化受水泥水化产物(10,11]。没有绑定₂可分为两种类型,根据养护机制:固态离子的化学反应和物理吸附的水化产物的绑定状态固态离子。内部自由格式的内容在混凝土将直接影响最终的铁锈抑制效果。

另一方面,两种方法通常用于研究钢混凝土腐蚀:模拟孔隙溶液的使用和实际混凝土或砂浆的使用。使用模拟孔隙的电解质的解决方案促进控制的许多参数影响钢筋腐蚀。这是调查的方法选择礼物。相比之下,水泥浆的使用是更直观、更准确地揭示了自由的作用反应机理。

总之,的浓度的特点和影响因素在水泥浆需要进一步探索。的影响和作用原理在自由浓度及其分布不清楚(17- - - - - -19]。

本文介绍的由外部渗透的氯盐和的影响在自由的侵蚀在水泥浆浓度及其微观机理研究通过化学定量分析结合x射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM),为了提高耐用性和中国的钢筋混凝土结构使用寿命的方法,并提供一个理论依据。

2。实验程序

2.1。材料和标本

这个研究I型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。水泥的化学成分和物理性质表中列出1。


项	水泥

氧化成分(质量%)
氧化钙(卡诺)	62.24
硅(SiO₂)	20.89
铝(Al₂O₃)	5.44
铁氧化物(铁₂O₃)	3.96
氧化镁(分别)	1.71
三氧化硫(所以₃)	2.65
物理特性
初凝时间(分钟)	160年
最后设定时间(分钟)	280年
抗压强度(MPa)	25.6 (3 d) 48.5 (d) 28日
抗弯强度(MPa)	5.12 (3 d) 7.05 (d) 28日

蒸馏水是用于制造混凝土混合物;和得到从氯化钠分析试剂(AR)和纳米₂分别分析试剂(AR)。测试的具体类型是40毫米×40毫米×160毫米矩形标本,有水泥贴三个水灰比为0.30,0.40和0.50。

demolding后,标本被治愈养护28天的空间。环境条件之前,只有一个表面混凝土的允许渗透了亚硝酸盐的解决方案。其他表面涂上环氧树脂。这是为了实现一维扩散。水泥粘贴标本被分为两组代表不同的曝光条件:测试组(包括a - c组、氯化钠溶液含有2.0%氯攻击)和对照组(包括Ac-Cc集团,在水溶液中浸泡)。的更多细节这些两组标本的实验场景给出了表2。这些被固化7天后,自然在树荫下和干切每隔1厘米。


样本数量 (测试组)	水-水泥比	体积	样本数量 (对照组)	水灰比	体积

一个0	0.3	0	Ac-0	0.3	0
a - 1	0.3	0.5%	Ac-1	0.3	0.5%
a -	0.3	1.0%	Ac-2	0.3	1.0%
a - 3	0.3	1.5%	Ac-3	0.3	1.5%
一个4	0.3	2.0%	Ac-4	0.3	2.0%
b 0	0.4	0	Bc-0	0.4	0
b - 1	0.4	0.5%	Bc-1	0.4	0.5%
b - 2	0.4	1.0%	Bc-2	0.4	1.0%
酮-	0.4	1.5%	Bc-3	0.4	1.5%
B-4	0.4	2.0%	Bc-4	0.4	2.0%
C-0	0.5	0	Cc-0	0.5	0
颈- 1	0.5	0.5%	Cc-1	0.5	0.5%
c - 2	0.5	1.0%	Cc-2	0.5	1.0%
颈- 3	0.5	1.5%	Cc-3	0.5	1.5%
c - 4	0.5	2.0%	Cc-4	0.5	2.0%

2.2。标本采样方法

(1)自由的决心 在水泥浆。切水泥浆试样磨成粉,放入标准方孔石头筛子孔径为0.6毫米,0.3毫米,0.15毫米和0.075毫米。振动筛的筛是振实机。0.075毫米过滤器粉然后放入干燥箱干燥。1 g干粉放入锥形瓶包含100毫升的水,然后放入水浴锅,加热恒温的60°C,而与玻璃棒搅拌10分钟。空气瓶的瓶是动摇和离心10分钟。1毫升浸泡溶液稀释500倍的用于获得多余的提取。最后,“水质量测定氮(亚硝酸盐)-分光光度法”(gbt - 7493 - 1987 - vyd)是用来确定自由的浓度的样本。

(2)x射线衍射分析。固化后的标本,浸泡,干燥地面砂浆,通过0.3毫米的孔筛实现粉末粒径小于0.3毫米。他们在烤箱然后干24小时60±5°C。冷却后,粉末是放置在一个小的塑料样品袋和密封。具体粘贴标本然后完成采样。准备样本准备阶段分析和定量分析通过使用D8提前生产的x射线衍射仪力量中心——AXS。

(3)扫描电镜分析。一次固化后水泥砂浆样本从养护室中删除。然后用小锤轻轻敲打样品成10毫米平方块。碎片的数量是干24小时在烤箱60±5°C。冷却后这些被放置和密封在塑料样品袋。扫描结构发生使用su - 70场发射扫描电子显微镜。

3所示。结果与讨论

3.1。侵蚀的影响集中在自由浓度

离子的结合水泥一般有两种形式:一是C之间的化学反应的结果₃一个和其他在水泥水化产品。当和存在于水泥浆,与AFm反应形成弗里德尔盐,然后呢与AFm反应形成没有₂afm。另一个绑定形式是当离子物理吸附到表面的水化产物,如水合硅酸钙凝胶C-S-H [20.- - - - - -23]。

图1是一个对比图:显示了自由吗水泥浆的浓度标本用0.5%,1.0%,1.5%,2.0%在水灰比0.4中,沉浸在2.0%氯化钠溶液,溶液,分别。水泥浆标本与水灰比0.4和0.5%,1.0%,1.5%,2.0%沉浸在2%氯化钠溶液和水溶液。图1显示内部的自由浓度的对比曲线。从图可以看出1,当相同的水泥浆试样浸在氯盐溶液内部自由在水溶液浓度高于。

数据2和3x射线衍射对比图表为水泥浆与1.0%和2.0%的标本在2.0%氯化钠溶液混合水溶液为7天,分别。图2显示,AFm是自然养护条件下的水泥浆含1.0%和2.0% ,分别。在水溶液中浸泡后,的值AFm水合衍射峰产品基本上消失了。可能是水分子渗透低pH值,使其分解或改变其他物质。弗里德尔盐的衍射峰出现,这表明,在afm部分被取代了化学。同时,衍射峰C-S-H凝胶,在水泥水化产物,浸泡在两种解决方案,明显增加,没有AFm已经生成。图1表明,这之间有一个明显的竞争吸附和C-S-H凝胶表面时进入了水泥浆和竞争对表面吸附C-S-H凝胶。由于有限的C-S-H凝胶的形成,渗透降低了的物理吸附 ,导致相对增加在孔隙的解决方案。

3.2。在自由氯离子侵蚀的影响深度浓度

数据4- - - - - -6展示自由的曲线浓度与水泥浆侵蚀深度标本,水灰比为0.3,0.4,和0.5,分别在氯化钠溶液。

从数据可以看出4- - - - - -6,自由浓度随侵蚀深度增加而降低。的自由浓度对水泥浆的侵蚀面标本(深度0毫米侵蚀面)是最低,远低于在水泥浆浓度标本,达到最高价值在远处10毫米的侵蚀面,达到稳定状态的80毫米。认为有大量的解散在侵蚀面。然而,在水泥浆的内部,的内容解散是低得多,所以自由的浓度离子表面的试样是最低的。随着腐蚀时间的增加,扩散到水泥浆样本,影响氯离子浓度。一方面,流离失所的在水化的产物AFm形成弗里德尔盐,相对减少的形成AFm。另一方面,它与竞争被吸附到表面的水合硅酸钙凝胶(C-S-H)。越大自由的浓度,浓度越大。距离10毫米的侵蚀面,大量的积累由于扩散,所以相应的自由集中在这个位置也达到最大。与此同时,它可以从数据4- - - - - -6随着水灰比的增加,自由集中在水泥标本与侵蚀深度降低。这是因为水灰比越大,越完整粘贴将导致更C-S-H水化。然而,与此同时,粘贴的孔隙度越大,越快的迁移在粘贴。的替代效应和C-S-H的物理吸附能力也增加,一样自由浓度的粘贴。

图7显示了水泥浆的SEM图像标本 ,和图8显示了水泥浆的SEM图像样本的2% 。图8表明,水泥浆的内部结构更紧凑。水泥石的表面被水化产物包围。这些都是交织在一起的,水泥浆中充满了漏洞。与此同时,大量的颗粒材料附着在表面的水泥浆,和大量的针状钙矾石晶体和不规则板晶体被发现。水泥浆标本宽松的标本:有更多的毛孔晶体和大量的隔板之间的晶体表面。然而,与纯水泥粘贴有这些petal-like晶体,它可以推断出,这种材料可能没有的一种形式₂afm晶体。同时,在水溶液和氯盐溶液的作用下,水泥水化矩阵被提拔,内部结构更加紧凑。的扩散减缓随着浸泡时间的增加,削弱了竞争的关系。

4所示。结论

在这部作品中,氯离子对亚硝酸盐的影响了使用化学定量分析和微量分析方法。以下结论达成:

(1)更大的自由水泥粘贴在氯盐攻击比当它浸泡在溶液中主要是由于的竞争吸附C-S-H表面和化学替换没有₂afm。

(2)水溶液和氯盐溶液促进了水泥的水化矩阵和内部结构更紧凑。的扩散减缓随着浸泡时间的增加,削弱了竞争。

(3)水泥浆影响氯盐最低浓度表面的侵蚀,浓度达到最高价值10毫米的侵蚀面。从侵蚀面深度加深,的浓度趋势向下。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

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。

引用

Fayala, l . Dhouibi x r .诺沃亚和m . Ben Ouezdou”效应的抑制剂对镀锌钢的腐蚀和砂浆属性,“水泥和混凝土复合材料,35卷,不。1,第189 - 181页,2013。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
e . Rakanta t Zafeiropoulou, g . Batis”与DMEA-based有机缓蚀剂防腐钢”,建筑和建筑材料,44卷,第513 - 507页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
c . m . Goulart a . Esteves-Souza c . a . Martinez-Huitle c·j·f·罗德里格斯·m·a·m·马舍尔和埃,”实验和理论评价缩氨基脲和thiosemicarbazones有机缓蚀剂,”腐蚀科学卷,67年,第291 - 281页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
j·史和w .太阳,“最近的研究在混凝土、钢腐蚀”中国陶瓷学会杂志》上,38卷,不。9日,第1764 - 1753页,2010年。视图:谷歌学术搜索
l·罗奥斯塔,a .伊利亚,g .德舒特“缓蚀剂对Stern-Geary常数的影响在模拟水泥孔隙的解决方案,“中国陶瓷学会杂志》上,42卷,不。5,574 - 578年,2014页。视图:谷歌学术搜索
j . o . Okeniyi o . a . Omotosho o . o . Ajayi和c a .乐透彩票“铬酸钾和硫酸亚硝酸钠在混凝土钢筋退化和盐水媒体,”建筑和建筑材料,50卷,第456 - 448页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
Y.-B。高,j·胡、刘问:“钢筋腐蚀抑制剂的应用和前景,”厦门大学学报,54卷,不。5,713 - 720年,2015页。视图:谷歌学术搜索
w·史T.-Z。王,Z.-H。盾,X.-P。郭”,丝束电极的应用技术研究缓蚀剂的迁移行为在砂浆中,“建筑和建筑材料卷,134年,第175 - 167页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
J.-Z。刘,f .兴,Z.-M。他,“关键的摩尔比率的亚硝酸盐和氯离子在钢筋混凝土中,“《中国陶瓷协会》杂志上,38卷,不。4、615 - 620年,2010页。视图:谷歌学术搜索
j . Tritthart和p . f . g . Banfill“亚硝酸盐绑定在水泥,”水泥和混凝土的研究没有,卷。31日。7,1093 - 1100年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
z曹,抑制亚硝酸盐离子对钢筋腐蚀的影响扬州大学,2011。
m . b . Valcarce m·巴斯克斯,“碳钢被动检查解决方案的低碳化程度:氯、亚硝酸盐离子的影响,“材料化学与物理,卷115,不。1,第321 - 313页,2009。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
J.-Z。刘,w .太阳,Z.-M。他et al .,“盐腐蚀抑制亚硝酸盐在现有钢筋混凝土结构,”中国陶瓷学会杂志》上,42卷,不。5,607 - 612年,2014页。视图:谷歌学术搜索
M.-S。陈,C.-T。太阳和肯尼迪。Yu”机制混凝土耐腐蚀,腐蚀抑制剂的”混凝土》第六卷,第83 - 80页,2015年。视图:谷歌学术搜索
美国唐”,影响钙的亚硝酸盐的钢筋钝化膜模拟混凝土孔隙溶液中,“材料保护,50卷,不。8日,28-31,2017页。视图:谷歌学术搜索
比比希望和a . k . c Ip“缓蚀剂用于混凝土、”ACI材料杂志,卷86,不。6,602 - 608年,1989页。视图:谷歌学术搜索
y . x h . s . Wong赵,a . r . Karimi) n . r . Buenfeld和w·l·金”的渗透腐蚀产物从钢筋混凝土由于chloride-induced腐蚀,”腐蚀科学,52卷,不。7,2469 - 2480年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
l . Yohai w .称m . b . Valcarce m·巴斯克斯,“抑制钢铁腐蚀模拟混凝土磷氯比率较低,“电化学学会》杂志上,卷163,不。13日,C729-C737, 2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
X.-G。王,C.-J。施,F.-Q。他et al .,“氯绑定及其对水泥基材料的微观结构的影响,“中国陶瓷学会杂志》上第41卷。。2、187 - 192年,2013页。视图:谷歌学术搜索
安刘贤,h·s·荣格,h·s·金,s . s . Kim和h . y .月亮,”效应的钙nitrite-based埋置钢筋的腐蚀抑制剂在预防腐蚀混凝土,“水泥和混凝土的研究,36卷,不。3、530 - 535年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
j .姚明,问:香港、h·朱、y,和d .沈,“亚硝酸盐的吸附特征弗里德尔盐在垃圾填埋场的情况下,“化学工程杂志卷,254年,第485 - 479页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
g . Paul e . Boccaleri l .布吉f . Canonico和d .咖啡厅:“弗里德尔盐形成sulfoaluminate水泥:结合XRD和27 al MAS NMR研究”水泥和混凝土的研究卷,67年,第94 - 93页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
维尔布鲁根h . h . Terryn, i . De Graeve”抑制剂评价在不同的模拟混凝土孔隙钢钢筋的保护,解决方案”建筑和建筑材料卷,124年,第896 - 887页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索