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1、福州大学实验报告课程名称：新型建筑材料实验名称：碱矿渣混凝土钢筋锈蚀性状检测实验项目：碱矿渣混凝土钢筋锈蚀性状检测一、实验目的研窕生结合自己研究方向，根据现有文献和相关混凝土配合比规范，设计碱矿渣混凝土不同模数配合比，并通过试验，验证发觉其钢筋在其中的锈蚀规律。每一组碱矿渣混凝土配合比中水玻璃的模数为变化参数，研究变化参数对碱矿渣混凝土钢筋锈蚀的影响。混凝土中钢筋锈蚀的非破损检测方法有分析法、物理法和电化学方法三大类。分析法根据现场实测的钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度、有害离子的侵入深度及其含量、纵向裂缝宽度等数据，综合考虑构件所处的环境情况推断钢筋锈蚀程度;物理方法主要通过测定钢筋锈蚀引起
2、电阻、电磁、热传导、声波传播等物理特性的变化来反映钢筋锈蚀情况;电化学方法通过测定钢筋/混凝土腐蚀体系的电化学特性来确定混凝土中钢筋锈蚀程度或速度。混凝土中钢筋锈蚀是一个电化学过程，电化学测量是反映其本质过程的有力手段,与分析法或物理方法相比,电化学方法还有测试速度快、灵敏度高、可连续跟踪和原位测量等优点,因此电化学检测方法得到了很大的重视和发展。在实验室已成功地用于检测混凝土试样中钢筋的锈蚀状况和瞬时锈蚀速度，并已开始尝试用于现场检测。电化学方法是混凝土中钢筋锈蚀无损检测的发展方向。混凝土中钢筋锈蚀的电化学检测方法主要有自然电位法、交流阻抗谱技术和极化测量技术，线性极化法等。恒电量法、电化噪
3、声法、混凝土电阻法、谐波法等也在发展中。线性极化法是1957年提出并发展起来的一种快速而有效的腐蚀速度测试方法。这一方法以过电位很小时(11VlOmV),过电位与极化电流成线性关系作为理论根据。根据腐蚀电化学理论，在极化曲线的微极化区,极化电流与过电位成正比。线性极化技术在试验研究与现场检测中应用广泛，测量方便快捷，试验室测试精度可与失重法不相上下，是主要的电化学检测手段。英国研制了程式化的线性极化测试设备,并用于现场检测，图5给出了线性极化法检测装置示意图二、实验材料(1)水泥：采用福建炼石牌42.5R普通硅酸盐水泥，水泥的各项性能指标见表1,成分组成见表2。表1水泥各项性能指标表观密度(k
4、gm3)比表面积(m2kg)烧失量Lol初凝/终凝时间(%)(min)抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)3d28d3d28d30503601.06125/1855.78.427.545表2水泥组分水泥组分熟料二水石膏粉煤灰石灰石矿渣含量()82.55.54.04.04.0(2)粗骨料：所用普通石子按照建筑用卵石、碎石(GB/T14685-2001)规定的方法对石子的各项指标进行测定，其各项指标、级配见表和(3)表。表3普通石子的技术指标表观密度(kg113)堆积密度(kg?)吸水率(%)压碎值(%)266015320.28.45%表4普通石子的级配表(分计筛余)粒径2.36mm4.75mm9
5、.5mm16mm19mm分计筛余(%)O8.3682.98.74O(3)细骨料：采用闽江河砂，根据标准建筑用砂(GB/T14684-2001)测得细骨料的各项技术指标见。(4)表3,颗粒级配见表。表3细骨料各项技术指标细度模数堆积密度(kgm3)表观密度(kg?)粒径(mm)2.5148125905表6细骨料的颗粒级配筛子孔径(mm)分计筛余()累计筛余()4.7500.02.360.50.51.182.83.30.604649.30.3045.194.40.155.199.5l则称为碱性矿渣，若Mo=I则称为中性矿渣，若MoO则称为酸性矿渣。如表所示，该矿渣为碱性矿渣。质量系数反映了矿渣中活
6、性组分与非活性组分之间的比例，此比值越大，活性越高。（6）碱激发剂NaoH由北京康普汇维科技有限公司生产，为颗粒状，纯度为99%。Na2SO4采用上海埃彼化学试剂有限公司生产的无水硫酸钠，为颗粒状，纯度为99%。Na2SiO3采用液体水玻璃，Na2SiO3固体含量为33.7%,其中SiO2含量为25.86%,Na2O含量为7.84%。模数为3.3。（7）电化学工作站三、实验环境（1）环境温度202C（2）相对湿度80%四、试验方法4.1碱矿渣混凝土配合比设计本配合比设计的变化参数是水玻璃的模数M（M=L0、1.5、2.0）,研究水玻璃模数对碱矿渣混凝土工作性与强度的影响，其配合比设计见表9。表
7、9碱矿渣混凝土配合比试验序号Na2SOiOPC水玻璃矿渣石子砂水JFLO362428.594081157607151.41JFl.5362431.224081157607148.78JF2.0362432.974081157607147.03注：单位：kgra34.2试验规范本试验的坍落度与抗压强度按照规范普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50080-2002）4.3.试验步骤4.3.1调配激发剂本试验使用NazSOi与水玻璃为复合激发剂，改变水玻璃的模数对混凝土工作性与强度的影响。按照试验所需的模数，通过NaOH进行调模。具体水玻璃调模所用NaOH的量见表10。表10水玻璃调模参数初始
8、模数M=3.3模数M=L0模数M=L5模数M=2.0NaOH掺量/g0232.67121.3965.75固体含量33.7%41.97%38.44%36.4%含水量66.3%58.03%61.56%63.60%注：所配水玻璃容量为IOoOnl1。4.3.2试块成型过程（a）按照配合比称相应的试验材料用量，把所需的激发剂溶于水配成碱溶液；（b）将矿渣与水泥倒入混凝土搅拌机，搅拌90s；然后倒入砂子再次搅拌90s；再次加入粗骨料搅拌60s；（C）将所配的碱溶液倒入搅拌机中（见图1）,搅拌3min；最后将混凝土倒入坍落度仪测出混凝土的坍落度，并且将混凝土倒入尺寸为IoOmmXIoOmmXIOonIm的
9、模具里（见图2）,并将模具放置振动台振捣成型。每种技术条件制作3个试件。4.3.3养护条件养护温度202、相对湿度95%图1混凝土搅拌机图2浇筑所用试模4.3.5钢筋的准备使用长100min、直径6mm的未锈钢筋制作钢筋电极。钢筋应经酸洗，酸洗液可用盐酸溶液（工业盐酸：水=1：1,另加纯盐酸量的2%3%的六次甲基四胺），中和液可用3%碳酸钠溶液。将钢筋泡入酸洗液中，待表面氧化皮溶解后取出。每根钢筋依次放在水、中和液中摇动几下，再放入另一盘中和液中浸泡。然后取出用水冲洗，再用干毛巾擦干，放入已预先升至1055C的烘箱内烘5min,至此酸洗完毕。再用粗、细砂布磨至光亮。钢筋使用前经过拉拔。钢筋露出
10、部分（焊线端涂25mm,另一端涂5mm）和混凝土试块上表面及下表面使用环氧树脂涂覆密封，顶端连接导线。（见图3）图4试块浸泡图43.7浸烘循环试件蒸压养护3d后，放入烘箱，在802C的温度下烘4d。冷却后放入塑料箱中，用浓度为3.5%的食盐水浸泡2d后取出，再放入烘箱，在602C的温度下烘7d。共历时8d,为一次循环，由于时间关系，再做一次浸烘循环，然后对试件进行试验。塑料盆中的食盐水浓度须经常检查使保持恒定。（见图4）4.3.8在混凝土构件上选择测区，即在立方体试块的四个侧面分别作为一个测区；当测区混凝土有绝缘涂层介质隔离时，应清除绝缘涂层介质。测点处混凝土表面应平整、清洁。必要时应采用砂轮
11、或钢丝刷打磨，并应将粉尘杂物清除。43.9导线与钢筋的连接应按下列步骤进行：在适当位置导线一端应接于电压仪的负输入端，另一端应接于混凝土中钢筋上;连接处的钢筋表面应除锈或清除污物，并保证导线与钢筋有效连接；测区内的钢筋必须与连接点的钢筋形成电通路。郎啡电肌解皤）图5电化学工作站示意图图6钢筋实测图五、试验结果与分析碱矿渣混凝土的强度试验结果见表11所示。表11碱矿渣混凝土的力学性能试验序号坍落度钢筋锈蚀7d腐蚀电流密度(mAcm)7d腐蚀速率(mma)56d腐蚀电流密度(mAc11O28d腐蚀速率(mm/a)56d腐蚀电流密度(mA/cm2)56d腐蚀速率(mm/a)JFLO35.0000.0
12、180.2090.0210.2490.0220.259JFl.535.0000.0140.1670.0170.1990.0180.207JF2.035.0000.0110.1260.0130.1490.0130.156由表11可知，不管复合激发剂里的水玻璃的模数是1.0、1.5、2.0,对于碱矿渣混凝土的坍落度与普通硅酸盐混凝土相比都比较小,而且对于表11所设计的碱矿渣混凝土配合比制作出来的混凝土在不同的的时期钢筋锈蚀情况不同，且呈现递增状态以至于后期稳定状态。从上表可发现随着水玻璃的模数增加，碱矿渣混凝土中钢筋锈蚀情况越改善，而且发现水玻璃模数为2.0的混凝土的钢筋防锈蚀优秀于水玻璃模数为1.0的混凝土。这是因为水玻璃的模数越大，在水泥水化反应里面生成的C-S-H凝胶越多，混凝土的密实性增加，致使混凝土抗氯离子渗透性能提高。
