固廢制備的活性粉末混凝土抗氯鹽侵蝕電化學(xué)測(cè)試

附件：《固廢制備的活性粉末混凝土抗氯鹽侵蝕電化學(xué)測(cè)試方法》編制說(shuō)明《固廢制備的活性粉末混凝土抗氯鹽侵蝕電化學(xué)測(cè)試方法》編制組二零一三年一月項(xiàng)目名稱：《固廢制備的活性粉末混凝土抗氯鹽侵蝕電化學(xué)測(cè)試方法》項(xiàng)目統(tǒng)一編號(hào)：承擔(dān)單位：標(biāo)準(zhǔn)所技術(shù)管理負(fù)責(zé)人：標(biāo)準(zhǔn)處項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：背景1.1任務(wù)來(lái)源任務(wù)來(lái)源于國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目《重點(diǎn)工業(yè)領(lǐng)域資源高效利用共性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究》，該項(xiàng)目子課題《工業(yè)固廢綜合利用檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)研究（2011BAB02B05）》中的任務(wù)之一就是《活性粉末混凝土在氯鹽環(huán)境中的抗氯離子侵蝕測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)的研制。同時(shí)，《固廢制備的活性粉末混凝土抗氯鹽侵蝕電化學(xué)測(cè)試方法》（計(jì)劃編號(hào)：20120297-T-469），根據(jù)國(guó)標(biāo)委綜合【2012】50號(hào)下達(dá)的“關(guān)于下達(dá)2012年第一批國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知”的要求，由北京建筑材料科學(xué)研究總院、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、北京大學(xué)等單位負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，全國(guó)產(chǎn)品回收利用基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC415）進(jìn)行歸口管理。由于活性粉末混凝土出現(xiàn)的較晚，而且與普通混凝土相比不僅具有優(yōu)異的性能，同時(shí)在抗氯離子侵蝕方面也具有一定的特性，目前還沒(méi)有對(duì)其抗氯離子侵蝕進(jìn)行評(píng)價(jià)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，所以為了更好的評(píng)價(jià)活性粉末混凝土的抗氯離子侵蝕，推動(dòng)RPC產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，開(kāi)展了《固廢制備的活性粉末混凝土抗氯鹽侵蝕電化學(xué)測(cè)試方法》的研制工作。1.2工作過(guò)程2010年，承擔(dān)單位接受任務(wù)后，成立了由混凝土、金屬材料、電子儀器等專業(yè)領(lǐng)域研究人員組成的編制組，收集并研究量的科學(xué)資料，提出了科學(xué)的技術(shù)路線和工作內(nèi)容。2011年，承擔(dān)單位就標(biāo)準(zhǔn)所需要的檢測(cè)方法研制出一臺(tái)“鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕快速評(píng)價(jià)裝置”，該儀器可以從：（1）腐蝕萌發(fā)時(shí)間，（2）混凝土的抗?jié)B性能，等方面全方位的評(píng)價(jià)其腐蝕狀態(tài)。2011年，在技術(shù)路線和設(shè)備研制的基礎(chǔ)上，形成了《固廢制備的活性粉末混凝土抗氯鹽侵蝕電化學(xué)測(cè)試方法》的草案。2012年，對(duì)RPC試件進(jìn)行了大量的測(cè)量工作，不僅驗(yàn)證了儀器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，同時(shí)對(duì)《固廢制備的活性粉末混凝土抗氯鹽侵蝕電化學(xué)測(cè)試方法》的可行性進(jìn)行了確認(rèn)。2012年10月，針對(duì)《固廢制備的活性粉末混凝土抗氯鹽侵蝕電化學(xué)測(cè)試方法》草案召開(kāi)專家討論會(huì)，在試驗(yàn)和專家意見(jiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行修訂。制定標(biāo)準(zhǔn)的必要性2.1煤矸石固廢的綜合利用的標(biāo)準(zhǔn)缺失典型工業(yè)固體廢棄物，如煤矸石、粉煤灰等具有面大、量多、危害性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以其綜合利用技術(shù)及設(shè)備評(píng)估技術(shù)是當(dāng)前資源高效利用工作重要增長(zhǎng)點(diǎn)。煤矸石是煤炭開(kāi)采過(guò)程的副產(chǎn)品，其主要成分是氧化硅和氧化鋁，約占煤炭產(chǎn)量的15%~20%，存量更是超過(guò)45億噸，而且以每年1.5億噸/年的速度增加，由于其成分穩(wěn)定性差，利用率極低，因此堆積的煤矸石占用大量土地還對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染。我國(guó)粉煤灰排放量截止到2008年，達(dá)到1.9億噸，歷年來(lái)排放總量達(dá)到11.5億噸，而且每年正以1000萬(wàn)噸的速度增加。粉煤灰的露天堆放不僅占用耕地，污染大氣，而且隨降水滲入地下則會(huì)污染水源。早在六十年代末期，人們就開(kāi)始關(guān)心影響環(huán)境的空氣、水和固體廢物的污染問(wèn)題。到七十年代,資源的控制及有效利用等問(wèn)題,更成為大家注意的中心。綜合利用是實(shí)現(xiàn)固體廢物資源化、減量化的最重要手段之一，在廢物進(jìn)入環(huán)境之前，對(duì)其加以回收利用，可以大大減輕后續(xù)處理處置的負(fù)荷。雖然近年來(lái)，我國(guó)在工業(yè)廢物的利用的技術(shù)開(kāi)發(fā)方面上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，許多資源綜合利用技術(shù)也越來(lái)越成熟，但煤矸石、粉煤灰等典型工業(yè)廢棄物綜合利用檢測(cè)技術(shù)落后，缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以及活性粉末混凝土成本較高，難以推動(dòng)市場(chǎng)主體積極開(kāi)展量大、面廣的典型工業(yè)廢棄物的高值利用。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)領(lǐng)域資源高效利用方面具有重要的支撐和推動(dòng)作用?！笆晃濉逼陂g，資源高效利用標(biāo)準(zhǔn)化工作得到了快速發(fā)展，但仍存在不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。一是重要共性技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)缺失，標(biāo)準(zhǔn)缺乏科學(xué)合理有效的共性技術(shù)研究作為支撐，不利于資源高效利用技術(shù)的選擇和應(yīng)用。如能量系統(tǒng)優(yōu)化共性技術(shù)及關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的缺失使各行業(yè)難以采用能量系統(tǒng)優(yōu)化方法推動(dòng)能源管理；又如節(jié)能量測(cè)量和驗(yàn)證共性技術(shù)及系列標(biāo)準(zhǔn)的缺失嚴(yán)重制約了節(jié)能服務(wù)行業(yè)的快速健康發(fā)展；二是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)落后，共性技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的延續(xù)性和系統(tǒng)性不強(qiáng)，制約了相關(guān)技術(shù)的推廣應(yīng)用。盡管本領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)展了重要技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，但整體而言資源高效利用技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)仍處于分散無(wú)序的狀態(tài)，國(guó)家相關(guān)部委頒發(fā)的資源綜合利用技術(shù)和產(chǎn)品目錄缺乏有效的評(píng)估技術(shù)支撐，眾多資源高效利用先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品得不到推廣應(yīng)用，遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前節(jié)能減排和建設(shè)兩型社會(huì)的需要。三是技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的試點(diǎn)示范不多，共性技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化成果的應(yīng)用和推廣機(jī)制不足。當(dāng)前，急需在現(xiàn)有資源高效利用共性技術(shù)研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步針對(duì)重點(diǎn)工業(yè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)共性技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)研究的突破，從而充分發(fā)揮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)資源高效利用工作的支撐和推動(dòng)作用。2.2煤矸石制備活性粉末混凝土的優(yōu)越性典型工業(yè)廢棄物煤矸石、粉煤灰的高值利用技術(shù)較多（生產(chǎn)化工產(chǎn)品，提取貴金屬元素，制備活性粉末混凝土等），選擇了采用煤矸石、粉煤灰制備活性粉末混凝土（RPC）技術(shù)。首先，此技術(shù)符合了《資源綜合利用技術(shù)政策大綱》中推廣煤矸石用于生產(chǎn)建筑材料技術(shù)的要求，同時(shí)代表了混凝土制造技術(shù)的先進(jìn)水平，可以給建材行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)。其次，活性粉末混凝土應(yīng)用范圍廣泛，使用量巨大，可以大量消耗典型工業(yè)廢棄物，不產(chǎn)生二次廢棄物，這是其他高值利用技術(shù)無(wú)法比擬的，例如煤矸石中的Al2O3的含量達(dá)到35%之后，可以用于生產(chǎn)鋁系產(chǎn)品，又會(huì)產(chǎn)生二次廢棄物需要進(jìn)行后續(xù)處理；同樣粉煤灰在提取貴金屬元素后，也會(huì)產(chǎn)生二次廢物。最后，由于RPC的超高強(qiáng)度與高韌性，在同等承載力條件下，RPC材料的水泥用量幾乎是普通混凝土與高性能混凝土（HPC）的1/2；生產(chǎn)過(guò)程中不可再生的自然資源骨料的用量，RPC材料用量只分別為HPC和普通混凝土的1/3與1/4，所以此技術(shù)具有節(jié)能減排效果明顯的優(yōu)勢(shì)。按照每年10億立方米混凝土計(jì)算，僅煤矸石、粉煤灰可以作為混凝土摻合料（摻量按10%計(jì)算）一項(xiàng)就能少生產(chǎn)水泥0.3億噸，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤110萬(wàn)噸，減少CO2氣體排放1000萬(wàn)噸，同時(shí)減少其他有毒有害氣體排放125萬(wàn)噸。如果用RPC取代現(xiàn)有的混凝土，則可以降低水泥產(chǎn)量1.5億噸，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤550萬(wàn)噸，減少CO2氣體排放5000萬(wàn)噸，同時(shí)減少其他有毒有害氣體排放625萬(wàn)噸。2.3活性粉末混凝土抗氯離子侵蝕標(biāo)準(zhǔn)的缺失從材料腐蝕與防護(hù)學(xué)的角度來(lái)看，混凝土是一個(gè)由孔隙、水化水泥漿體和沙石集料組成的氣相、液相和固相三相共存的非均質(zhì)材料復(fù)合材料體系。鋼筋在混凝土中的腐蝕是在三項(xiàng)共存的界面區(qū)發(fā)生的，混凝土中三相的組成和界面結(jié)構(gòu)隨服役環(huán)境的變化而變化，混凝土材料表層因碳化、冰凍、化學(xué)腐蝕、鹽溶液的滲透、堿集料反應(yīng)等原因造成的破壞或變化，均對(duì)混凝土中鋼筋的腐蝕產(chǎn)生重要影響。其中混凝土中鋼筋的腐蝕是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)早期失效的主要原因之一，由此帶來(lái)的損失是觸目驚心的。在混凝土中一般都能滿足前三個(gè)條件，但是我們發(fā)現(xiàn)，混凝土中鋼筋此時(shí)一般不發(fā)生腐蝕，這是由于在通常情況下，混凝土孔隙溶液中充滿著水泥水解時(shí)產(chǎn)生的Ca(OH)2過(guò)飽和溶液，混凝土具有很高的堿性。當(dāng)采用波特蘭水泥時(shí)，孔溶液中由于鉀、鈉離子的存在，pH值一般超過(guò)13.2，高質(zhì)量的混凝土pH值通常為13.5。鋼筋在這種高堿性的環(huán)境中，表面沉積一層致密的堿性鈍化膜而處于惰性狀態(tài)。只有當(dāng)位于混凝土中的鋼筋表面鈍化膜被破壞后，鋼筋處于活化狀態(tài)，一旦鋼筋表面有水溶液和氧存在，鋼筋就具備了電化學(xué)腐蝕的條件。鈍化區(qū)作為陰極，活化區(qū)作為陽(yáng)極，水溶液為電解質(zhì)，形成局部電池；由于鋼筋中含有雜質(zhì)，混凝土本身的不均勻性以及各部位所處的環(huán)境條件的差異，產(chǎn)生電位差，引起電流，在鋼筋表面形成了微電池，鋼筋就開(kāi)始發(fā)生電化學(xué)腐蝕，陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生的電子通過(guò)鋼筋送往陰極，陰極反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧根離子通過(guò)混凝土的孔隙以及鋼筋表面與混凝土間的空隙中的電解質(zhì)被送往陽(yáng)極，從而構(gòu)成電回路的陰陽(yáng)極腐蝕電池，使電化學(xué)過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)，最終鋼筋表面的鐵原子不斷失去電子而溶于水，從而逐漸被腐蝕?；炷羶?nèi)部或外界侵入的氯離子和大氣中的CO2等酸性氣體通常充當(dāng)破壞鈍化膜的罪魁禍?zhǔn)?，其中以氯離子引發(fā)的腐蝕最為嚴(yán)重?；钚苑勰┗炷恋母黜?xiàng)性能與普通混凝土材料有較大區(qū)別，其設(shè)計(jì)和施工除特別指明外，不能直接套用現(xiàn)有混凝土材料的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。所以發(fā)展一種《固廢制備的活性粉末混凝土抗氯鹽侵蝕電化學(xué)測(cè)試方法》十分必要。標(biāo)準(zhǔn)制定原則與思路3.1制定原則在準(zhǔn)確的前提下，快速完成活性粉末混凝土抗氯離子侵蝕的全面評(píng)價(jià)。準(zhǔn)確指的是，測(cè)試的過(guò)程一定要科學(xué)合理，結(jié)果精確并具有良好的可重復(fù)性；快速指的是，試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)該在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)完成；全面指的是，采用多個(gè)指標(biāo)從多方面對(duì)活性粉末混凝土的抗氯離子侵蝕進(jìn)行評(píng)價(jià)。3.2制定思路由于活性粉末混凝土是以超細(xì)活性粉末、水泥、石英砂細(xì)骨料、礦物摻合料、高強(qiáng)度纖維等原料經(jīng)過(guò)某種熱養(yǎng)護(hù)工藝生產(chǎn)的水泥基復(fù)合材料，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常致密，氯離子在其中的滲透速率相當(dāng)?shù)汀Ｋ云渲贫ㄋ悸窞椋貉芯楷F(xiàn)有混凝土抗氯離子侵蝕評(píng)價(jià)方法；研究加速氯離子滲透的方法；研究評(píng)價(jià)活性粉末混凝土抗氯離子侵蝕的相關(guān)指標(biāo)（抗?jié)B性能、腐蝕萌發(fā)時(shí)間）。標(biāo)準(zhǔn)制定的主要內(nèi)容和依據(jù)4.1適用范圍標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍為：適用于配筋活性粉末混凝土（不含導(dǎo)電纖維）在氯鹽環(huán)境中的抗氯離子侵蝕測(cè)試。4.2試樣設(shè)備4.2.1由于活性粉末混凝土為低水灰比，且比較粘稠的材料，所以采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，其攪拌速度不低于45轉(zhuǎn)/分。4.2.2蒸壓釜蒸壓釜應(yīng)符合JC/T720中技術(shù)要求的規(guī)定。4.2.3為了能夠準(zhǔn)確快速的完成抗氯離子侵蝕的測(cè)試，所以對(duì)此裝置提出了如下要求：1、可以給電滲池提供0-30V連續(xù)可調(diào)的直流電滲電壓；2、可以監(jiān)測(cè)活性粉末混凝土試塊內(nèi)部的溫度；3、可以對(duì)電滲池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，即分別監(jiān)測(cè)微安級(jí)別的宏電流和毫安級(jí)別的電滲電流；4、當(dāng)監(jiān)測(cè)到宏電流急劇增加，并超過(guò)特定限值時(shí)，可以自動(dòng)停止電滲加速腐蝕試驗(yàn)。滿足以上要求的其他設(shè)備同樣也可以用于完成試驗(yàn)。4.4試樣的制備4.4.1為了方便計(jì)算電極的面積，所以采用了碳鋼片作為工作電極。同時(shí)，采用了陽(yáng)極面積：陰極面積=1:16的比例用來(lái)加速浸泡電極的腐蝕，更接近鋼筋在實(shí)際使用中的狀態(tài)。4.4.2采用了150mm×150mm×10mm4.4.3活性粉末混凝土的配制是參考了《客運(yùn)專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板蓋板暫行技術(shù)條件》中4.5主要工藝技術(shù)要求章節(jié)來(lái)完成的。4.4活性粉末混凝土的配制是參考了《客運(yùn)專線活性粉末混凝土（RPC）材料人行道擋板蓋板暫行技術(shù)條件》中4.5主要工藝技術(shù)要求章節(jié)來(lái)完成的。.5.1現(xiàn)有目前用于研究鋼筋在氯離子環(huán)境中的腐蝕行為的方法有很多種，總結(jié)起來(lái)主要有以下幾種，并且由于其各自的缺點(diǎn)，不能滿足研究混凝土中鋼筋抗氯離子侵蝕的評(píng)價(jià)需要。(1)模擬混凝土孔溶液法模擬混凝土溶液法就是在分析混凝土溶液成分的基礎(chǔ)上，采用一定的化學(xué)試劑按照一定的配比來(lái)模擬混凝土孔溶液，一般采用的模擬混凝土孔隙液為0.6mol/LKOH+0.2mol/LNaOH+0.001mol/LCa(OH)2的三組分體系或者類似的體系，以0.8mol/LNaHCO3溶液調(diào)節(jié)模擬液的pH值，加NaCl改變?nèi)芤旱穆入x子濃度，將鋼筋試樣放入其中來(lái)模擬鋼筋在混凝土中的腐蝕情況，然后用各種測(cè)試方法對(duì)鋼筋的腐蝕行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)。南京化工大學(xué)的汪鷹、魏寶明和廈門(mén)大學(xué)化學(xué)的林昌健、杜桂榮等采用模擬混凝土孔溶液方法做了很多研究工作。此方法具有測(cè)試速度快，測(cè)試結(jié)果重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，但是鋼筋在模擬混凝土溶液中的腐蝕行為不能準(zhǔn)確地反映鋼筋在混凝土中的腐蝕行為，所以此方法只能作為外界環(huán)境對(duì)鋼筋腐蝕的控制機(jī)理的一個(gè)輔助研究手段。(2)干濕循環(huán)浸泡法在國(guó)內(nèi)外多采用干濕循環(huán)法加速氯離子在混凝土的滲透，縮短鋼筋表面的氯離子濃度達(dá)到臨界值的時(shí)間，其主要步驟包括：鋼筋混凝土試件的制備，干濕循環(huán)過(guò)程（一般采用四天濕和三天干燥）和電化學(xué)測(cè)試。一般在濕周期期間以后在24~26h之間測(cè)定腐蝕電位、宏觀電池電流和極化電阻，記錄在每個(gè)周期的結(jié)束時(shí)記錄腐蝕電位和宏觀電池電流。此測(cè)試方法采用多標(biāo)本并且為每一個(gè)實(shí)驗(yàn)計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，所以此方法具有較高的準(zhǔn)確性，并且可以作定量計(jì)算?？梢杂糜谠u(píng)估腐蝕防護(hù)系統(tǒng)相對(duì)表現(xiàn)，譬如鋼筋阻銹劑劑和水泥添加劑。但是干濕循環(huán)鹽水浸泡方法需要幾個(gè)月時(shí)間才能有結(jié)果，不能滿足工程建設(shè)的需要。(3)內(nèi)摻鹽法我國(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)內(nèi)眾多研究者通常采用內(nèi)摻氯鹽的方法來(lái)評(píng)價(jià)阻銹劑，即在鋼筋混凝土試件中內(nèi)摻NaCl(占水泥質(zhì)量的百分含量)，然后采用恒電流極化的方法定性評(píng)價(jià)阻銹劑效果，但是與實(shí)際使用條件下氯鹽從外部滲入引起鋼筋腐蝕的情況不符，而且只能做定性評(píng)價(jià)不能作定量評(píng)價(jià)，所以也不是研究外界腐蝕環(huán)境對(duì)鋼筋腐蝕控制機(jī)理的一個(gè)好方法。(4)電化學(xué)加速法由于氯離子的電負(fù)性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用電滲方法研究了氯離子在混凝土中的遷移行為，并且將電滲的方法應(yīng)用在混凝土抗氯離子侵蝕方面。目前常用的電化學(xué)加速法有：ASTMC1202(AASHTOT277)法、RCM法、NEL法三種，但是以上三種方法只對(duì)混凝土抗?jié)B性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，顯得非常片面。ASTMC1202(AASHTOT277)法的缺點(diǎn)：(1)在6h的測(cè)量過(guò)程中，電流是在不斷變化的。因此，測(cè)量結(jié)果將受采樣多少的影響。對(duì)于電流波動(dòng)大的試樣，若仍采用標(biāo)準(zhǔn)中要求的每30min記錄一次電流，則會(huì)導(dǎo)致較大誤差；(2)所加的電壓過(guò)高，導(dǎo)致溶液的溫度升高，從而影響測(cè)試結(jié)果。另外高電壓容易使試件兩側(cè)的NaCl溶液和NaOH溶液發(fā)生電離，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也產(chǎn)生一定影響。RCM法和NEL法的以氯離子擴(kuò)散系數(shù)作為評(píng)價(jià)混凝土抗?jié)B性能的指標(biāo)，但是氯離子滲透系數(shù)受到溫度、濕度、混凝土結(jié)構(gòu)等多方面的影響，所以對(duì)實(shí)際情況的判定存在一定的偏差。針對(duì)目前比較通用的試驗(yàn)方法ASTMC1202法和RCM法兩種方法，均進(jìn)行了活性粉末混凝土的制樣測(cè)試，測(cè)試結(jié)果均為0，從以上的結(jié)果來(lái)看，兩種方法不適用于活性粉末混凝土的抗?jié)B性能評(píng)價(jià)。鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕快速評(píng)價(jià)裝置電滲試驗(yàn)方法已廣泛用于快速測(cè)試氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)。在此評(píng)價(jià)系統(tǒng)中采用電滲的目的只是縮短氯離子滲透到混凝土中電極表面的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)混凝土相關(guān)性能的快速評(píng)價(jià)。鋼筋混凝土抗氯離子腐蝕快速評(píng)價(jià)系統(tǒng)的如圖2所示。圖2鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕快速評(píng)價(jià)系統(tǒng)示意圖首先，通過(guò)對(duì)測(cè)試參數(shù)的輸入使整個(gè)系統(tǒng)初始化；然后，通過(guò)數(shù)據(jù)卡的D/A功能實(shí)現(xiàn)電源控制，A/D功能實(shí)現(xiàn)所需的數(shù)據(jù)的采集；最后，對(duì)測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后保存，提供以后進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理。其程序流程如圖3所示。圖3控制程序流程圖活性粉末混凝土試件的加速（1）試樣的安裝在試件安裝過(guò)程中采用了環(huán)氧樹(shù)脂或玻璃膠對(duì)活性粉末混凝試樣和電滲池之間的縫隙密封，主要是防止兩部分電滲液的混合，同時(shí)造成電路的短路。（2）低壓電滲過(guò)程采用“鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕快速評(píng)價(jià)裝置”對(duì)混凝土樣品進(jìn)行低壓電滲。試驗(yàn)參數(shù)是影響試驗(yàn)過(guò)程的一個(gè)重要因素，選擇合理的試驗(yàn)參數(shù)可以增加試驗(yàn)的有效性和可靠性，而錯(cuò)誤的參數(shù)選擇會(huì)導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)的失敗，通過(guò)多次的嘗試選擇出合理的試驗(yàn)參數(shù)。（a）電滲電壓一般采用8-32V，電壓值高低以使試件溫度升高不超過(guò)2℃為準(zhǔn)。電滲電壓是試驗(yàn)過(guò)程中一個(gè)重要的參數(shù)。如果電滲電壓太低，則氯離子從混凝土表面滲透到鋼筋表面需要較長(zhǎng)的時(shí)間，達(dá)不到加速氯離子滲透的效果。如果電滲電壓過(guò)高，則會(huì)由于電滲過(guò)程中的產(chǎn)生的焦耳熱使得混凝土塊和電滲液升溫，所以需要選擇一個(gè)合適的電滲電壓。如果將整個(gè)電滲池看作一個(gè)獨(dú)立體系，則通過(guò)計(jì)算得到了電滲半個(gè)小時(shí)后，由于電滲電流產(chǎn)生的焦耳熱與電滲電壓的關(guān)系曲線如圖4所示，可以看出電滲過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱和電滲電壓成二次曲線關(guān)系，當(dāng)采用8V或者16V的電滲電壓時(shí)，產(chǎn)生的熱量分別為131J和593J，如果將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡姖B液和混凝土塊的升溫的話，溫度上升十分有限，而采用60V電壓時(shí)產(chǎn)生的熱量接近9×103J，這也就說(shuō)明了ASTMC1202中存在的混凝土塊和電滲液升溫問(wèn)題。實(shí)際電滲過(guò)程中，由于混凝土塊的高電阻，所以在混凝土塊中產(chǎn)生的焦耳熱較多。在本系統(tǒng)的電滲過(guò)程，采用了低電壓電滲，同時(shí)使用了大量的電滲液，考慮到混凝土塊和電滲液以及電滲池與外界之間存在一定的熱交換作用，所以認(rèn)為8V或者16V的電壓時(shí)在一定程度上能夠避免電滲過(guò)程中的升溫問(wèn)題。圖4電滲電壓與電滲升溫的關(guān)系曲線（b）試件厚度由于活性粉末混凝土的高抗?jié)B性能，所以要想在較短時(shí)間內(nèi)完成性能評(píng)價(jià)，就需要減少活性粉末混凝土保護(hù)層厚度，即要減少活性粉末混凝土試件的厚度。在標(biāo)準(zhǔn)研制過(guò)程中研究了不同厚度時(shí)前60個(gè)循環(huán)的電通量，如下表所示：表1前60個(gè)循環(huán)的電通量與試件厚度的關(guān)系試件厚度(mm)58432212107前60個(gè)循環(huán)的電通量(C)79.8144145.1從表中可以看出當(dāng)試件厚度過(guò)大時(shí)，電通量值非常小，幾乎為誤差值，所以一定要降低試件厚度，當(dāng)時(shí)間厚度為10mm是電通量為144C，再次減少試件厚度電通量增加不大，同時(shí)會(huì)增加試驗(yàn)的難度，所以選擇10mm作為試件厚度。（c）電滲階段：對(duì)電滲池施加16V的電滲電壓，并保持30min，加速氯離子在混凝土中的滲透。在電滲過(guò)程中記錄電滲電流和時(shí)間的關(guān)系曲線，用于電通量的計(jì)算。本試驗(yàn)中采用的電滲時(shí)間為30min，主要考慮時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則會(huì)使得試驗(yàn)期間檢測(cè)次數(shù)少，影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，不能在工作電極腐蝕萌發(fā)時(shí)停止電滲試驗(yàn)；時(shí)間過(guò)短則會(huì)增加測(cè)試的次數(shù)，從而增加電滲試驗(yàn)的整體時(shí)間。（d）斷電階段：停止通電，并保持20min，以消除外加電壓造成的混凝土試件的極化作用。試驗(yàn)中采用了斷電20min之后測(cè)量的宏電流，主要是為了消除外電場(chǎng)對(duì)混凝土試件的極化作用。電滲過(guò)程中，外電場(chǎng)會(huì)對(duì)宏電流值產(chǎn)生一定的影響使其偏離真實(shí)值。當(dāng)外電場(chǎng)移除后，宏電流密度隨時(shí)間的變化曲線如圖5所示。從圖中可以看出，外電場(chǎng)剛剛撤掉的時(shí)候，宏電流密度較高，隨著斷電時(shí)間的增加，電流值迅速下降；10min之后，電流值下降速度減小；當(dāng)斷電時(shí)間到15~20min時(shí)，電流值趨于穩(wěn)定。雖然此時(shí)仍然存在一定的電滲電壓極化影響，但是極化的影響已經(jīng)很小，對(duì)試驗(yàn)的最終結(jié)果不會(huì)造成影響，可以忽略不計(jì)。圖5電滲電場(chǎng)去除后宏電流密度隨時(shí)間的變化曲線（e）檢測(cè)階段：將浸泡工作電極和非浸泡工作電極進(jìn)行聯(lián)通，采集其宏電流值，用宏電流值除以浸泡電極面積換算成宏電流密度值。（f）判定階段：在控制系統(tǒng)和相應(yīng)的軟件的控制下，循環(huán)進(jìn)行相同的電滲階段、斷電階段和檢測(cè)階段，直到宏電流密度值超過(guò)臨界腐蝕電流密度值。根據(jù)文獻(xiàn)資料《Atime-savingmethodtodeterminethechloridethresholdconcentrationtothecorrosionofsteelbarinconcrete》，宏電池腐蝕電流密度達(dá)到1μA/cm2時(shí)可以判定為腐蝕萌發(fā)。在電滲過(guò)程中記錄電滲電流和時(shí)間的關(guān)系曲線，用于電通量的計(jì)算。4.3活性粉末混凝土在氯鹽環(huán)境中的抗氯離子侵蝕指標(biāo)測(cè)定4.3.1腐蝕萌發(fā)時(shí)間腐蝕萌發(fā)的時(shí)間就是從電滲過(guò)程開(kāi)始到腐蝕萌發(fā)時(shí)所需要的時(shí)間總和。編號(hào)為20120720試驗(yàn)在電滲過(guò)程中宏電流隨時(shí)間的變化曲線如圖6所示。圖6宏電流隨電滲時(shí)間的變化試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在電滲前期，宏電流值都小于1μA，在電滲結(jié)束前，宏電流超過(guò)1μA，并且有一個(gè)突越，則認(rèn)為試件發(fā)生腐蝕萌發(fā)。鋼筋腐蝕的萌發(fā)時(shí)間T=(T1+T2)×n=(30min+20min)×121次=6050min。4.3.2抗?jié)B性能高性能的混凝土保護(hù)層抗氯離子滲透擴(kuò)散能力較強(qiáng)，具有長(zhǎng)期防止環(huán)境侵蝕介質(zhì)滲透的功能，從而有效的預(yù)防鋼筋腐蝕。編號(hào)為20120720試驗(yàn)的電滲電流與時(shí)間的關(guān)系如圖7所示。圖7電滲電流隨電滲時(shí)間的變化趨勢(shì)電通量計(jì)算：Tc=T1×60×∑In=30min×60×0.08A=參考文獻(xiàn)：[1]BautistaA,BlancoG.Corrosionperformanceofweldedstainlesssteelsreinforcementsinsimulatedporesolutions.ConstructionandBuildingMaterials,2007,21(6):1267-1276.[2]SaremiM,MahallatiE.Astudyonchlorideinduceddepassivationofmildsteelinsimulatedconcreteporesolution.CementandConcreteResearch,2002,32(12):1915-1921.[3]BlancoG,BautistaA,TakenoutiH.EISstudyofpassivationofausteniticandduplexstainlesssteelsreinforcementsinsimulatedporesolutions.CementandConcreteComposites,2006,28(3):212-219.[4]劉玉,杜榮歸,林昌健.氯離子對(duì)模擬混凝土孔隙液中鋼筋腐蝕行為的影響.電化學(xué),2005,11(3):333-336.[5]劉玉,杜榮歸,李彥,林昌健.模擬混凝土孔隙液中鋼筋腐蝕的氯離子臨界濃度測(cè)試分析化學(xué)研究簡(jiǎn)報(bào),2006,34(6):825-828.[6]HongK,HootonRD.Effectsofcyclicchlorideexposureonpenetrationofconcretecover.CementandConcreteResearch,1999,29:1379–1386.[7]ASTM:G109—99TestMethodfordeterminingtheEffectsofChemicalAdmixturesontheCorrosionofEmbeddedSteelReinforcementinConcreteexposedtoChlorideEnvironments.WestConshohocken,UnitedStates:ASTMinternational,1999.[8]李果,袁迎曙,張保渠.干濕循環(huán)對(duì)混凝土內(nèi)鋼筋宏電流的影響.混凝土,2003,(8):34-36.[9]姬永生,袁迎曙.干濕循環(huán)作用下氯離子在混凝土中的侵蝕過(guò)程分析.工業(yè)建筑,2006,36(12):16-23.[10]PolderRB,PeelenWHA.Characterisationofchloridetransportandreinforcementcorrosioninconcreteundercyclicwettinganddryingbyelectricalresistivity.CementandConcreteComposites,2002,24:427-435.[11]中華人民共和國(guó)交通部JT/T537.中華人民共和國(guó)交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)－鋼筋混凝土阻銹劑.北京:人民交通出版社,2004.[1