原材料：湖北黄石华新水泥厂生产42.5级普通硅酸盐水泥、蒸馏水、普通铸造用石英砂，颗粒度为0.154mm-0.315mm、鄂钢集团有限责任公司生产的直径为12mm的碳素结构钢，牌号Q235A，化学成分为0.17%C、0.40%Mn、0.18%Si、0.026%P和0.029%S、Nacl盐溶液、分析纯，含量》99.5%，天津市大茂化学仪器供应站出品、氢氧化钙含量》95%，国药集团化学试剂有限公司、CCCW材料（加拿大凯顿集团公司生产的混凝土掺入剂KIM）、聚丙烯基（PAN）短切碳纤维，长5mm，其性能指标同表2-2、碳纤维分散剂为羧甲基纤维素钠（CMC）、不锈钢片、铜芯导线、烧杯、胶带、焊枪和焊锡等。
主要设备：Keithley 2400数字恒流源表和Keithley 2700多通道数据自动采集处理系统；饱和甘汞电极；自制木模具（大150mm*100mm*40mm；小95mm*30mm*30mm）；绝缘涂料；302改性丙烯酸酷胶；搅拌锅；电子天平；铜导线等。
试验方法：《混凝土外加剂》（GB80761997），其中对外加剂及掺合料对钢筋锈蚀的作用做了明确的规定，外加剂及掺合料对钢筋不能存在锈蚀危害。本次通过采用钢筋锈蚀快速测试方法（即新拌砂浆法和硬化砂浆法），研究了CCCW材料（占水泥质量分数的4%）及不同含量的碳纤维（占水泥质量分数的0.5%、1.0%、2.0%）分别对混凝土中钢筋锈蚀的影响。
（1）试样配比设计
本研究共设计了5种成分，各种试样配比如表8-1所示。
表8-1 各种试样成分配比
（2）新拌砂浆法
钢筋电极制备：将钢筋车制加工成直径为7mm，长度为100mm的圆杆，作为试验用电极，并依次用无水乙醇、丙酮擦拭钢筋表面以除去油脂，在钢筋一端焊上铜质导线，再用无水乙醇、丙酮擦去焊油，然后钢筋两端涂上绝缘胶并硬化，使钢筋中间暴露长度为80mm，并计算其表面积约为1760cm2。如图8-1所示。
砂浆拌制：按表8-1各种试样的成分配比进行配料，先干拌2min，然后湿拌3min，将混合料拌均匀，外加剂或掺合料先与水泥混合均匀（试样C、D、E中加入碳纤维时，尚需先将分散剂CMC加入热水中搅匀，然后加入几滴消泡剂消除气泡，之后再加入短切碳纤维搅拌分散均匀）。
图8-1 钢筋
试样制备：将新拌好的砂浆浇入模具（150mm×100mm×40mm），如图8-2所示。先浇填一半（高20mm左右）。将两个己经处理好的钢筋电极平行放置于砂浆表面，两个钢筋电极间距为40mm，然后浇满砂浆并抹平，轻敲几下侧板使其密实。
图8-2 钢筋置于水泥砂浆中
仪器连接：试验装置示意图如图8-3。（1-Keithley 2400数字恒流源表；2-Keithley 2700多通道数据自动采集处理系统；3-阴极钢筋；4-阳极钢筋；5-参比电极；6-新拌砂浆）
图8-3 新拌砂浆法实验装置连接示意图
以一根钢筋作为阳极，接Keithley 2400数字恒流源表的正极和Keithley 2700多通道数据自动采集处理系统的正极，另一根钢筋视为阴极，接恒流源的负极，再将饱和甘汞电极的导线接Keithley 2700的负极，然后将饱和甘汞电极下端与阳极钢筋的正中间位置对准，与新鲜砂浆表面接触并垂直于砂浆表面，实验装置如图8-4。
图8-4 新拌砂浆法实验装置
测试：连接好实验装置后，打开各设备电源。恒流源加电流之前，先读出阳极钢筋的自然电位V（即阳极钢筋与饱和甘汞电极之间的电位差值）。然后，接通外加电源，并按电流密度50uA/m2调整恒流源输出电流至需要值880uA，同时开始计算时间，依次按2、4、6、8、10、15、20、25、30min，分别记录阳极钢筋极化电位值，亦可直接用2700数据采集器直接连续记录。
将表8-1中各组配方试样按以上步骤依次进行测试，并保存所测数据。
实验结果处理：
a.如图8-5所示，以时间为横坐标，测定的阳极极化电位为纵坐标，绘制电位一时间曲线。
图8-5 恒电流、电极-电位——时间曲线关系图(www.xing528.com)
b.根据电位一时间曲线判断砂浆中水泥外加剂及掺合料对钢筋锈蚀的影响。电极通电后，阳极钢筋电位迅速向正方向上升，并在1～5min达到析氧电位值，经测试，电位值无明显降低，如图8-5中的曲线①，则属钝化曲线。表明阳极钢筋表面钝化膜完好无损，所测外加剂或掺合料对钢筋无害。通电后，阳极钢筋电位先向正方向上升，随着又逐渐下降，如图8-5中的曲线②，说明阳极钢筋表面钝化膜己部分受损，而图8-5中的曲线③属活化曲线，说明钢筋表面钝化膜破坏严重。这两种情况均表明钢筋钝化膜己遭破坏。但这时对试验砂浆中所含的水泥外加剂和掺合料对钢筋锈蚀的影响仍不能做出明确的判断，还再作硬化砂浆阳极极化电位的测量，以进一步判别外加剂及掺合料对钢筋有无锈蚀危害。
通电后，阳极钢筋电位随时间的变化有时会出现图8-5中曲线①和曲线②之间的中间状态，即电位先向正方上升至较正电位值（例如600mv），持续一段稳定时间，然后呈下降趋势，如果电位值迅速下降，则属第②项情况。如果电位值缓降，且变化不多，则试验和记录的时间再延长30min，继续分别记录35min、40min、45min、50min、55min、60min的阳极极化电位值，如果电位值保持稳定不再下降，可认为钢筋表面尚能保持完好钝化膜，所测外加剂及掺合料对钢筋无害如果电位曲线继续保持下降，则可认为钢筋表面钝化膜已经破损而且转变为活化状态，对于这种情况，还必须再作硬化砂浆阳极极化电位的测量，以进一步判别外加剂及掺合料对钢筋有无锈蚀危害。
（3）硬化砂浆法
钢筋制备与砂浆拌制钢筋制备及砂浆拌制工艺与新拌砂浆法相同。
砂浆电极试样制备将钢筋插入试模（95mm×30mm×30mm）两端的预留凹孔中，位于正中。将拌好的砂浆浇入试模，轻敲几下侧板使其密实，然后抹平。然后将成型的混凝土块置于标准养护室养护，24h后脱模。用水泥净浆将试块两端封堵覆盖，继续养护2h。最后用绝缘胶涂盖试块两端，使试块中间暴露长度为80mm。如图8-6所示。
图8-6 四个试样
仪器连接：
a.将处理好的试块置于饱和氢氧化钙溶液中，浸泡数小时，直至浸透试块，其表征为监测硬化砂浆电极在饱和氢氧化钙溶液中的自然电位至电位稳定且接近新拌砂浆中的自然电位，由于存在欧姆电压降可能会使两者之间有一个电位差。试验时应注意不同类型或不同掺量外加剂的试块，不能放于同一个容器内浸泡，以防止相互干扰。
b.将浸泡后的混凝土试块分别移入盛有饱和氢氧化钙溶液的玻璃缸内进行试验。混凝土试块电极浸入溶液的深度为80mm，以其作为阳极。用焊有导线的不锈钢片作为阴极（即辅助电极），以饱和甘汞电极作为参比电极，按图8-7连接试验仪器。阳极接恒流源的正极和2700数据采集器的正极，阴极接恒流源的负极，参比电极接2700数据采集器的负极，如图8-8所示。辅助电极和参比电极均置于玻璃容器内，参比电极靠近混凝土试块一侧并且其下端对准钢筋中间位置，辅助电极放在与阳极相对的另一侧，如图8-9所示。
图8-7 硬化砂浆法实验装置连接示意图
（1-Keithley 2400数字恒流源表；2-Keithley 2700多通道数据自动采集处理系统；3-不锈钢片；4-混凝土试块；5-参比电极）
图8-8 实验装置图
图8-9 局部放大图
测试：测试步骤与新拌砂浆法相同，记录时间30min（1800s）即可。
试验结果处理：
a.如图7-5所示，以时间为横坐标，测定的阳极极化电位为纵坐标，绘制电位一时间曲线。
b.根据电位一时间曲线判断砂浆中水泥外加剂及掺合料对钢筋锈蚀的影响。判断标准同新拌砂浆法。
（4）盐水腐蚀试验
采用自然电位法检测盐水对钢筋腐蚀状况。该方法通过测定钢筋电极对参比电极的相对电位差来判断钢筋的锈蚀状况，设备简单、操作方便。但是，该方法只能定性地判断钢筋锈蚀的可能性，具体测试原理见图8-10。混凝土中的钢筋表面与周围介质发生反应，形成“双电层”，并最终形成自然电位。测试结果参照美国标准ASTM876-77，见表8-2。具体实验步骤如下将已采用硬化砂浆法测试过的混凝土试块用盐水浸泡天后，再置于室内干燥天，如此循环个周期。利用这种浸泡盐水和干湿循环的方法加速腐蚀，再利用自然电位来检测材料或不同含量的碳纤维对混凝土中钢筋锈蚀的影响。
图8-10 自然电位法测试原理图
表8-2 混凝土中钢筋锈蚀判定标准
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
